Darek Oczki ››› Rodzaje s這necznik闚

Zegar s這neczny poziomy (horyzontalny)

25 grudnia 2010, godz. 12:21
Aktualizacja: 18 marca 2011, godz. 09:59
Patrz帷 na r騜ne rodzaje zegar闚 s這necznych warto wiedzie nie tylko jak odczyta czas pokazywany cieniem, lecz tak瞠 rozumie ich zasad dzia豉nia, a tak瞠 pewne prawid豉, kt鏎e wi捫 si z konstrukcj owych przyrz康闚. Patrz帷 z wiedz, ju na pierwszy rzut oka mo積a oceni, czy mamy przed sob prawdziwy zegar s這neczny – zbudowany i wyliczony zgodnie z rzeczywistymi zasadami gnomoniki – czy te jedynie atrap, kt鏎a nigdy nie poka瞠 prawdziwej godziny. Dlatego postanowili鄉y zebra z dost瘼nej nam literatury wszystkie istotniejsze informacje i zaprezentowa je w formie swego rodzaju kompendium wiedzy.
Horyzontalne zegary s這neczne spotykamy w naszym kraju do嗆 cz瘰to, a to za spraw kr鏊闚 i ludzi zamo積ych. Oni to w豉郾ie upodobali sobie ustawianie s這necznik闚 w ogrodach i przypa豉cowych parkach, gdzie w czasie spacer闚 i rozkoszy dworskich zabaw, mogli 豉two i szybko sprawdza aktualn godzin. W Europie ju w XV wieku zauwa篡 mo積a spory post瘼 w wiedzy dotycz帷ej zegar闚 s這necznych, a wielu uczonych badania swe przypiecz皻owa這 wydaniem poka幡ych tom闚 opisuj帷ych zasady gnomoniki. Mo積i tamtych czas闚 ch皻nie szli za mod i post瘼em, tote w ich rezydencjach zacz窸y masowo pojawia si s這neczne czasomierze.

Kilka s堯w o czasie
Czas w Polsce mierzony jest wed逝g po逝dnika 15. Od jego p豉szczyzny odmierzono po 7,5 stopnia na wsch鏚 i na zach鏚 i tak powsta豉 strefa czasowa. Kiedy zegar s這neczny stoj帷y dok豉dnie na po逝dniku 15 wskazuje po逝dnie, to s這neczniki na wsch鏚 od niego mog pokazywa godzin o niemal 40 minut p騧niejsz (przy wschodniej granicy Polski).Przy pomiarze czasu s這necznym cieniem nale篡 zwr鏂i uwag na r騜nice w rodzajach czasu. Poczynaj帷 od po逝dnika pocz徠kowego w Greenwich, co 15 d逝go軼i geograficznej czas zmienia si o jedn godzin, co w naturalny spos鏏 tworzy strefy czasowe. Tak przynajmniej jest w teorii, gdy ze wzgl璠闚 praktycznych niekt鏎e pa雟twa – pomimo oczywistych r騜nic w po這瞠niu – przyj窸y czas wsp鏊ny. Tak na przyk豉d dzieje si w Europie, gdzie wi瘯szo嗆 kraj闚 stosuje czas 鈔odkowoeuropejski. Czas zegar闚 s這necznych to czas tak zwany prawdziwy, czyli miejscowy s這neczny, kt鏎y jest inny dla wszystkich d逝go軼i geograficznych ka盥ego kraju. Przyk豉dowo Polska le篡 mi璠zy 1407' a 2408' d逝go軼i geograficznej wschodniej. Oznacza to, 瞠 rozpi皻o嗆 wskaza zegar闚 s這necznych obserwowanych w tym samym momencie si璕aj帷 oko這 40 minut (4 minuty na 1). Czas strefowy, kt鏎ym pos逝guj si zegary i zegarki mechaniczne, jest identyczny w ca貫j Polsce. Istniej metody odczytania z zegara s這necznego czasu strefowego lub dla u豉twienia modyfikacji jego konstrukcji, jednak nie b璠ziemy si tym zajmowa w tym miejscu. Omawiaj帷 konstrukcj s這necznik闚 b璠ziemy m闚ili zatem o podstawowym zegarze wskazuj帷ym miejscowy czas s這neczny. Koniecznie nale篡 tak瞠 doda, 瞠 takie zegary s這neczne pokazuj czas zimowy.

