gnomika
rodzaje zegarów słonecznych
równikowe
horyzontalne
wertykalne
stowarzyszenia
strony nt. historii gnomoniki
źródło informacji
.

 

ZEGARY
SŁONECZNE



firmy REK
 
  << pełna oferta firmy REK  
nasze zegary


Kontakt:

Szczecin
ul. Waryńskiego 18
tel. 0601 725955
fax 091 4871836
e-mail
  Gnomika:
Historia zegarów słonecznych jest tak długa jak długa jest historia dziejów świadomego obcowania z czasem i potrzebom jego mierzenia. Można przyjąć, że pierwsze konstrukcje mierzące czas były oparte na gnomonach (pionowe skierowane ku zenitowi obeliski, kolumny lub pręty) wykonanych przez Babilończyków, znano je również w Indiach i Chinach, a także w Egipcie później w Grecji i Rzymie. Były to pierwsze instrumenty obserwacyjne pomagające w ustaleniu nie tylko położenia słońca na sferze niebieskiej, ale też i innych obiektów astronomicznych. Ogólnie rzecz biorąc, pierwszym krokiem w kierunku rozwoju zegarów słonecznych wiele tysiącleci przed n.e. było wprowadzenie linii wyznaczającej lokalny południk, w momencie najwyższego położenia słońca na niebie i równocześnie wyznaczającego kierunek północny. Następnym znaczącym krokiem było podzielenie dnia na godziny, jednak nie były to godziny równe do których jesteśmy przyzwyczajeni obecnie, lecz ich długość zmieniała się wraz ze zmianą pór roku. W większości wspomnianych wyżej cywilizacji dzielono dzień na 6, 8, 10 czy 12 godzin liczonych od wschodu do zachodu, a to oznacza, że godziny zimowe były krótsze od letnich i jedynie dwa razy w roku, podczas równonocy wiosennej i jesiennej długość dnia i nocy się wyrównywała. Na przestrzeni wieków radzono sobie na wiele sposobów z godzinami nierównymi (horae inequales) przy tym wymyślając różne typy zegarów słonecznych mierzących również godziny równe (horae inaequales), których tarcze umieszczano w płaszczyźnie horyzontu (zegary horyzontalne), na ścianach budynków (zegary wertykalne), oraz w półkulistej przestrzeni wydrążonej w kamiennych bloków, znane też były zegary przenośne, wspominane w pracy Vitruviusa architekta Jullisza Cezara i Oktawiana Augusta napisanej w I w. p.n.e. w której zresztą autor podaje wykreślny sposób sporządzenia analematu pomocnego przy budowie zegarów słonecznych. Zasadniczo do czasów Ptolemeusza (II w. n.e.) nie wprowadzono wielu zmian w budowie zegarów słonecznych, dopiero jego traktat Analemma miał znaczący wpływ na technikę ich tworzenia. Ptolemeusz opisuje w nim sposoby wykreślania z matematyczną dokładnością skal godzinnych zegarów słonecznych, usytuowanych na różnych powierzchniach pod dowolnymi kątami. Pod koniec pierwszego tysiąclecia n.e. uczeni islamscy rozwinęli aparat matematyczny pozostawiony przez Ptolemeusza, oni też wprowadzili wskazówkę równoległą do osi ziemskiej.
Gdy gnomonika arabska wykazywała już dość znaczne zaawansowanie, w Europie dopiero dokonywano pierwszych kroków w tej dziedzinie, między innymi dzięki przenikaniu islamskich doświadczeń naukowych do istniejących już europejskich uniwersytetów. Od tego czasu notuje się stały i znaczny wzrost wiedzy gnomonicznej, aż do XV wieku i następnych, kiedy osiągnięto jej szczyt rozwoju.
Pojawiają się nowe konstrukcje gnomoniczne, a zegary słoneczne są umieszczane w wielu miejscach i przybierają różnorodne formy. W XVII i XVIII w. kilka ośrodków europejskich stało się miejscem wręcz przemysłowej produkcji przenośnych, kieszonkowych zegarów słonecznych.
Zmierzch praktycznego zastosowania zegarów słonecznych przypada na koniec XIX w., kiedy dokładność zegarów mechanicznych znacznie wzrosła, oraz fakt, że ze względów praktycznych wprowadzono 24 strefy czasowe, unifikując w ten sposób system mierzenia czasu i zarzucając pomiar czasu oparty na czasie prawdziwym miejscowym.
Wiek XX to czas realizacji wielu projektów gnomonicznych, teraz jednak spełniają już inne funkcje, stały się dziełami sztuki użytkowej ozdabiającej ogrody, elewacje ścian budynków, miejskich skwerów, a część z nich awansowała do rangi zabytków dających świadectwo ludzkiej wiedzy i rzemieślniczego kunsztu.

