Pozorne
poruszenie się Słońca po sklepieniu nieba i
uzależnione od tego
ruchu przesuwanie się cienia słonecznego na Ziemi doprowadziło
bardzo wcześnie do wynalazku najstarszego przyrządu
astronomicznego, jakim był zegar słoneczny. W Egipcie gdzie Słońce
było bogiem, owe smugi cienia uważano za wskazania samego boga -
każda więc świątynia miała przed sobą wysoki obelisk,
którego
cień wskazywał, kiedy nadchodziła pora nabożeństwa i modlitw.
Powierzchnia "świętego" obelisku była pokryta
hieroglifami, wyrażającymi modlitwy do Słońca. Cień obelisku
prawdopodobnie padał na oznaczenia, które odpowiadały
określonym porom modlitw, niestety mimo zachowanych bardzo wielu
obelisków same podziałki nie dotrwały do naszych
czasów.
Podziały czasu jakich używali astronomowie, odpowiadały w Egipcie
dwunastu podziałom astronomicznym doby, a mianowicie dwunastu
odcinkom czasu, w których na firmamencie na zmianę
góruje
jeden po drugim z dwunastu znaków zodiaków.
Odpowiadałoby to sześciu godzinom dnia i nocy. Ślady takiego
podziału na sześć pór dnia znajdujemy w języku polskim, a
także w językach słowiańskich: poranek, przedpołudnie, południe,
popołudnie, przedwieczerze, wieczór. Jednakże bardzo
wcześnie przyjęto i w astronomii, a potem w użyciu podział
dokładniejszy, oparty w zasadzie na poprzednim, lecz dzielący dobę
nie na dwanaście części, ale na dwadzieścia cztery. Istnieje
podanie, iż święte sokoły boga Horusa przy jego
świątyniach
oddawały mocz dwanaście razy dziennie i przyczyniły się w
ten
sposób do tego podziału, a od nazwy tego słonecznego boga
wywodzi się łacińska nazwa godziny: hora. Rzymianie
przyjmując w
zasadzie, stosowany i w Grecji, egipski podział dnia na godziny,
zmienili tylko porę zaczynania doby z południa na bardziej
życiową
- od północy; w praktyce stosowali jeszcze inny podział
doby: na osiem części, odpowiadających ośmiu
zmianom wart
wojennych. Wczesnośredniowieczne zegary słoneczne posiadają
niekiedy połączone owe dwa sposoby liczenia godzin: u
góry
mniejszy zegar z egipskim podziałem na 24 godziny, u dołu rzymski
na osiem, przy czym krzyże oznaczają porę modlitwy.
W
czasach wczesnego średniowiecza zapomniano o właściwej konstrukcji
zegarów słonecznych. Lepiej nieco z zegarami słonecznymi i
nauką ich wykreślania czyli gnomoniką (od
greckiego gnomon =
wskazówka) radzili sobie słynni matematycy arabscy. U nich
jednak gnomonika nazywa się wprost "geometrią
religijną",
gdyż wyznaczała im nie tylko pory, kilka razy dziennie
obowiązujących ich modlitw, ale i "kilbah", czyli
kierunek zwrotu w stronę Mekki, a więc
obowiązującą postawę w
czasie modlitwy.
Współczesny
im świat
chrześcijański mniej daje sobie radę z gnomoniką.
Co prawda
papież Sabinianus z początkiem VII wieku wydaje
rozporządzenie,
aby na każdym kościele znajdował się zegar słoneczny i by
każdy
kośćiół posiadał dzwony dla oznajmiania pory
nabożeństwa,
lecz zegary słoneczne nic ponadto nie wskazywały. Od pręta
wbitego
w południową ścianę kościoła wykreślano linie,
oznaczające
swym gwiaździstym, krzyżowym czy prostym zakończeniem rodzaj
nabożeństwa, jakie trzeba w danym terminie odprawiać.
Stąd
polskie słowo godzina to pora godów, a gody to dawne
określenie nabożeństwa. Porą południa, jak i
porą ranną i
wieczorną modlitwy na Anioł Pański ogłaszały, tak jak i
do dziś
dnia, dzwony kościelne.
