Sončna ura

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje
Stenska (navpična) sončna ura v Solovetskem samostanu . Čas snemanja 13:40 po moskovskem času
Originalna sončna ura v samostanu Matere božje Raifa
Sončna ura. 640-650 let, Zvartnots , Armenija . Muzejska razstava

Sončna ura je naprava za določanje časa s spreminjanjem dolžine sence od gnomona in njenega premika po številčnici . Pojav te ure je povezan s trenutkom, ko je človek spoznal razmerje med dolžino in lego sončne sence od določenih predmetov ter položajem Sonca na nebu.

Najenostavnejša sončna ura prikazuje lokalni realni in ne lokalni srednji sončni čas in ne upošteva razlike med uradnim in lokalnim sončnim časom. Sončno uro lahko uporabljate le podnevi ob jasnem nebu ali rahli oblačnosti, ki ne moti nastajanja jasne sence. Da bi izboljšali natančnost sončne ure, morate upoštevati popravek po časovni formuli .

Trenutno se sončne ure praktično ne uporabljajo za predvideni namen in so se umaknile različnim vrstam drugih ur .

Zgodba

Gnomon je bil najstarejši instrument za določanje časa. Sprememba dolžine njegove sence je kazala na čas dneva. Tako preprosta sončna ura je omenjena v Svetem pismu (2 Kralj. 20:10, Izaija 38:8).

Starodavni Egipt

Prvi znani opis sončne ure v starem Egiptu je napis v grobnici Setija I , ki sega v obdobje 1306-1290. pr e. Govori o sončni uri, ki je merila čas po dolžini sence in je bila pravokotna plošča z delitvami. Na enem koncu je pritrjena nizka palica z dolgo vodoravno palico, ki meče senco. Konec plošče s prečko je bil usmerjen proti vzhodu, ura dneva pa je bila določena glede na oznake na pravokotni plošči, ki je bila v starem Egiptu opredeljena kot 1/12 časovnega intervala od sončnega vzhoda do sončnega zahoda. Popoldne se je konec plošče usmeril proti zahodu. Najdeni so bili tudi instrumenti, izdelani po tem principu. Eden od njih sega v čas vladavine Tutmozesa III [1] : 23 in sega v leto 1479-1425. pr pr.n.št., drugi - iz Saisa [2] : 88 (po drugih virih - iz Fayuma[3] ), sega v 1000-600 let. pr. Oba glasbila se hranita v berlinskem egipčanskem muzeju , prvi - pod inventarno številko 19744, drugi - pod številko 19743[3] . Na koncu so le bar, brez drogu, in je tudi žarka linija utor dati Napravo vodoraven položaj [2] : 83-88.

Drugi dve vrsti staroegipčanskih ur, ki sta merili čas po dolžini sence, sta bili uri, pri katerih je senca padala na nagnjeno ravnino ali stopnice. Bili so brez pomanjkanja ur z ravno površino: zjutraj in zvečer je senca šla čez ploščo. Te vrste ur so bile združene v modelu iz apnenca, ki ga hranijo v Egiptovskem muzeju v Kairu in datiran nekoliko pozneje kot ura iz Saisa. Na eni strani modela sta dve nagnjeni ravnini s stopnicami, ena je bila usmerjena proti vzhodu, druga pa proti zahodu. Do poldneva je senca padala na prvo ravnino, se postopoma spuščala po stopnicah od zgoraj navzdol, popoldne pa - na drugi ravnini, ki se je postopoma dvigala od spodaj navzgor, opoldne ni bilo sence [1] : 23 . Na drugi strani modela sta dve nagnjeni ravnini brez stopnic, ta vrsta ure deluje podobno kot ura s stopnicami. Konkretna izvedba tipa sončne ure z nagnjeno ravnino je bila prenosna ura iz Kantare, nastala okoli leta 320 pr. e. z eno nagnjeno ravnino, na kateri so bile nanesene delitve, in navpično črto. Letalo je bilo usmerjeno proti soncu [2] : 91-94 .

Leta 2013 so znanstveniki z univerze v Baslu poročali o odkritju sončne ure, domnevno navpične, stare 3,3 tisoč let, naslikane na apnenčastem ostrakonu . Odkrili so jih v Dolini kraljev v bližini delavskega bivališča med grobnicama KV29 in KV61 [4] [5] .