Rodzaje zegarów słonecznych
Zgodnie z podstawową zasadą budowy nowoczesnych (tj. takich które wskazują godziny równe) zegarów słonecznych, podstawowym elementem tych przyrządów jest polos inaczej zwany wskazówką, w postaci pręta lub krawędzi rzucającej cień, czy też w postaci punktu. W typowych zegarach słonecznych wskazówka musi być ustawiona w ten sposób, by zajmowała położenie równoległe do osi ziemskiej, istnieją też zegary słoneczne u których wskazówka zegara, podobnie jak gnomon w starożytnych konstrukcjach - ustawiona jest pionowo, celując w zenit, jednak by taki zegara wskazywał godziny równe - wykres skali godzinnej musi przybrać bardziej skomplikowany kształt od tych jakie postaram się pokrótce omówić. Podziałka godzinna może być umieszczona bardzo różnie i zależnie od jej położenia można rozróżniać kilka podstawowych typów zegarów słonecznych:
- równikowe,
- horyzontalne,
- wertykalne.

Równikowe:
Podziałka godzinna znajduje się na płaszczyźnie lub pierścieniu równoległym do równika ziemskiego i jest określona w ten sposób, że każdej godzinie odpowiada zmiana kierunku cienia o 15o. W praktycznym wykonaniu możemy zastosować kilka rodzajów tych zegarów. W jednym z nich umieszczamy na płaskiej tarczy podziałkę godzinną w postaci linii rozchodzących się promienisto z punktu środkowego. Nad tym punktem środkowym, prostopadle do powierzchni tarczy, ustawiamy pręt. Całość obracamy w ten sposób, że jej część południowa będzie wzniesiona do góry pod kątem (90o - j). Podziałki godzinne należy zaopatrzyć w napisy tak, aby linia skierowana na północ określała godz. 12, linia zachodnia godz. 6, linia zaś wschodnia 18. Przy tym układzie wystąpi jednak pewna niedogodność. Mianowicie w okresie zimowym, kiedy Słońce znajduje się pod równikiem niebieskim, promienie jego oświetlają dolną powierzchnię tarczy równikowej. Należałoby więc przedłużyć pręt po podstawę i umieścić od dołu podziałkę analogiczną do podziałki górnej. Trudność ta nie wystąpi, jeżeli zamiast pełnej tarczy równikowej umieścimy płaszczyznę z wyciętym otworem w kształcie koła, przez którego środek przechodzi pręt rzucający cień na obwód koła. Dzięki takiemu ułożeniu wewnętrzna ścianka obwodu jest zawsze dobrze oświetlona i cień w postaci ciemnej smugi jest wyraźnie widoczny na jasnym tle ścianki. Jeżeli zastosujemy pełne koło otaczające pręt środkowy, wystąpi jako ujemna cecha tego modelu ta właściwość, że w okresach zrównania dnia z nocą, kiedy Słońce znajduje się w płaszczyźnie równika (21 marca i 23 września), część południowa koła będzie rzucać cień na część północną i cały obwód z podziałką będzie stale zakryty przed promieniami Słońca. Celem uniknięcia tego zjawiska możemy odrzucić część południową koła, tym bardziej że i tak nie umieszczamy na niej podziałki godzinnej. Ten model zapewnia możliwość odczytania zegara zawsze z wyjątkiem dwóch początkowych i końcowych godzin w dniach równonocy.
Dalszą ewolucję tego typu zegara możemy przeprowadzić w ten sposób, że skalę godzinną umieścimy na pasie okrążającym spiralnie pręt środkowy. Spirala taka może posiadać cały zwój lub tylko odpowiednią część, tak aby pomieścić na niej 16 godzin i aby poszczególne części spirali nie rzucały cienia na podziałkę w tych porach dnia, kiedy dana część podziałki powinna być oświetlona celem uwidocznienia cienia pręta. Jeżeli spirala będzie częścią bocznej ściany walca, którego oś stanowi pręt rzucający cień, podziałki godzinne będą rozmieszczone równomiernie. Możemy jednak celem uzyskania efektów dekoracyjnych zwężać lub rozszerzać poszczególne części spirali nadając jej dowolny kształt, a nawet zamiast spirali zastosować linię łamaną. Zmieni to tylko umieszczenie podziałek skali. Do określania tych podziałek pomocna nam będzie zasada, że miarą czasu jest kąt, o jaki przesuwa się cień, i dlatego poszczególne podziałki musimy umieszczać w ten sposób, aby niezależnie od kształtu i rozmiarów skali każdej godzinie odpowiada zmiana kierunku cienia o 15 stopni. Jako uzupełnienie podam, że zamiast pręta możemy umieścić całą płaszczyznę której krawędź będzie spełniała rolę pręta rzucającego cień. Krawędź ta musi więc być odpowiednio ustawiona.