W
miarę postępu do
powszechnego użycia przenikają w XV w. precyzyjniejsze
określenia
cząstek upływającego czasu, które
przedtem były w użyciu
tylko przez astronomów. Są to minuty,
których nazwa
pochodzi od minus - mniej, minuta więc to drobiazg, mała
cząstka,
będąca
sześćdziesiątą
częścią godziny. Minuty te są paru
stopni: minuta prima to właśnie nasza minuta, minuta secunda - to
nasza sekunda, próbowano wreszcie wprowadzić i
minuta tertia,
czyli sześćdziesiśta część
sekundy, lecz praktycznie było to
przy ówczesnej technice pomiaru czasu nieuchwytne i szybko ten termin zarzucono. Te drobne części czasu można było
sobie
łatwo odliczać, choćby przy pomocy piaskowej
klepsydry. Otóż
praktycznie używane zegary słoneczne, które pokazywały
godziny nierówne, dzielące dzień na dwanaście
godzin bez
względu na długość dnia, w swym podziale godzin
nie zgadzały się
z tymi skrupulatnie minutami i sekundami odliczonymi godzinami. Z
drugiej zaś strony rozwój życia społecznego wymagał
dokładnego określenia wymiaru godziny. Aby zaś zegar słoneczny
wskazywał jednakowe godziny w ciągu nie tylko dnia ale i
całego
roku, konieczna była naukowa , astronomiczna konstrukcja jego
wskazówki, która musiała być nachylona
pod kątem
szerokości geograficznej, oraz ustawiona ściśle w linii
południowej. Otóż takie zegary nowoczesne, od połowy XV
wieku, zaczyna w Wiedniu na większą skalą
produkować znany
astronom Jerzy Peuerbach, tworząc nową
epokę w pomiarze
czasu.
Ze
wszystkich zegarów z pewnością
zegar słoneczny jest najbardziej związany z kosmosem, gdyż
przez
cień rzucany swą wskazówką - gnomonem
wiąże się
bezpośrednio z tym olbrzymim zegarem, jakim jest nasz układ
słoneczny. Ruch Ziemi wokół Słońca, w biegu swym
odcinający jednostki czasu zwane przez nas godzinami, w
identyczny
sposób odcina cień wskazówki na obliczonych i
wykreślonych podziałkach. Zaletą zegara słonecznego jest
to, iż
można jednej jego tarczy przedstawić w podział�kach
krzyżujących
się różne sposoby liczenia godzin. Jeden z
najlepszych w
Europie tego rodzaju zegarów posiadał ratusz w Gdańsku,
niestety, w roku 1954 zniszczony nieumiejętną
restauracją, która
zatarł jego naukowe właściwości. Pierwotny jego wygląd
dawał
nam możliwość odczytania z jednego wskazania cienia
wskazówki
godziny równej, to znaczy jednej z 24 godzin
równych,
na jakie dzieli się doba według naszego podziału na dwa
razy po 12
godzin od północy i południa, dalej godziny
nierównej,
to znaczy godziny jednej z dwunastu, na jakie podzielony jest dzień
od wschodu do zachodu Słońca, bez względu na
długość dnia,
potem ilość godzin równych, jakie
upłynęły od ostatniego
zachodu słońca, oraz godzin, jakie upłynęły od ostatniego
jego
wschodu. Bardzo ciekawym oznaczeniem była nazwa jednych z tych
godzin jako godzin polskich, widocznie w XVI wieku takie w Gdańsku
stosowano.
Do
najczęstszych rodzajów
zegarka słonecznego należał typ złożony z dwu tabliczek
połączonych zawiaskami. W poziomej pĹ�ytce byĹ� umieszczony
kompas
magnetyczny do ustawienia zegara wed�ug stron �wiata, a
wokóĹ�
niego skale godzinowe i to zwykle w paru kr�gach, gdyş ich
rozstawienie by�o zmienne w zaleşno�ci od szeroko�ci
geograficznej danego miejsca. Zegarki takie wyrabiano przewaĹźnie w
ko�ci s�oniowej lub szlachetnym drzewie. W zasadzie wywodzi�y
si�
one od typu stosowanego jeszcze w produkcji Peuerbacha w XVI w. w
Wiedniu; zacz�� je produkowa�
wspóĹ�pracownik i kontynuator
prac Regiomontana w Norymberdze, a potem wyrób ich
przej��
Augsburg, zasypuj�cy przez wiek XVII i XVIII ca�y �wiat
swymi tego
rodzaju wyrobami.