Starodavna Kitajska

Ekvatorialna sončna ura v Prepovedanem mestu

Prva omemba sončne ure na Kitajskem je verjetno problem gnomona , podan v starodavni kitajski problemski knjigi "Zhou bi Xuan jing" , sestavljeni okoli leta 1100 pr. e. [1] : 21 V dobi Zhou je Kitajska uporabljala ekvatorialno sončno uro v obliki kamnitega diska, nameščenega vzporedno z nebesnim ekvatorjem in ga prebodenega v središče palice, nameščene vzporedno z zemeljsko osjo . V dobi Qinga je Kitajska izdelala prenosno sončno uro s kompasom : bodisi ekvatorialno - spet s palico v središču diska, nameščeno vzporedno z nebesnim ekvatorjem, ali vodoravno - z navojem v vlogi gnomona nad vodoravno ravnino. številčnica [6] : 114 .

Stara Grčija in Stari Rim

Skafis je sončna ura starih ljudi. Sferoidna vdolbina nosi črte ure. Senca, ki jo meče vodoravna ali navpična palica ali krogla v središču orodja

Po zgodbi Vitruvija , babilonskega astronoma Berosusa , ki se je naselil v VI. pr e. na otoku Kos je Grkom predstavil babilonsko sončno uro, ki je imela obliko kroglaste sklede - tako imenovani scaphis . To sončno uro sta izboljšala Anaksimander in Anaksimen . Sredi 18. stoletja so med izkopavanji v Italiji našli popolnoma enak instrument, kot ga je opisal Vitruvius. Stari Grki in Rimljani so tako kot Egipčani delili obdobje od sončnega vzhoda do sončnega zahoda na 12 ur, zato je bila njihova ura (kot merilo časa) različno dolga glede na letni čas [7] . Površina vdolbine v sončni uri in "urne" črte na njih so bile izbrane tako, da je konec sence palice kazal uro. Kot, pod katerim je rezan vrh kamna, je odvisen od zemljepisne širine kraja, za katerega je ura izdelana. Kasnejši geometri in astronomi ( Evdoks , Apolonij , Aristarh ) so izumili različne oblike sončnih ur. Ohranjeni so opisi tovrstnih inštrumentov, ki so glede na videz nosili najbolj čudna imena. Včasih je bil gnomon, ki meče senco, vzporeden z zemeljsko osjo.

Iz Grčije je sončna ura prispela v Rim . Leta 293 pr. e. Papirij Kursor je naročil gradnjo sončne ure v kvirinalskem templju in leta 263 pr. e. drugi konzul Valery Messala je prinesel sončno uro s Sicilije . Urejeni za južnejšo zemljepisno širino so napačno prikazali uro. Za zemljepisno širino Rima je bila prva ura urejena leta 164 pr. e. Marcij Filip [1] : 24 . Sončne ure so bile najdene po vsem Rimskem cesarstvu, zlasti v vilah, tako v Rimu kot v provincah[8] . Ena najbolj znanih prenosnih sončnih ur je ura v obliki svinjskega pršuta[8] , najdena 11. junija 1755 [9] med izkopavanji Herkulaneja in sega v konec 1. stoletja. n. e. Hranijo se v Narodnem arheološkem muzeju v Neaplju pod inventarno številko 25494 [10] .

Sončna ura je bila uporabljena v starodavnih grških kolonijah v severnem Črnem morju . Štiri kopije ure najdete na straneh Panticapaeum in Kitey se hranijo v Kerch muzeju .

Starodavna Rusija in Rusija

V starodavnih ruskih kronikah je bila pogosto navedena ura nekega dogodka, kar je namigovalo, da so takrat v Rusiji že uporabljali določene instrumente ali predmete za merjenje časa, vsaj čez dan. Černigovski umetnik Georgij Petraš je opozoril na vzorce sončne osvetlitve niš severozahodnega stolpa Preobraženske katedrale v Černigovu in na čuden vzorec ("meandre") nad njimi. Na podlagi njihove podrobnejše študije je predlagal, da je stolp sončna ura, pri kateri je uro dneva določena z osvetlitvijo ustrezne niše, za določitev petminutnega intervala pa se uporabljajo meandri [11]. ] [12] . Podobne značilnosti so opazili tudi v drugih cerkvah Černigova in ugotovili so, da so sončno uro uporabljali v starodavni Rusiji že v 11. stoletju [13] .

V 16. stoletju so se v Rusiji pojavile zahodnoevropske prenosne sončne ure. Leta 1980 je bilo v sovjetskih muzejih sedem takih ur. Najstarejši izmed njih segajo v leto 1556 in se hranijo v Ermitažu , namenjeni so bili nošenju okoli vratu in predstavljajo vodoravno sončno uro s sektorskim gnomonom za označevanje časa, kompasom za orientacijo ure v smeri sever-jug. in navpično črto na gnomonu, ki daje uri vodoravni položaj. Vsi ti elementi so nameščeni na plošči, ki lahko odstopa od vodoravnega položaja, kar zagotavlja možnost uporabe ure ne na enem, temveč v območju zemljepisne širine : 47-57 stopinj [13] .