Poprawne pozycjonowanie
Przyk豉dowy horyzontalny zegar s這neczny – Warszawa, Park Rydza 妃ig貫go.Nazwa zegara horyzontalnego pochodzi od ustawienia jego tarczy godzinowej – jest ona dok豉dnie pozioma, czyli r闚noleg豉 do p豉szczyzny horyzontu. 疾by zamocowa j w idealnym po這瞠niu konieczne jest u篡cie poziomicy. Owo bardzo proste w swej konstrukcji narz璠zie natychmiast i nieomylnie wychwyci wszelkie, nawet najdrobniejsze odchylenia od w豉軼iwej p豉szczyzny. Gnomon w stosunku do tarczy powinien by ustawiony pod k徠em r闚nym szeroko軼i geograficznej danego miejsca, za jego wierzcho貫k powinien wskazywa Gwiazd Polarn, kt鏎 niemal idealnie wskazuje biegun p馧nocny, czyli o obrotu Ziemi. Oczywi軼ie za dnia, kiedy zegar ci篹ko pracuje pokazuj帷 czas, Gwiazda Polarna jest niewidoczna, jednak inna zasada przychodzi z pomoc w poprawnym ustawieniu urz康zenia. Linia godziny 12 (XII) le篡 dok豉dnie na lokalnym po逝dniku, kt鏎y bardzo prostymi metodami ka盥y mo瞠 wyznacza sobie sam. Teoretycznie mo積a te skorzysta z kompasu, ale tylko wtedy, gdy zna si aktualn warto嗆 deklinacji magnetycznej dla miejsca budowy zegara. Koniecznie trzeba to uwzgl璠ni, by odszuka kierunek osi obrotowej Ziemi, a nie biegun magnetyczny. Wiedz帷 to, 豉two zrozumie, dlaczego przed wiekami zegary s這neczne nazywano w Polsce kompasami: gnomon wskazywa kierunek p馧nocny.
Linie godzinowe wyrysowa mo積a na kilka sposob闚 i tylko od tw鏎cy zegara zale篡, czy b璠zie wola si璕n望 po geometri, czy mo瞠 raczej trygonometri. Oczywi軼ie mo積a p鎩嗆 na 豉twizn i przenie嗆 linie godzin z odpowiednio ustawionego zegara r闚nikowego, kt鏎y w niemal ka盥ych warunkach mo瞠 pos逝篡 jako uniwersalny wzorzec. Ta technika jednak niesie ze sob ryzyko pewnych przek豉ma wynikaj帷ych z braku precyzji ludzkich r彗, wi璚 je郵i kto chce rzecz wykona jak nale篡, to raczej nie ominie kt鏎ej z powy窺zych ga喚zi matematyki.

Cechy charakterystyczne
Dobrze wykre郵ona tarcza powinna posiada kilka charakterystycznych cech, kt鏎e s kluczowe dla skutecznego dzia豉nia s這necznika:
  • Po逝dnik lokalny. W wymiarze globalnym jest to nic innego jak p豉szczyzna przechodz帷a przez oba bieguny Ziemi i miejsce, w kt鏎ym ma sta zegar. Oczywi軼ie jest to tw鏎 wyimaginowany i nie nale篡 go szuka zakopanego pod piaskiem. W skali mikro z kolei, lokalny po逝dnik postrzegamy jako lini biegn帷 z po逝dnia na p馧noc. Po逝dnik naj豉twiej wyznaczy obserwuj帷 S這鎍e: cie pionowo wbitego w pod這瞠 pr皻a wska瞠 dok豉dnie p馧noc w momencie g鏎owania S這鎍a, czyli w s這neczne po逝dnie.

  • Linia wsch鏚-zach鏚. W zegarach poziomych godziny 6 i 18 le膨 na jednej i tej samej linii, kt鏎a musi by prostopad豉 do lokalnego po逝dnika pozycjonuj帷ego zegar. Godzina 6 wskazuje zach鏚, a 18 wsch鏚.