Augsburg
ws�awi� si� jednak
jeszcze i drugim powszechnym typem zegarka s�onecznego, bardziej
praktycznego, gdyş daj�cego si� uşywa�
nie tylko w niewielkim
pasie szeroko�ci geograficznych, odpowiadaj�cym �rodkowej
Europie,
lecz na ca�ym �wiecie. Zegarek taki do p�ytki otaczaj�cej
kompas
magnetyczny mia� przymocowany z jednej strony pion do prawid�owego
ustawienia caĹ�oĹ�ci. PóĹşniejsze zegary tabliczkowe
posiada�y
to urz�dzenie oraz pier�cie� okr�g�y, ustawiany
w p�aszczyźnie
równika przy pomocy kompasu z dokĹ�adnie oznaczonÄ�
deklinacj�
magnetycznÄ�, pionu oraz Ĺ�uku, na którym
zaznaczono stopnie
szerokoĹ�ci geograficznej od równika ziemskiego do bieguna.
Ten typ zegara, wyrabiany zresztÄ� póĹşniej i w
róĹźnych
miejscowo�ciach poza Augsburgiem, by� najcz��ciej
spotykany w
popularnym uşyciu i wyrabiano go jeszcze masowo w pierwszej po�owie
XIX wieku.
Gnomonika,
wyzwalaj�c si� zupe�nie
od astronomii i tworz�c osobna nauk�, wyk�adana w
szko�ach i
uniwersytetach jako odr�bny przedmiot, dochodzi do
szczytowego
naukowego rozwoju w XVI i XVII wieku, a naukowe ówczesne
wykresy gnomoniczne budz� sw�
szczegóĹ�owoĹ�ciÄ� i
drobiazgowo�ci� niezmierny podziw. W tym teş czasie
powstaje ca�y
powstaje caĹ�y szereg wymyĹ�lnych typów zegarów
sĹ�onecznych, szczególnie takich, które nie
potrzebuj�
zwodnego, przy s�siedztwie wi�kszych
przedmiotów Ĺźelaznych,
kompasu magnetycznego. S� to zegarki s�oneczne oparte na
mierzeniu
wysoko�ci S�o�ca nad poziomem horyzontu. W takich zegarkach
godziny przedpo�udniowe i popo�udniowe pokrywaj�
si� ze sob�,
gdyş S�o�ce wznosz�c si� nad horyzont dwa razy
dziennie posiada
tak� sam� wysoko��
k�tow�, poza po�udniem, gdzie jest on tylko
jedna i to najwyşsza. Poniewaş jednak ta wysoko�� jest
przecieĹź
w kaşdej godzinie zmienna w ci�gu roku, wi�c musi
w takim zegarze
by� jeszcze skala miesi�czna do odczytywania
godziny tylko w danym
dniu w roku. Jeszcze jedn� niedogodno�ci� tego
rodzaju zegara jest
to, iş moşe on by� obliczony tylko na dan�
szeroko��
geograficznÄ�. Dlatego teĹź te typy zegarów
s�onecznych nie
by�y wyrabiane masowo na eksport, lecz gnomonicy produkowali je dla
potrzeb miejscowych.
Do
najcz�stszego typu tego
zegarów sĹ�onecznych naleĹźy kolumienka z poziomo
wysuni�t�
wskazówkÄ�, zawieszona na sznurku, co juĹź
j� sam� ustawi we
w�a�ciwym pionowym po�oşeniu, z oznaczeniami godzin i
miesi�cy
oraz dni. Dla dawnego Królestwa Polskiego masowo wyrabiano
takie zegarki w pierwszej po�owie wieku XIX. Pami�tam
jeszcze
proboszcza w JÄ�drzejowie Kielecki,, który przy
pomocy takiego
zegarka kaza� dzwoni� zawsze na "godzin�"
naboşe�stwa.