Navpična sončna ura na "marmorni piramidi" na vogalu nabrežja Fontanka in prospekta Moskovsky, Sankt Peterburg

V času vladavine Ane Ivanovne , 23. avgusta 1739 leta je senat zapustil dekret [14] , po katerem so na cesti od Sankt Peterburga do Peterhofa namestili lesene kilometrske stebre obelisk, leta 1744 je izdal odlok o stolblenii cesti sv. Petersburg Tsarskoe Selo . Namesto mejnikov so pozneje postavili obeliske "marmorne piramide" z okrasjem po delih Antonia Rinaldija . Nekateri so imeli sončne ure in popotnik je iz njih lahko izvedel razdaljo in čas. "Marmorne piramide" s sončno uro so se ohranile na naslednjih mestih: v Sankt Peterburgu na vogalu nabrežja reke Fontanke in Moskovskega prospekta (na eni milji od stavbe pošte) in v Puškinu pri Orilskih vratih [15] : 60-62 , ki se nahaja na južni meji Catherine Park . Datum postavitve je naveden na "marmorni piramidi" pri Orilskih vratih - 1775 [16] .

Srednja leta

Arabski astronomi ( Thabit ibn Korrah , Ibn ash-Shatir , Abu-l-Hasan ibn Yunis ) so zapustili obsežne razprave o gnomoniki ali umetnosti izdelave sončne ure. Kot osnova so služila pravila trigonometrije. Poleg "urnih" črt je bila na površini arabske ure nanesena tudi smer proti Meki , tako imenovana qibla . Posebej pomemben je bil trenutek dneva, ko je konec sence pokončnega gnomona padel na črto qibla.

Z uvedbo enakih ur dneva in noči (neodvisno od letnega časa) je naloga gnomonike postala veliko lažja: namesto da bi opazili končno točko sence na zapletenih krivuljah, je postalo dovolj, da opazimo smer sence. . Če se zatič nahaja v smeri zemeljske osi, potem njegova senca leži v ravnini sončnega urnega kroga, kot med to ravnino in ravnino poldnevnika pa je Sončev urni kot ali pravi čas. Ostaja le najti presečišče zaporednih ravnin s površino "številčnice" ure. Najpogosteje je šlo za ravnino, pravokotno na zatič, torej vzporedno z nebesnim ekvatorjem (ekvatorialne ali enakonočne ure); na njem se smer sence vsako uro spremeni za 15 °. Za vse druge položaje številčnice koti, ki jih na njej tvori smer sence s opoldansko črto, ne rastejo enakomerno.

Gnomonica se je ukvarjala s pripravo pravil za iskanje različnih položajev sence na teh površinah. Sončna ura, kot že omenjeno, ne daje povprečnega, temveč pravi sončni čas. Ena od posebnih nalog gnomonike je bila narisati krivuljo na številčnici sončne ure, ki bi kazala "povprečno" poldne v različnih letnih časih. V srednjeveški Evropi so se gnomoniki ukvarjali: Apian , Albrecht Durer , Kircher . Živel je na začetku 16. stoletja. Munster je bil priznan kot "oče gnomonike".

Ekvatorialna sončna ura za severno poloblo

Vrste sončnih ur

Obstajajo sončne ure ekvatorialne, vodoravne, navpične (če je ravnina številčnice navpična in usmerjena od zahoda proti vzhodu), jutranja ali večerna (ravnina je navpična, od severa proti jugu). Zgrajene so bile tudi konične, sferične, valjaste sončne ure.

Ekvatorialni

Ekvatorialna sončna ura je sestavljena iz kadrana (ravnine z urnimi delitvami) in gnomona. Urne delitve na okvirju so nanesene v enakih kotnih intervalih, kot na številčnici običajne ure, gnomon pa je običajno kovinska palica, nameščena na okvir pravokotno na njegovo površino. Nato je kader orientiran v vodoravni ravnini tako, da je ravna črta, ki povezuje osnovo gnomona in urni razdelek, ki ustreza poldnevu, usmerjena vzporedno s poldnevno črto proti jugu - za severno poloblo ali proti severu - za južni polobli in se nagne glede na ravnino obzorja proti severu oziroma proti jugu za kot α = 90 ° -φ, kjer je φ geografska širina kraja, kjer je nameščena sončna ura [17] . Kadran bo vzporeden z nebesnim ekvatorjem (od tod tudi ime te vrste sončne ure), in ker se nebesna krogla ves dan enakomerno vrti, bo senca gnomona za katero koli uro dneva opisovala enake kote (torej ura delitve se izvajajo na enak način kot pri številčnici rednih ur).