  • Dwie osie symetrii. Pierwsza o biegnie wzd逝 po逝dnika i tym samym przebiega przez punkt godziny 12. Linie godzin po obu stronach tej osi s swoimi lustrzanymi odbiciami. Dla przyk豉du k徠 pomi璠zy godzin 11 a 12 jest taki sam jak ten pomi璠zy 12 a 13. Druga o symetrii przebiega przez lini wsch鏚-zach鏚. K徠y godzin po obu jej stronach r闚nie s identyczne wzgl璠em siebie. Na przyk豉d k徠 pomi璠zy godzin 5 a 6 jest taki sam jak mi璠zy 6 a 7. UWAGA: nie nale篡 si jednak dziwi, je郵i linie godzin na zegarze horyzontalnym nie b璠 symetryczne wzgl璠em po逝dnika. Mo瞠 to oznacza, 瞠 autor uwzgl璠ni d逝go嗆 geograficzn zegara (odleg這嗆 od g堯wnego po逝dnika strefy), wkalkulowuj帷 t r騜nic w uk豉d godzin, lub 瞠 ustawi skal godzin na czas letni. Efektem powinno by obr鏂enie wszystkich linii godzinowych od po逝dnika, na kt鏎ym ustawiona jest podstawa gnomonu (substyl).

  • Pocz徠ek (鈔odek) zegara s這necznego. Wbrew pozorom nie jest to centralny punkt tarczy, lecz miejsce przeci璚ia si obu osi symetrii. To w豉郾ie st康 wyrasta gnomon. Precyzyjne jego ustawienie jest kluczowe dla poprawnego dzia豉nia zegara. Dlaczego jest to a tak wa積e? Ot騜 dlatego, 瞠 je郵i gnomon zostanie cho熲y odrobin przesuni皻y, to jego cie nigdy w pe軟i nie pokryje si z liniami godzinowymi, a tym samym niemo磧iwym stanie si precyzyjne odczytanie czasu.

  • Ustawienie gnomonu. Nie ma znaczenia czy gnomon w zegarze ma posta przytwierdzonego do tarczy tr鎩k徠a, czy te zwyk貫go pr皻a. Co natomiast jest istotne, to jego nachylenie do tarczy zegara, kt鏎e musi mie warto嗆 odpowiadaj帷 szeroko軼i geograficznej miejsca, w kt鏎ym zegar stoi. W gnomonice ten k徠 okre郵any jest jako wysoko嗆 gnomonu. Jego wierzcho貫k powinien wskazywa Gwiazd Polarn. Warto tutaj wspomnie o pewnej ciekawostce: zasada Gwiazdy Polarnej obowi您uje wy陰cznie na p馧nocnej p馧kuli – na p馧kuli po逝dniowej wierzcho貫k gnomonu wskazuje nie p馧noc, a po逝dnie.

  • Luka po逝dniowa. Na godzinie 12 konieczne jest utworzenie luki po逝dniowej, czyli szczeliny r闚nej grubo軼i gnomonu. Obie po這wy tarczy zegara (wschodnia i zachodnia) powinny zosta odsuni皻e od linii godziny 12 o po這w tej warto軼i. W ten spos鏏 powstaj niejako dwie linie godziny 12, z kt鏎ymi w po逝dnie pokrywaj si obie kraw璠zie boczne gnomonu. Je瞠li gnomonem jest prosty, okr庵造 w przekroju pr皻, to luk po逝dniow mo積a pomin望 – w tym przypadku 鈔odek cienia b璠zie pokazywa czas. Takie rozwi您anie oznacza jednak mniejsz precyzj.

  • Wska幡iki gnomonu (豉c. stylus, w dawnej polszczy幡ie styl). Im szerszy gnomon, tym wyra幡iej wida na jego grzbiecie dwie kraw璠zie, b璠帷e rzeczywistymi wska幡ikami czasu. Tradycyjnie w gnomonice okre郵ano je stylami, jednak w dzisiejszym j瞛yku termin ten nie oddaje ju rzeczywistej funkcji kraw璠zi gnomonu. Wska幡ik wschodni pokazuje godziny od wschodu S這鎍a do 6. Od tej pory do po逝dnia czas pokazuje wska幡ik zachodni, po czym a do 18 znowu pracuje wska幡ik wschodni. Wtedy nast瘼uje ostatnia zamiana i do ko鎍a dnia (do zachodu S這鎍a) pracuje wska幡ik zachodni. Wida st康, 瞠 ka盥y wska幡ik dzia豉 przez maksymalnie 6 godzin z rz璠u.