Innym
typem podobnego zegarka,
przy tym ��czonym zawsze z uşytkowaniem go dla
celów
mierniczych, artyleryjskich, a nawet jako pewnego rodzaju suwaka
matematyczno - geometrycznego (jeşeli chodzi o takie kszta�ty,
jakie mu nada� na przyk�ad Joachim Stegman, rektor Akademii Braci
Polskich w Rakowie w r. 1624) jest kwadrant s�oneczny. Jest to samo
�wier�kole lub po��czone z dwoma duşymi
ramionami, z
umieszczonymi dwoma przeziernikami wzd�uş jednego boku oraz pionem
spuszczonym z wierzcho�ka kwadrantu. Na sznurku pionu umieszczony
koralik pozwala� na przesuwanie si� wed�ug
istniej�cej na boku
skali i wskazywanie na w�a�ciw� dat�. Jeden z
najstarszych
przykĹ�adów takiego rozwiÄ�zania gnomonicznego,
wyliczonego
jeszcze na godziny nierówne, mamy na szczytowej
cz��ci
torquetum Frankona z Polski z r. 1284.
W
XVIII
wieku takie wymy�lne zegary s� raczej rzadsze,
pojawiaj� si�
natomiast inne pomys�y, jak na przyk�ad umieszczenie na zegarze
armatki z soczewk� skupiaj�c�, tak
ustawion�, iş jej ognisko
przypala lont armatki po ustawieniu soczewki na odpowiedni�
wysoko��
S�o�ca w tym dniu roku. Przypala naturalnie tylko w po�udnie
daj�c
wybuchem znak. Jest to rodzaj zegara s�onecznego - bij�cego.
By�
bardzo popularny we Francji w XVIII i XIX wieku, a jeszcze w drugiej
po�owie XIX wieku funkcjonowa� stale w centrum Paryşa.
Gnomonika
i zegary sĹ�oneczne, które wĹ�adaĹ�y pomiarem czasu przez
wiÄ�kszoĹ�Ä� okresu dziejów ludzkoĹ�ci,
zaczynaj� by�
zapomniane prawie ca�kowicie w drugiej po�owie wieku XIX. Poza
staĹ�ym doskonaleniem siÄ� zegarów mechanicznych,
gĹ�ównym
powodem zaniedbywania tej umiej�tno�ci jest to, iş zegar
s�oneczny
przestaje by� zasadniczym kontrolerem bezpo�rednio
wskazuj�cym
czas w�a�ciwie obowi�zuj�cy. Jeszcze zanim w
wieku XIX oficjalnie
wprowadzono zamiast dotychczas obowi�zuj�cego
prawdziwego czasu
s�onecznego czas s�oneczny �redni, zauwaşono, iş zegary
s�oneczne raz si� zbyt spiesz�, raz zbyt
póĹşniÄ� w
porównaniu do zegarów mechanicznych, a
róĹźnice
te przewyşszaj� niekiedy kwadrans czasu.
RóĹźnice
te powoduj� dwie przyczyny: 1) nachylenie p�aszczyzny
ekliptyki, po
jakiej porusza si� po sklepieniu niebieskim S�o�ce do
równika,
na którym odmierza siÄ� przecieĹź godziny, co
powoduje
jednakowe cztery wahania w czasie w ci�gu roku; 2) odkryty
przez
Keplera bieg Ziemi wokóĹ� SĹ�oĹ�ca po elipsie i to z
róĹźnÄ�
szybko�ci�, co powoduje dwa jednakowe wahania w czasie. Gdy
za� te
sze�� waha� czasu s�onecznego pokryje si�
nawzajem w ci�gu
roku, otrzymamy cztery wahania lecz nieregularne: dwa mniejsze w
�rodku roku i dwa wi�ksze na jego pocz�tku i
koĹ�cu. W ten sposób
na zegarze sĹ�onecznym posiada ksztaĹ�t ósemki o mniejszym
owalu przy miesi�cach i wi�kszym przy zimowych.
Pojawia si� ona
cz�sto w XIX wieku, gdy obowi�zuje juş czas
�redni, na
powstaj�cych jeszcze zegarach s�onecznych. W drugiej
po�owie XIX
wieku wprowadza si� jednak jeszcze konieczny przy
post�pach w
szybko�ci komunikacji przede wszystkim telegraficznej i
telefonicznej, czas strefowy. Ziemia bowiem w swym obrocie coraz to
inny po�udnik zblişa ku S�o�cu i moment czasu biegnie po
równoleĹźniku ziemskim, na przykĹ�ad przez PolskÄ�
38 minut;
�atwo sobie wyobrazi� jaki zam�t wprowadzi�oby to
w rozk�adzie
pociÄ�gów. Tak wiÄ�c, gdy zsumujemy te
róĹźnice, to
odchylenie w czasie s�onecznym i obowi�zuj�cym
mog� dochodzi�
np. w Warszawie w paĹşdzierniku do 40 minut! MoĹźna temu przy zegarze
s�onecznym �atwo zapobiec, przesuwaj�c ca�� jego
skal� o ow�
róĹźnicÄ�, jaka zachodzi przez najbardziej na
zachód
wysuni�te odcinki naszego pa�stwa.
