O słonecznych zegarach

(Artykuł Tadeusza Przypkowskiego  wydrukowany w Argumentach w 1961 r.)

           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 wedĹ�ug stron Ĺ�wiata, a wokóĹ� niego skale godzinowe i to zwykle w paru krÄ�gach, gdyĹź ich rozstawienie byĹ�o zmienne w zaleĹźnoĹ�ci od szerokoĹ�ci geograficznej danego miejsca. Zegarki takie wyrabiano przewaĹźnie w koĹ�ci sĹ�oniowej lub szlachetnym drzewie. W zasadzie wywodziĹ�y siÄ� one od typu stosowanego jeszcze w produkcji Peuerbacha w XVI w. w Wiedniu; zaczÄ�Ĺ� je produkowaÄ� wspóĹ�pracownik i kontynuator prac Regiomontana w Norymberdze, a potem wyrób ich przejÄ�Ĺ� Augsburg, zasypujÄ�cy przez wiek XVII i XVIII caĹ�y Ĺ�wiat swymi tego rodzaju wyrobami.
   Augsburg wsĹ�awiĹ� siÄ� jednak jeszcze i drugim powszechnym typem zegarka sĹ�onecznego, bardziej praktycznego, gdyĹź dajÄ�cego siÄ� uĹźywaÄ� nie tylko w niewielkim pasie szerokoĹ�ci geograficznych, odpowiadajÄ�cym Ĺ�rodkowej Europie, lecz na caĹ�ym Ĺ�wiecie. Zegarek taki do pĹ�ytki otaczajÄ�cej kompas magnetyczny miaĹ� przymocowany z jednej strony pion do prawidĹ�owego ustawienia caĹ�oĹ�ci. PóĹşniejsze zegary tabliczkowe posiadaĹ�y to urzÄ�dzenie oraz pierĹ�cieĹ� okrÄ�gĹ�y, ustawiany w pĹ�aszczyĹşnie równika przy pomocy kompasu z dokĹ�adnie oznaczonÄ� deklinacjÄ� 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 miejscowoĹ�ciach poza Augsburgiem, byĹ� najczÄ�Ĺ�ciej spotykany w popularnym uĹźyciu i wyrabiano go jeszcze masowo w pierwszej poĹ�owie XIX wieku.
   Gnomonika, wyzwalajÄ�c siÄ� zupeĹ�nie od astronomii i tworzÄ�c osobna naukÄ�, wykĹ�adana w szkoĹ�ach i uniwersytetach jako odrÄ�bny przedmiot, dochodzi do szczytowego naukowego rozwoju w XVI i XVII wieku, a naukowe ówczesne wykresy gnomoniczne budzÄ� swÄ� szczegóĹ�owoĹ�ciÄ� i drobiazgowoĹ�ciÄ� niezmierny podziw. W tym teĹź czasie powstaje caĹ�y powstaje caĹ�y szereg wymyĹ�lnych typów zegarów sĹ�onecznych, szczególnie takich, które nie potrzebujÄ� zwodnego, przy sÄ�siedztwie wiÄ�kszych przedmiotów Ĺźelaznych, kompasu magnetycznego. SÄ� to zegarki sĹ�oneczne oparte na mierzeniu wysokoĹ�ci SĹ�oĹ�ca nad poziomem horyzontu. W takich zegarkach godziny przedpoĹ�udniowe i popoĹ�udniowe pokrywajÄ� siÄ� ze sobÄ�, gdyĹź SĹ�oĹ�ce wznoszÄ�c siÄ� nad horyzont dwa razy dziennie posiada takÄ� samÄ� wysokoĹ�Ä� kÄ�towÄ�, poza poĹ�udniem, gdzie jest on tylko jedna i to najwyĹźsza. PoniewaĹź jednak ta wysokoĹ�Ä� jest przecieĹź w kaĹźdej godzinie zmienna w ciÄ�gu roku, wiÄ�c musi w takim zegarze byÄ� jeszcze skala miesiÄ�czna do odczytywania godziny tylko w danym dniu w roku. Jeszcze jednÄ� niedogodnoĹ�ciÄ� tego rodzaju zegara jest to, iĹź moĹźe on byÄ� obliczony tylko na danÄ� szerokoĹ�Ä� geograficznÄ�. Dlatego teĹź te typy zegarów sĹ�onecznych nie byĹ�y wyrabiane masowo na eksport, lecz gnomonicy produkowali je dla potrzeb miejscowych.
   Do najczÄ�stszego typu tego zegarów sĹ�onecznych naleĹźy kolumienka z poziomo wysuniÄ�tÄ� wskazówkÄ�, zawieszona na sznurku, co juĹź jÄ� samÄ� ustawi we wĹ�aĹ�ciwym pionowym poĹ�oĹźeniu, z oznaczeniami godzin i miesiÄ�cy oraz dni. Dla dawnego Królestwa Polskiego masowo wyrabiano takie zegarki w pierwszej poĹ�owie wieku XIX. PamiÄ�tam jeszcze proboszcza w JÄ�drzejowie Kielecki,, który przy pomocy takiego zegarka kazaĹ� dzwoniÄ� zawsze na "godzinÄ�" naboĹźeĹ�stwa.