  • Podstawa gnomonu (豉c. substylus, w dawnej polszczy幡ie substyl). Podstawa tr鎩k徠nego gnomonu to powierzchnia, kt鏎 przylega on do tarczy zegara. W przypadku zegara poziomego podstawa gnomonu pokrywa si z po逝dnikiem, czyli lini godziny 12. Je郵i gnomon jest szeroki, to mie軼ie si on dok豉dnie w luce po逝dniowej.

  • Kierunek godzin. Oznaczenia godzin – od porannych, poprzez po逝dnie, a do wieczornych – rozmieszczone s zgodnie z kierunkiem ruchu wskaz闚ek zegara. Na tarczy zegara horyzontalnego naj豉twiej zaobserwowa drog S這鎍a po niebie – to w豉郾ie z tego ruchu zaczerpni皻o pomys na kierunek obrotu wskaz闚ek w zegarkach, kt鏎y odzwierciedla drog cienia po tarczy zegara s這necznego.


Zegary horyzontalne w r騜nych szeroko軼iach geograficznych
Zegar horyzontalny wymaga wok馧 siebie sporo pustej przestrzeni – zale積ie od szeroko軼i geograficznej mo瞠 by o鈍ietlony przez S這鎍e w ci庵u dnia przez inn liczb godzin. Im dalej p鎩dziemy na p馧noc, tym wi瘯szy zakres godzin poka瞠 s這necznik, a im bardziej na po逝dnie, tym b璠zie ich mniej, jednak dolna granica to 12. Je郵i ustawi zegar poziomy w okolicach bieguna p馧nocnego, to nasz s這necznik poka瞠 a 24 godziny, cho niestety b璠zie dzia豉 tylko przez p馧 roku, a przez drug po這w b璠zie trwa豉 noc polarna. Tymczasem na R闚niku s這necznik poka瞠 tylko do 12 godzin – od 6 do 18 (dwa razy do roku pokazuje dok豉dnie 12, a przez pozosta造 czas nieznacznie wi璚ej). W szeroko軼iach geograficznych zajmowanych przez Polsk horyzontalny zegar s這neczny dzia豉 zwykle w zakresie od 4 do 20. Z tych te powod闚 zegar obliczony i wykonany dla Gda雟ka nie mo瞠 by u篡ty w Krakowie, co oczywi軼ie dzia豉 w obie strony.

S這necznik dla podr騜nika
Zegar przeno郾y typu norymberskiego. Posiada wbudowany w podstaw kompas do poprawnego ustawienie s這necznika wzgl璠em S這鎍a oraz dwie tarcze – poziom i pionow. Na tarczy pionowej wida niewielkie otworki pozwalaj帷e dostosowywa k徠 nachylenia nitki pokazuj帷ej czas. Na odwrocie znajduje si tabela z szeroko軼iami geograficznymi wa積iejszych miast Europy.Przed wiekami odkryto jednak spos鏏 wykorzystania zegar闚 poziomych w charakterze czasomierzy podr騜nych. W tym celu do pomniejszonych do rozmiar闚 kieszeni s這necznik闚 tego typu, mocowano niewielkie kompasy, a czasem tak瞠 ustawiane prostopadle do tarczy, zegary pionowe (wertykalne). Po陰czenia tego dokonali uczeni w Norymberdze i st康 te potoczna ich nazwa, zegary norymberskie. Gnomonem by豉 nitka, kt鏎ej k徠 nachylenia nad tarcz mo積a by這 zmienia przez przewleczenie jej przez odpowiedni otworek w pionowej tarczy. Na odwrocie zegara umieszczano zwykle tabel z szeroko軼iami geograficznymi wa積iejszych miast.
Oczywi軼ie nadal pozostawa problem poprawnego ustawienia zegara na lokalnym po逝dniku, w czym teoretycznie pomaga mia kompas, jednak deklinacja magnetyczna bieguna pozwala豉 na jedynie zaokr庵lon dok豉dno嗆. Rozwi您aniem tego problemu okaza這 si po陰czenie zegara poziomego z analematycznym, w kt鏎ym zale積ie od daty pionowy gnomon ustawia si stosownym miejscu na tarczy. 疾by skierowa taki zegar idealnie ku p馧nocy, a tym samym odnale潭 lokalny po逝dnik, trzeba by這 tak obr鏂i zegar, by obie tarcze wskaza造 t sam godzin. W tym po這瞠niu s這necznik dzia豉 bez zarzutu, pokazuj帷 lokalny czas s這neczny.