Vodoravna sončna ura v Perthu v Avstraliji z značilnostmi, značilnimi za južno poloblo : opoldanska senca na jugu in sonce na severu; navidezna pot Sonca na nebu poteka od desne proti levi, zato so ure oštevilčene v nasprotni smeri urinega kazalca

Enaki kotni intervali (t = 15 °) med sosednjimi delitvami ur, kot na številčnici običajne ure, in pravokotnost gnomona na kadran so glavne prednosti ekvatorialne sončne ure pred vodoravnimi in navpičnimi. Glavna pomanjkljivost ekvatorialnih sončnih ur je, da bodo za razliko od horizontalnih delovale le od dneva pomladnega enakonočja do dneva jesenskega enakonočja (na severni polobli je pomladno enakonočje marca, jesensko - septembra, na južni polobli je spomladansko enakonočje septembra [18] , jesen - marca). Preostanek leta ne bodo delovali, saj bo Sonce na drugi strani ravnine nebesnega ekvatorja, celotna zgornja površina okvirja pa bo v senci [17] . Seveda lahko to pomanjkljivost odpravimo tako, da naredimo okvir v obliki plošče, na zgornji in spodnji površini nanesemo urne oznake in nadaljujemo gnomon pod ploščo, a tudi takrat v dneh blizu dneva spomladansko ali jesensko enakonočje, sončna ura ne bo delovala - Sonce bo na krožnik sijalo ne od zgoraj ali od spodaj, ampak od strani.

Vodoravno

Horizontalna sončna ura je tako kot ekvatorialna sestavljena iz okvirja in gnomona. Vendar je v tem primeru okvir postavljen vzporedno z ravnino obzorja. Najpogosteje je gnomon trikotnik, pravokoten na ravnino okvirja, ena od njegovih strani pa je nagnjena k njemu pod kotom, ki je enak zemljepisni širini mesta namestitve ure [19] . Črta presečišča gnomona in okvirja je usmerjena vzporedno s poldnevno črto – črto, po kateri je na tej točki ob pravem poldnevu usmerjena senca navpične palice.

Če označimo geografsko širino kraja, kjer je ura nameščena v φ, število ur pred poldnevom (po poldnevu) v m, potem lahko kot med opoldansko črto in ustrezno urno delitvijo na uri α določimo z formula

Вертикальные

Вертикальные солнечные часы обычно размещают на стенах зданий и различных строений. Поэтому их кадран вертикален — перпендикулярен плоскости горизонта, но может быть повёрнут в различные стороны. От стороны, в которую повёрнут кадран, зависит расположение часовых делений на кадране. Симметричными относительно полуденного деления они будут лишь при кадране, обращённом строго на юг (географический, не магнитный!) — в северном полушарии, или на север — в южном полушарии, иными словами — при кадране, перпендикулярном полуденной линии. Для так направленного кадрана гномон должен лежать в плоскости небесного меридиана, иными словами — быть перпендикулярным как плоскости кадрана, так и плоскости горизонта, а одна из его сторон должна быть параллельной земной оси, откуда следует, что она должна составлять с плоскостью кадрана угол, равный 90°-φ, где φ — широта места установки [1] :26 . Формула для угла наклона часовых линий к полуденному делению выводится аналогично горизонтальным часам — из рассмотрения прямоугольного сферического треугольника, образованного кругом склонения Солнца, плоскостью кадрана и плоскостью небесного меридиана. Она имеет вид [20] :

,

где φ — широта места установки часов, m количество часов до полудня (после полудня) через, α — угол между полуденным делением и соответствующим часовым делением, t — угол между кругом склонения Солнца и плоскостью небесного меридиана.

В Московском планетарии установлены вертикальные солнечные часы (недоступная ссылка) , показывающие время и дату.

Горизонтальные солнечные часы 1611 года на марке ГДР ( Sc #2345)

Солнечные часы в филателии

Солнечным часам в Санто-Доминго , установленным в 1753 году была посвящена серия почтовых марок Доминиканской республики 1931—1933 гг. ( Sc #C10—C17) [21] . Различным старинным настольным солнечным часам посвящены четыре из шести марок серии, посвящённой экспонатам Государственного физико-математического салона в Дрездене , выпущенной в 1983 году в ГДР ( Sc #2345—2348) . Солнечные часы в музее Гугун вместе с мотивом государственного флага КНР изображены на почтовой марке КНР 2001 года из серии «Начало нового тысячелетия — вступление в XXI век» ( Sc #3082) [22] [23] [24] .

