Tomasz Łuczak
Gnomon ( wskazówka zegara słonecznego) – jest to jeden z najstarszych i najprostszych przyrządów astronomicznych. Jest to najczęściej odpowiednio
osadzony pręt (kolumna, pionowy słup lub kijek wbity w ziemię), którego cień wskazuje położenie Słońca
(deklinacja). Długość i kierunek cienia gnomonu wyznaczają wysokość i azymut słońca.
Gnomony budowano w cywilizacjach starożytnego
Wschodu (Egipcie, Mezopotamii, Chinach, Indiach), od ok. 3 tys. lat p.n.e. Wznoszone na placach publicznych, stanowiły prawzór zegarów publicznych.
dzień w lecie i noc w zimie miały dłuższe godziny.
Godziny nie były zatem stałymi jednostkami czasowymi.
Podziały doby na 8, 12, 24 godziny
Z czasem zastąpiono pionowy pręt gnomonu wskazówką równoległą do osi Ziemi.
Cywilizacje dalekiego Wschodu, już ok.3000 roku p.n.e.
zegar wyskalowany w godzinach, określający czas na podstawie pozycji słońca, przez wskazanie kierunku, z którego pada światło
Wskazówka stacjonarnego zegara słonecznego na półkuli północnej jest wymierzona w Gwiazdę Polarną (a ściślej w północny biegun niebieski), z tego powodu pod różnymi
szerokościami geograficznymi tworzy różny kąt w stosunku do płaszczyzny tarczy. Dzięki temu zegar wskazuje
dokładny czas niezależnie od pory roku. Odległości kątowe pomiędzy godzinami na tarczy zegara nie są jednakowe, ale godzina 12 skierowana jest na północ, a godziny 6 i 18
odpowiednio na zachód i wschód. Położenie godzin
pośrednich wyznacza się odmierzając, biorąc pod uwagę kąt padania światła w ciągu dnia, przyjmując jako oś
wskazówkę, a nie jak w tradycyjnym zegarze, oś pionową.
Zegar słoneczny mierzy czas w dzień. Jego nocnym
odpowiednikiem jest zegar księżycowy czasem stanowiący z nim jedną całość.
Zegar słoneczny wskazuje czas słoneczny, ale jest
możliwe odpowiednie
wyskalowanie tarczy tak, by wskazywał czas
urzędowy.
Zegar słoneczny
rozpowszechnił się w latach 604-606 po
wydaniu przez papieża Sabinianusa nakazu umieszczania zegarów słonecznych na dachu każdego kościoła.
Fasada budynku na Starym Mieście w Warszawie
Pałac w Wilanowie (Jan Haweliusz)
Mówiąc o zegarach słonecznych mamy jednak do czynienia z czterema wielkościami: godziną, datą, kierunkiem północ-
południe i szerokością geograficzną. Okazuje się, że przy
pomocy odpowiednio dobranych podziałek można wyznaczyć dowolne dwie spośród tych wielkości znając dwie pozostałe.
Słońce obiega niebo nie po równiku niebieskim, lecz po tzw. ekliptyce, tj. po kole, którego
płaszczyzna leży w płaszczyźnie ziemskiej orbity.
Gdyby nawet poruszało się jednostajnie po
ekliptyce, to jednakowym zmianom jego położenia na ekliptyce odpowiadałyby niejednakowe zmiany jego rektascensji (współrzędnej liczonej wzdłuż równika i będącej niebieskim odpowiednikiem długości geograficznej)
Ruch Słońca po ekliptyce, jako skutek
niejednostajnego ruchu Ziemi po eliptycznej
orbicie, jest też niejednostajny.
Współrzędne gwiazdy:
α – rektascensja, δ – deklinacja,
T – punkt równonocy wiosennej.
Równanie czasu
(różnica rektascensji
fikcyjnego Słońca „średniego”
i prawdziwego
Równanie czasu można na każdy dzień obliczyć, jest też stablicowane w rocznikach astronomicznych.
Przyjmuje ono wartość zerową tylko cztery razy w roku: 16 IV, 14 VI, 1 IX i 24 XII – wtedy słońce
średnie i prawdziwe pokrywaj się.
Wykreślenie podziałki zegara w tych dniach zagwarantuje nam, że będzie to podziałka
„średnia”, najodpowiedniejsza na cały rok.
Wartości maksymalne (wynoszące około kwadransa) równanie czasu osiąga dwa razy w roku (12 II i 3
XI).
Odpowiednik zegara słonecznego.
cień rzucany przez księżyc pada na powierzchnię z
odpowiednimi oznaczeniami umożliwiającymi odczytanie aktualnej godziny.
Zegar księżycowy wskazuje poprawną godzinę tylko przy pełni księżyca.
Każda noc po pełni księżyca daje 48 minut opóźnienia, zaś każda noc przed pełnią powoduje, że zegar spieszy o 48 min.
tydzień przed bądź po pełni powoduje śpieszenie się lub spóźnianie zegara o 5 godz. 36 min.
Z czasem powstały bardziej zaawansowane zegary księżycowe uwzględniające te przesunięcia i dające możliwość odczytania czasu nie zważając na pory księżycowe.