Kalendarz s這neczny i astronomia
Por闚nanie tarcz dw鏂h przyk豉dowych zegar闚 horyzontalnych – klasycznego (po lewej) i podw鎩nego (po prawej), zaprojektowanego przez Jahna Davisa z British Sundial Society. Jest to rekonstrukcja instrumentu wykonanego w XVII wieku w Londynie przez Henry'ego Wynne'a. (rys. John Davis – u篡to dzi瘯i uprzejmo軼i autora).Horyzontalny zegar s這neczny, jak wiele innych odmian s這necznik闚, mo瞠 na tarczy zawiera tak瞠 kalendarz. Odczyta z niego mo積a aktualny dzie i miesi帷 oraz wszystkie najbardziej charakterystyczne daty w ci庵u roku s這necznego. Pokazuj to rysowane obok gnomonu krzywe obrazuj帷e deklinacj S這鎍a, czyli jego roczn drog po niebie. Dzi瘯i tym liniom na s這neczniku zobaczy mo積a: przesilenie zimowe (najd逝窺zy cie gnomonu), przesilenie letnie (najkr鏒szy cie) oraz wiosenne i jesienne zr闚nanie dnia z noc, co wyra瘸 prosta linia. Do wskazania odpowiedniej daty na kalendarzu s逝篡 wierzcho貫k gnomonu lub specjalna szczerbina tworzona na jego grzbiecie, nazywana nodusem. Kalendarz mo瞠 te zawiera linie pokazuj帷e kiedy S這鎍e wchodzi w kolejne znaki zodiaku. To jednak nie koniec mo磧iwo軼i poziomego s這necznika. Wielebny William Oughtred, 篡j帷y w XVII wieku angielski uczony, wpad na pomys, by na jednym zegarze poziomym umie軼i de facto dwa s這neczniki – jeden z gnomonem pochy造m (polosem) i drugi z pionowym. Co ciekawsze uda這 mu si oba te gnomony po陰czy w jedn form i na tej samej tarczy poza godzinami zamie軼i dodatkowo tablic, z kt鏎ej odczyta mo積a dok豉dne warto軼i s這necznej deklinacji oraz aktualne po這瞠nie S這鎍a na ekliptyce. Okazuje si zatem, 瞠 zegar s這neczny przy swej niezwyk貫j, wr璚z banalnej prostocie, mo瞠 jednocze郾ie stanowi niezwykle precyzyjny instrument do pomiar闚 astronomicznych.
Podw鎩ny horyzontalny zegar s這neczny wykonany przez Tony'ego Mossa z British Sundial Society. Poza dwoma wska幡ikami gnomonu pochy貫go wida tu wyra幡ie kraw璠 pionow, kt鏎a pozwala odczyta z tarczy dane takie jak azymut S這鎍a, jego wysoko嗆 oraz godzin wschodu i zachodu. (fot. Tony Moss – u篡to dzi瘯i uprzejmo軼i autora)Tarcza zegara poziomego mo瞠 przyjmowa rozmaite kszta速y zale積ie od inwencji tw鏎cy. Spotykamy zatem tarcze kwadratowe, prostok徠ne, okr庵貫 i o鄉iok徠ne. Oczywi軼ie, 瞠by dostosowa zegar do odczytu nie tylko czasu s這necznego, ale tak瞠 uniwersalnego, nale篡 uwzgl璠ni poprawk na r騜nic d逝go軼i geograficznej (odleg這嗆 zegara od g堯wnego po逝dnika strefy czasowej) i zamie軼i gdzie obok wykres r闚nania czasu. Poprawka d逝go嗆 geograficznej mo瞠 zosta wkalkulowana w linie godzinowe (st康 czasem widujemy s這neczniki poziome, w kt鏎ych godzina 12 nie le篡 dok豉dnie na po逝dniku) lub w tablic z warto軼iami poprawek r闚nania czasu, koryguj帷e r騜nic mi璠zy czasem prawdziwym s這necznym a uniwersalnym.