Horyzontalne:
Podziałki godzinne umieszczone na płaszczyźnie równikowej są jednostajne, tzn. że jednakowym odstępom czasu odpowiadają jednakowe kąty na podziałce. Często jednak wygodniej jest stosować zegar o płaszczyźnie poziomej. Pręt rzucający cień pozostaje w takiej pozycji, jak przy zegarach równikowych, tylko samą podziałkę przenosimy na płaszczyznę poziomą. Przeniesienie to powoduje zmianę podziałki z jednostajnej na niejednostajną - równym odstępom czasu odpowiadają nierówne kąty między liniami podziałki. Godzinę 12 oznacza nadal linia skierowana na północ, zaś godziny 6 i 18 linie zachodnia i wschodnia. Tylko pośrednie podziałki są przesunięte.
Zegary poziome spotykamy często na postumentach jako dekoracje parków i ogrodów, pręt zaś jest często zastąpiony krawędzią odpowiednio umieszczonej blachy.

Wertykalne:
Innym typem zegarów słonecznych są zegary umieszczone na ścianach pionowych. Tak jak w poprzednich typach pręt rzucający cień jest ustawiony w sposób opisany wyżej. Górnym swoim końcem przymocowany jest do ściany i odchylony od niej w stronę południową w ten sposób, że z poziomem tworzy kąt j, czyli ze ścianą pionową (90o-j). Podziałka umieszczona na ścianie składa się z linii rozchodzących się promieniście od punktu przymocowania pręta i podobnie jak przy zegarze poziomym jest niejednostajna. Najprostszą postać posiada wtedy, kiedy ściana, na której umieszczony jest zegar, zwrócona jest dokładnie w stronę południową, czyli znajduje się w płaszczyźnie wschód-zachód. Pręt rzucający cień odchylony dolnym końcem w stronę południową znajduje się w płaszczyźnie pionowej prostopadłej do ściany. Godzina 12 określona jest linią pionową skierowaną w dół od punktu przymocowania pręta; podziałki odpowiadające godz. 6 i 18 przebiegają poziomo, inne zaś godziny umieszczone są symetrycznie po obu stronach godz. 12.

Stowarzyszenia:
North American Sundial Society
Adres w sieci: http://sundials.org/

Austrian Astronomical Society - Working Group for Sundials
Adres w sieci: http://tirol-php.highway.
telekom.at/k.schwarzinger/gsagb.htm

The British Sundial Society
Adres w sieci: http://www.sundialsoc.org.uk/

Deutsche Gesellschaft für Chronometrie
Adres w sieci: http://www.dg-chrono.de/

The National Association of Watch & Clock Collectors
Adres w sieci: http://www.nawcc.org/

Swiss Society of Chronometry
Adres w sieci: http://www.centredoc.ch/ssc/

La Commission des Cadrans solaires du Québec
Adres w sieci: http://cadrans_solaires.scg.ulaval.ca/

Sezione Quadranti Solari
Adres w sieci: http://www.mclink.it/mclink/astro/
uai/sez_gqs/intvind.htm

Societat Catalana de Gnomonica
Adres w sieci: http://www.gnomonica.org/

O historii gnomoniki:
A Brief History Of Sundials
Adres w sieci: http://www.bullheadcity.com/
sundials_history.htm

Equinox--The Mayan Astronomers
Adres w sieci: http://www.piramideinn.com/equinox.htm
sundials_history.htm



Źródło informacji:
Marcin Egert
marcin.egert@zegarysloneczne.pl
http://www.zegarysloneczne.pl/old_serwis/index.html