Интересные факты

  • Если вылететь на самолёте в истинный полдень и лететь по параллели на запад так же быстро, как вращается Земля (то есть со скоростью точек земной поверхности на этой параллели) [25] , то солнечные часы, установленные на самолёте (как горизонтальные, так и вертикальные, экваториальные) всегда будут показывать полдень. Однако, при пересечении линии перемены дат нужно будет прибавлять один день.

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 Stanislav Michal. Hodiny : Od gnómonu k atomovým hodinám. — 2-е изд. — Прага : Státní nakladatelství technické literatury (SNTL), 1987. — 269 с. Первое издание книги было переведено на русский язык: Станислав Михаль. Часы. От гномона до атомных часов. — М. : Знание , 1983. — 256 с. — ( Переводная научно-популярная литература ).
  2. 1 2 3 4 Marshall Clagett. Ancient Egyptian science . — 2004. — Т. 2. — ISBN 9780871692146 .
  3. 1 2 3 Водолажская, 2014 , с. 9.
  4. В Египте обнаружены древние солнечные часы
  5. Bickel S., Gautschy R. Eine ramessidische Sonnenuhr im Tal der Könige (нем.) // Zeitschrift für Ägyptische Sprache und Altertumskunde. — 2014. — Bd. 96 , Nr. 1 . — S. 3—14 . — doi : 10.1515/zaes-2014-0001 .
  6. Духовная культура Китая / Редакторы тома М. Л. Титаренко, А. И. Кобзев, В. Е. Еремеев, А. Е. Лукьянов. — М. : Восточная литература, 2009. — Т. 5. Наука, техническая и военная мысль, здравоохранение и образование. — 1087 с. — ISBN 9785020363816 .
  7. Шухардин С. В., Ламан Н. К., Фёдоров А. С. Применение приборов // Техника в её историческом развитии. От появления ручных орудий труда до становления техники машинно-фабричного производства . — М. : Наука , 1979.
  8. 1 2 Пипуныров, 1982 , с. 52.
  9. Le pitture antiche d'Ercolano e contorni . — Napoli : Nella Regia Stamperia, 1762. — Vol. 3. — PV
  10. James Evans. Time and Cosmos in Greco-Roman Antiquity . — Princeton University Press, 2016. — P. 83,85.
  11. В Чернигове сохранились солнечные часы древнего города (фото)
  12. Ю. Ю. Шевченко, Т. Г. Богомазова «Древнейший сохранившийся христианский храм Руси»
  13. 1 2 В. Ю. Матвеев. Солнечные часы 1556 г. из собрания Эрмитажа // Историко-астрономические исследования . — М. : Наука , 1980. — Вып. XV . — С. 177—180 .
  14. Текст указа: Полное собрание законов Российской Империи, с 1649 года . — 1830. — Т. X. 1737—1739. — С. 880—881.
  15. Радченко Б.Г. Тень измеряет время // Часы Ленинграда. — Л. : Лениздат , 1975. — С. 59—69.
  16. Петербургское шоссе. Царскосельская перспектива. Верстовые столбы
  17. 1 2 Моисеев А. Солнечные часы в вашем саду // Наука и жизнь . — 1992. — № 9 . — С. 65—66 .
  18. (англ.) Статья о весеннем равноденствии 2008 года на сайте Сиднейской обсерватории
  19. Транковский С. Солнечные часы // Наука и жизнь . — 1983. — № 8 . — С. 133—135 .
  20. Солнечные часы // Большая Советская Энциклопедия / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская Энциклопедия , 1976. — Т. 24, кн. I : Собаки — Струна. — С. 148. — 631 000 экз.
  21. Space & Astronomy Stamps — Dominican Republic (República Dominicana) (недоступная ссылка)
  22. 中华人民共和国邮票目录。2013 (кит.) / 《集邮》杂志社编. —北京: 人民邮电出版社, 2013. — С. 140. — ISBN 978-7-115-32332-3 .
  23. 跟着邮票游故宫之建筑篇(附带《国家宝藏》最新消息) (кит.) . kknews (10 октября 2018). Дата обращения: 12 декабря 2020.
  24. China's Rejuvenation . Colnect. Дата обращения: 12 декабря 2020.
  25. Эта скорость приближённо равна длине параллели, делённой на 24 часа (высоту самолёта, если она несколько километров, как и несферичность Земли, в грубом приближении можно не учитывать), например, для широты 55 градусов это км/ч

Литература

Ссылки