© 2010 by GNOMONIKA.pl
(Darek Oczki)
liczba wizyt: 16832 | ocena: 5,00 (g這s闚: 4) | komentarze: 6
Przypisy
  • Tony Moss – How Sundials Work, prezentacja edukacyjna wykonana dla potrzeb British Sundial Society, The Lindisfarne Presse 2010
  • Albert E. Waugh – Sundials: Their Theory and Construction, Dover Publications Inc., Nowy Jork 1973
  • Denis Savoie – Sundials: Design, Construction and Use, Praxis Publishing, Chichester 2009
  • John Davis i Michael Lowne – The Double Horizontal Dial (BSS Monograph No. 5), The British Sundial Society, Londyn 2009
Seria: Rodzaje zegar闚 s這necznych
Komentarze z Forum
27.12.2010 09:46
cieja
Bardzo dobra praca.
砰cz wielu sukces闚 w nowym roku i wiele 鈍ietnych pomys堯w.
04.01.2011 10:39
Dharani
W tek軼ie tego nie zamie軼i貫m, a chcia貫m podzi瘯owa kilku osobom, kt鏎e swoimi komentarzami pomog造 naprowadzi tekst na s逝szniejsze tory  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> Oto oni: Krzysztof Igras, Marek Szymocha i Maciek Lose.
08.01.2011 12:16
Dharani
Na temat deklinacji magnetycznej bieguna p馧nocnego (stan z roku 2000)
[url=http://en.wikipedia.org/wiki/North_Magnetic_Pole:kdg0yb1g][/url:kdg0yb1g]
22.01.2011 09:49
Dharani
Artyku zosta uzupe軟iony o punkt 9 w sekcji "Cechy charakterystyczne".
17.02.2011 11:00
Dharani
Nie pami皻am czy wspomina貫m ju o takiej ciekawostce: godziny w zegarze horyzontalnym s u這穎ne zgodnie z kierunkiem wskaz闚ek zegara, ale... tylko na p馧kuli p馧nocnej. Na po逝dniowej b璠zie odwrotnie. Ludzie jad帷y na drug stron r闚nika musz si liczy z dziwnym dla nas wra瞠niem, 瞠 S這鎍e wschodzi po niew豉軼iwej stronie i w niew豉軼iw stron p璠zi do zachodu  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> To samo zjawisko dotyczy zegar闚 pionowych.
18.03.2011 10:12
Dharani
Pokaza貫m ten artyku specjalistom z innych kraj闚 i poza generalnym zachwytem nad jako軼i grafik (obcokrajowcy z jakiego powodu nie znaj naszego j瞛yka, wi璚 mog jedynie ogl康a obrazki  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> ), pojawi造 si te dwa g這sy krytyczne, przy czym oba dotyczy造 tej samej kwestii. Fred Sawyer z NASS i Fabio Savian z w這skiej organizacji gnomonicznej zwr鏂ili uwag na zastosowanie greckiej litery delta (?) do opisu szeroko軼i geograficznej. W dziale astronomii wykorzystywanym powszechnie na 鈍iecie przy budowie zegar闚 s這necznych, delta okre郵a deklinacj S這鎍a, za szeroko嗆 geograficzna opisywana jest przez fi (?). 疾by wi璚 nie odstawia od mi璠zynarodowych standard闚 ca豉 seria artyku堯w o rodzajach s這necznik闚 zosta豉 aktualizowana.
Chcesz skomentowa ten artyku b康 do陰czy do trwaj帷ej dyskusji?
Wejd na Forum i podziel si z nami swoimi przemy郵eniami i wra瞠niami.