Wiek
XX
przynosi odrodzenie si� gnomoniki i to w dwu kierunkach. Po
pierwsze
jest to praktyczny uşytek z zegara s�onecznego dla ludzi
zagubionych w ma�o ci�gle jeszcze zaludnionych okolicach
naszego
Ĺ�wiata. OkolicznoĹ�Ä� ta nabiera szczególnego
znaczenia wobec
konieczno�ci jednoczesnej znajomo�ci czasu w okresie wojny. Pierwsi
Japo�czycy zaprowadzili zegarek s�oneczny dla şo�nierzy w latach
1904 - 1905. W roku 1943 korzystaj� z niego wojska niemieckie
jak
zreszt� i ameryka�skie. Wojska radziecki przygotowywa�y
równieĹź
projekt wojennego zegara s�onecznego (wed�ug polskiego pomys�u),
jednak nie pu�ci�y go do produkcji masowej. Wszystkie te nowoczesne
zegarki powtarzaj� tylko z wielk�
techniczn� precyzj� typy z
dawnych wieków.
Po
drugie wspóĹ�czesne
zegary s�oneczne spe�niaj� funkcje dekoracyjno -
pedagogiczne.
Zegar s�oneczny odzyska� swe znaczenie spo�eczne.
Wi�kszo��
gmachów przeznaczonych na cele kulturalne jest ozdabiana
zegarami sĹ�onecznymi, które jak np. w Planetarium na
�l�sku,
posiadaj� posta� zwyk�ego zegara s�onecznego,
wskazuj�cego czas
prawdziwy, (jak i zgary s�oneczne przy planetarium w Moskwie) -
urz�dzenia te s�uş� popularyzacji zagadnie�
zwi�zanych z
poznaniem �wiata i wszech�wiata, a specjalne tablice
t�umacz� w
sposób naukowy owe róĹźnice w czasie prawdziwym a
obowi�zuj�cym. Za� jak przy Pa�acu Kultury i
Nauki w Warszawie
czy na dziedziĹ�cu jednego z najnowoczeĹ�niejszych gmachów w
Europie: GĹ�ównego UrzÄ�du Patentowego w Monachium
zegary
posiadajÄ� wykreĹ�lone linie równania czasu,
unaoczniaj�ce
kosmiczne przyczyny tych nieregularno�ci czasu, spowodowanych
nieregularnoĹ�ciami biegu Ziemi wokóĹ� SĹ�oĹ�ca, a zarazem
wskazuj�ce czas �ci�le obowi�zuj�cy.
Olbrzymi�
karier� w dziedzinie pomiaru czasu zrobi� dawny prymitywny
zegar
gwiazdowy, nocny. By�a to niewielka okr�g�a p�ytka z
r�czk� i
otworkiem poĹ�rodku, wokóĹ� którego obracaĹ�a
si�
listewka wychodz�ca poza p�ytk�. Otworek
nastawiano na gwiazd�
polarnÄ�, (którÄ� od zarania kultury
ludzkiej umiano
wyszukiwa�), a trzymaj�c pionowo listewk�
na dwie ostatnie gwiazdy
Wielkiego Wozu (Wielkiej Niedźwiedzicy) po wystaj�cych
z�bach
p�ytki rozpoznawano godzin�. W nowoczesnej postaci jest to
luneta
ustawiona �ci�le pionowo w linii po�udnika i ona to jako
instrument przechodni, �ledz�c gwiazdy
przechodz�ce przez nasz
po�udnik, rz�dzi naszym pomiarem czasu w postaci
przekazywanych z
obserwatoriów astronomicznych do rozgĹ�oĹ�ni radiowych
sygnaĹ�ów. Regulujemy nimi nasze zegarki, tak jak dawniej
regulowano zegary wieĹźowe, tylko bardziej prymitywne, chodem zegara
s�onecznego.