   Innym typem podobnego zegarka, przy tym Ĺ�Ä�czonym zawsze z uĹźytkowaniem go dla celów mierniczych, artyleryjskich, a nawet jako pewnego rodzaju suwaka matematyczno - geometrycznego (jeĹźeli chodzi o takie ksztaĹ�ty, jakie mu nadaĹ� na przykĹ�ad Joachim Stegman, rektor Akademii Braci Polskich w Rakowie w r. 1624) jest kwadrant sĹ�oneczny. Jest to samo Ä�wierÄ�kole lub poĹ�Ä�czone z dwoma duĹźymi ramionami, z umieszczonymi dwoma przeziernikami wzdĹ�uĹź jednego boku oraz pionem spuszczonym z wierzchoĹ�ka kwadrantu. Na sznurku pionu umieszczony koralik pozwalaĹ� na przesuwanie siÄ� wedĹ�ug istniejÄ�cej na boku skali i wskazywanie na wĹ�aĹ�ciwÄ� datÄ�. Jeden z najstarszych przykĹ�adów takiego rozwiÄ�zania gnomonicznego, wyliczonego jeszcze na godziny nierówne, mamy na szczytowej czÄ�Ĺ�ci torquetum Frankona z Polski z r. 1284.
   W XVIII wieku takie wymyĹ�lne zegary sÄ� raczej rzadsze, pojawiajÄ� siÄ� natomiast inne pomysĹ�y, jak na przykĹ�ad umieszczenie na zegarze armatki z soczewkÄ� skupiajÄ�cÄ�, tak ustawionÄ�, iĹź jej ognisko przypala lont armatki po ustawieniu soczewki na odpowiedniÄ� wysokoĹ�Ä� SĹ�oĹ�ca w tym dniu roku. Przypala naturalnie tylko w poĹ�udnie dajÄ�c wybuchem znak. Jest to rodzaj zegara sĹ�onecznego - bijÄ�cego. ByĹ� bardzo popularny we Francji w XVIII i XIX wieku, a jeszcze w drugiej poĹ�owie XIX wieku funkcjonowaĹ� stale w centrum ParyĹźa.
   Gnomonika i zegary sĹ�oneczne, które wĹ�adaĹ�y pomiarem czasu przez wiÄ�kszoĹ�Ä� okresu dziejów ludzkoĹ�ci, zaczynajÄ� byÄ� zapomniane prawie caĹ�kowicie w drugiej poĹ�owie wieku XIX. Poza staĹ�ym doskonaleniem siÄ� zegarów mechanicznych, gĹ�ównym powodem zaniedbywania tej umiejÄ�tnoĹ�ci jest to, iĹź zegar sĹ�oneczny przestaje byÄ� zasadniczym kontrolerem bezpoĹ�rednio wskazujÄ�cym czas wĹ�aĹ�ciwie obowiÄ�zujÄ�cy. Jeszcze zanim w wieku XIX oficjalnie wprowadzono zamiast dotychczas obowiÄ�zujÄ�cego prawdziwego czasu sĹ�onecznego czas sĹ�oneczny Ĺ�redni, zauwaĹźono, iĹź zegary sĹ�oneczne raz siÄ� zbyt spieszÄ�, raz zbyt póĹşniÄ� w porównaniu do zegarów mechanicznych, a róĹźnice te przewyĹźszajÄ� niekiedy kwadrans czasu.
   RóĹźnice te powodujÄ� dwie przyczyny: 1) nachylenie pĹ�aszczyzny ekliptyki, po jakiej porusza siÄ� po sklepieniu niebieskim SĹ�oĹ�ce do równika, na którym odmierza siÄ� przecieĹź godziny, co powoduje jednakowe cztery wahania w czasie w ciÄ�gu roku; 2) odkryty przez Keplera bieg Ziemi wokóĹ� SĹ�oĹ�ca po elipsie i to z róĹźnÄ� szybkoĹ�ciÄ�, co powoduje dwa jednakowe wahania w czasie. Gdy zaĹ� te szeĹ�Ä� wahaĹ� czasu sĹ�onecznego pokryje siÄ� nawzajem w ciÄ�gu roku, otrzymamy cztery wahania lecz nieregularne: dwa mniejsze w Ĺ�rodku roku i dwa wiÄ�ksze na jego poczÄ�tku i koĹ�cu. W ten sposób na zegarze sĹ�onecznym posiada ksztaĹ�t ósemki o mniejszym owalu przy miesiÄ�cach i wiÄ�kszym przy zimowych. Pojawia siÄ� ona czÄ�sto w XIX wieku, gdy obowiÄ�zuje juĹź czas Ĺ�redni, na powstajÄ�cych jeszcze zegarach sĹ�onecznych. W drugiej poĹ�owie XIX wieku wprowadza siÄ� jednak jeszcze konieczny przy postÄ�pach w szybkoĹ�ci komunikacji przede wszystkim telegraficznej i telefonicznej, czas strefowy. Ziemia bowiem w swym obrocie coraz to inny poĹ�udnik zbliĹźa ku SĹ�oĹ�cu i moment czasu biegnie po równoleĹźniku ziemskim, na przykĹ�ad przez PolskÄ� 38 minut; Ĺ�atwo sobie wyobraziÄ� jaki zamÄ�t wprowadziĹ�oby to w rozkĹ�adzie pociÄ�gów. Tak wiÄ�c, gdy zsumujemy te róĹźnice, to odchylenie w czasie sĹ�onecznym i obowiÄ�zujÄ�cym mogÄ� dochodziÄ� np. w Warszawie w paĹşdzierniku do 40 minut! MoĹźna temu przy zegarze sĹ�onecznym Ĺ�atwo zapobiec, przesuwajÄ�c caĹ�Ä� jego skalÄ� o owÄ� róĹźnicÄ�, jaka zachodzi przez najbardziej na zachód wysuniÄ�te odcinki naszego paĹ�stwa.