Uniwersytet Cambridge.
Na dole widoczna jest tabela poprawek na fazę księżyca
Kromlech – kamienny krąg
2900 p.n.e. – 1600 p.n.e.
oś budowli wskazuje wschód Słońca w okresie przesilenia letniego oraz kierunek zachodu
Słońca podczas przesilenia zimowego.
jeżeli stanęło się w ich środku, to można było określić porę roku na podstawie tego, zza
którego głazu wzeszło, lub za który zaszło Słońce.
można było przewidywać zaćmienie księżyca,
wyznaczać daty przesilenia dnia z nocą czy
mierzyć przesuwanie się Słońca względem
gwiazd.
56 otworów w
pobliżu wewnętrznej części rowu
okalającego megalit
przekładając co roku słup lub kamień z
jednego otworu do następnego można było obliczyć daty zaćmienia Księżyca.
Zaćmienia występują cyklicznie w odstępach 19,
19, a potem 18 lat, co tworzy razem pełny cykl
trwający właśnie 56 lat.
Jim Reynolds (1987) Alliance, Nebraska
Mierzyły czas długością spalającego się knota lub ilością wypalonej oliwy
W Chinach zegar taki stanowiła świeca wykonana np. za sproszkowanej kory drzewnej, wymieszanej ze smołą,
zawierająca na powierzchni odpowiednią podziałkę. Świeca spalała się dość
równomiernie, znacząc na podziałce bieg czasu.
Niekiedy do świec dodawano pręciki sporządzane z wonnych kadzideł, które sygnalizowały poszczególne okresy czasu odpowiednim, właściwym im zapachem.
Czasem w określonych miejscach
zawieszano na pręcie kulki metalowe, które przy spalaniu się pręta spadały do porcelanowej wazy, wydając głośny
dźwięk — tak powstał budzik ogniowy.
zwyczajne naczynia (specjalnie wyprofilowane), przez które równomiernie wyciekała woda.
Odcinek czasu, jaki mijał, zanim naczynie opróżniło się całkowicie, stanowił jeden okres.
Po jego upływie naczynie napełniano ponownie.
W celu przedłużenia pomiaru, stosowano często kilka takich naczyń: trzy, cztery.
Pojawiły się w Chinach prawdopodobnie już około 2700 p.n.e. Ale do Reszty świata zawędrowały o wiele później
doba dzieliła się na 12 okresów dwugodzinnych, tzw.
„Ke”.
pływak unoszący nad sobą sztabkę z podziałką. W miarę wypływania wody pływak opadał wraz ze sztabką,
podziałka jej zaś wskazywała czas.
W III wieku p.n.e. Ktesibios z Aleksandrii skonstruował udoskonalony zegar w którym dzięki pomysłowemu
układowi trzech naczyń oraz zastosowaniu samoczynnego regulatora przepływu wody uzyskał stałą, równomierną prędkość jej przepływu.
Woda wlewała się do naczynia, w którym znajdował się pływak, podnoszący się wraz z jej poziomem. Kolumna zegara zawierała szereg oddzielnych podziałek
godzinnych, właściwych dla kolejnych dni roku. Raz na dobę obracała się ona o odpowiedni kąt, dzięki czemu
wskazująca laseczka pływaka poruszała się zawsze wzdłuż podziałki, przypadającej na dany dzień. Umieszczona na pływaku figurka wskazywała na obracającym się bębnie odpowiednią dla danego dnia godzinę.
Ktesibios wyposażył ponadto swój zegar w rozmaitą dźwiękową i wizualną sygnalizację - budzik - upływu godzin, uruchamianą za pomocą skomplikowanego mechanizmu złożonego między innymi z kół zębatych.
Egipski zegar wodny
Berlin Andorra la Vella
2 zazwyczaj szklane bańki połączone wąską rurką, z
których jedna była położona powyżej drugiej
Odmierzały od
kilkudziesięciu sekund do doby.
Szybkość przesypywania
piasku nie zależała od jego
ilości
Wynalezienie najprawdopodobniej przez Hipparcha w starożytnej
Grecji
Początkowo składał się on z kilku drewnianych kręgów, później
mosiężnych, miedzianych, a także srebrnych.
Był to model rzutu nieba na
powierzchnię płaską, pokazuje on pozycję obiektów na niebie w
danym czasie lub danego dnia.
określano czas w dzień na podstawie obserwacji Słońca oraz w nocy na podstawie obserwacji
gwiazd.
Podstawową częścią astrolabium była mosiężna płyta, na której wyryto linie wysokości ciała
niebieskiego nad horyzontem, linie azymutu i koła godzinne. Przez środek płyty przechodziła linia
oznaczająca północny biegun nieba.
Pierwszy zegar mechaniczny powstał w X wieku w pewnym benedyktyńskim opactwie we Francji (Pacificus, Werona).
Mnisi potrzebowali urządzenia, które mogłoby im wskazywać dokładną porę rozpoczęcia i
zakończenia modlitw. Jeden z benedyktynów skonstruował mechanizm, w którym kółka
zębate wprawiane były w ruch przez ciężarek zawieszony na łańcuszku.