   Wiek XX przynosi odrodzenie siÄ� gnomoniki i to w dwu kierunkach. Po pierwsze jest to praktyczny uĹźytek z zegara sĹ�onecznego dla ludzi zagubionych w maĹ�o ciÄ�gle jeszcze zaludnionych okolicach naszego Ĺ�wiata. OkolicznoĹ�Ä� ta nabiera szczególnego znaczenia wobec koniecznoĹ�ci jednoczesnej znajomoĹ�ci czasu w okresie wojny. Pierwsi JapoĹ�czycy zaprowadzili zegarek sĹ�oneczny dla ĹźoĹ�nierzy w latach 1904 - 1905. W roku 1943 korzystajÄ� z niego wojska niemieckie jak zresztÄ� i amerykaĹ�skie. Wojska radziecki przygotowywaĹ�y równieĹź projekt wojennego zegara sĹ�onecznego (wedĹ�ug polskiego pomysĹ�u), jednak nie puĹ�ciĹ�y go do produkcji masowej. Wszystkie te nowoczesne zegarki powtarzajÄ� tylko z wielkÄ� technicznÄ� precyzjÄ� typy z dawnych wieków.
   Po drugie wspóĹ�czesne zegary sĹ�oneczne speĹ�niajÄ� funkcje dekoracyjno - pedagogiczne. Zegar sĹ�oneczny odzyskaĹ� swe znaczenie spoĹ�eczne. WiÄ�kszoĹ�Ä� gmachów przeznaczonych na cele kulturalne jest ozdabiana zegarami sĹ�onecznymi, które jak np. w Planetarium na Ĺ�lÄ�sku, posiadajÄ� postaÄ� zwykĹ�ego zegara sĹ�onecznego, wskazujÄ�cego czas prawdziwy, (jak i zgary sĹ�oneczne przy planetarium w Moskwie) - urzÄ�dzenia te sĹ�uĹźÄ� popularyzacji zagadnieĹ� zwiÄ�zanych z poznaniem Ĺ�wiata i wszechĹ�wiata, a specjalne tablice tĹ�umaczÄ� w sposób naukowy owe róĹźnice w czasie prawdziwym a obowiÄ�zujÄ�cym. ZaĹ� jak przy PaĹ�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, unaoczniajÄ�ce kosmiczne przyczyny tych nieregularnoĹ�ci czasu, spowodowanych nieregularnoĹ�ciami biegu Ziemi wokóĹ� SĹ�oĹ�ca, a zarazem wskazujÄ�ce czas Ĺ�ciĹ�le obowiÄ�zujÄ�cy.
   OlbrzymiÄ� karierÄ� w dziedzinie pomiaru czasu zrobiĹ� dawny prymitywny zegar gwiazdowy, nocny. ByĹ�a to niewielka okrÄ�gĹ�a pĹ�ytka z rÄ�czkÄ� i otworkiem poĹ�rodku, wokóĹ� którego obracaĹ�a siÄ� listewka wychodzÄ�ca poza pĹ�ytkÄ�. Otworek nastawiano na gwiazdÄ� polarnÄ�, (którÄ� od zarania kultury ludzkiej umiano wyszukiwaÄ�), a trzymajÄ�c pionowo listewkÄ� na dwie ostatnie gwiazdy Wielkiego Wozu (Wielkiej NiedĹşwiedzicy) po wystajÄ�cych zÄ�bach pĹ�ytki rozpoznawano godzinÄ�. W nowoczesnej postaci jest to luneta ustawiona Ĺ�ciĹ�le pionowo w linii poĹ�udnika i ona to jako instrument przechodni, Ĺ�ledzÄ�c gwiazdy przechodzÄ�ce przez nasz poĹ�udnik, rzÄ�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 sĹ�onecznego.