Straciliśmy dokładny moment, w którym ludzie zaczęli obserwować niebo. Być może był to kij wbity w ziemię. Być może był to kamień. To nie ma teraz znaczenia. Liczy się to, że te wczesne spostrzeżenia stały się podstawą każdego mechanizmu zegarka na nadgarstku.
Starożytne kultury nie dbały o sam czas. Potrzebowali tego. Przetrwanie oznaczało wiedzę, kiedy sadzić rośliny. Oznaczało to wiedzę, kiedy nadszedł czas żniw. Bez tej wiedzy umierałbyś z głodu.
Wczesne metody były bardzo proste. Wbij pręt w ziemię. Obserwuj ruch cienia. Ten cień jest esencją tzw. „zegara słonecznego”. Część pionowa rzucająca cień ma swoją nazwę. Gnomon. Wymawiane noʹmon.
Prawdopodobnie widziałeś ich duże przykłady. Kamienie megalityczne. Zasadniczo jest to gigantyczny zegar słoneczny wykuty w kamieniu. Ale prawdziwa historia nie kryje się w zabytkach. Znaleziono go w małych urządzeniach przenośnych, które ludzie nosili i używali na co dzień.
Egipskie pochodzenie czasu przenośnego
Za wynalazcę zegara słonecznego uważa się Egipcjan. Nie duże świątynie. I narzędzia pracy.
Historia obelisków sięga 3500 lat p.n.e., ale jaka jest najstarsza zachowana wersja przenośna? Egipski zegar cieni. Stało się popularne około 1500 roku p.n.e.
Tarcze te nie były okrągłe, jak tego oczekujemy dzisiaj. Miały kształt litery T lub L. Na końcu znajdował się wypukły pręt. Prosta geometria.
Jak one działają? Rano je wyprostowałeś. Słońce przesuwało się po niebie. Cień śledził zegar. Potem przekręciłeś zegar. I użyłem ich ponownie na popołudnie.
Egipcjanie nie byli jedynymi, którzy wykonywali tę matematykę. Wszyscy to zrobili.
Sumerowie. Babilończycy. Majowie. Grecy. Chiński.
Wszyscy mają obsesję na punkcie mierzenia czasu. Protokół. Przez wiele dni. Rok. Ich wyniki były zaskakująco dokładne. Ich system wywarł wpływ na współczesne modele numeryczne w sposób, którego używamy do dziś.
Przyjmujemy za oczywistość, że doba ma 24 godziny. Tydzień ma 7 dni. To nie jest prawo natury. To wybór starożytnych zegarmistrzów.
Dlaczego proste urządzenie jest w rzeczywistości złożone
Może ci się wydawać, że śledzenie cieni jest łatwe. To jest błędne.
Kąt padania promieni słonecznych zmienia się w zależności od pory roku. Długość dnia jest zróżnicowana. Zegary, które działają latem, nie działają zimą. Jeśli nie zostaną poprawione.
Egipcjanie o tym wiedzieli. Ale nie rozwiązali tego problemu za pomocą przekładni. Rozwiązali to za pomocą geometrii. I konkretne zestawienia.
To nie tylko ciekawostka z lekcji historii. Zrozumienie, jak działały mechanizmy wczesnych zegarów słonecznych, pokazuje nam, jak ludzie zaczęli określać ilościowo to, co niematerialne. Nie tylko żyjemy w czasie. Zaczęliśmy to mierzyć.
Sumerowie dali nam sześćdziesiętny system liczbowy. Dlatego minuta ma 60 sekund. Dlaczego 360 stopni w okręgu? Wszystko wraca do wczesnych gier typu Shadow.
Babilończycy doprowadzili to do perfekcji. Grecy dodali dyscyplinę matematyczną. Chińczycy poprawili swoją celność.
Nic z tego nie jest przypadkowe. Wszystkie cywilizacje wymagały synchronizacji. Aby koordynować działania. O przetrwanie.
Przyjrzyjmy się bliżej twórcy koncepcji smartwatcha. Brak wyświetlacza. Logika. Pomysł, że czas można podzielić. Pomiar. To było do przewidzenia.
Kiedy o tym myślę, wydaje mi się to dziwne. Teraz patrzymy na słońce i widzimy światło. Spojrzeli na słońce i zobaczyli kalendarz. Harmonogram. Sposób na utrzymanie się przy życiu.
Cień się poruszył. Tarcza pozostała na swoim miejscu. Wystąpić. Jednak nadal przestrzegamy zasad ustalonych tysiące lat temu.
Zegary słoneczne zaczynają się od prostoty. Mogą szybko się skomplikować. Aby zrozumieć, dlaczego cienie nie zawsze pokrywają się z czasem zegarowym, musimy studiować astronomię. Ziemia krąży wokół Słońca. Orbita nie jest kołem. Jest owalny. W kształcie elipsy. W miarę jak planeta zbliża się do gwiazdy, Słońce wydaje się poruszać szybciej po tarczy zegara. To jest pierwsza zmienna.
Kolejną zmienną jest nachylenie. Równik Ziemi nie pokrywa się z płaszczyzną jej orbity. Nachylenie wynosi około 23,5 stopnia. Brak równowagi. To połączenie nachylenia i orbity eliptycznej tworzy różnicę pomiędzy czasem słonecznym a czasem zegarowym.
Przerwa między słońcem a zegarem
Czas słoneczny wyświetlany jest za pomocą zegara słonecznego. Czas zegarowy to średni czas słoneczny lub czas pokazywany na zegarze. Rzadko kiedy są całkowicie identyczne. W zależności od pory roku różnica może wynosić nawet 15 minut. To przejście nazywa się równaniem czasu.
Przed pojawieniem się zegarków mechanicznych ta różnica 15 minut nie była tak zauważalna. Jednak wczesne liczniki mechaniczne musiały zostać zresetowane. Zegary słoneczne są standardem. Wynalazcy musieli dostosować konstrukcję zegara słonecznego, aby uwzględnić niewspółosiowość. Nie mogą już polegać wyłącznie na cieniach liniowych.
Gwiaździste i słoneczne dni
Jest jeszcze jeden czynnik. Dzieje się tak ze względu na sposób, w jaki Ziemia porusza się po swojej orbicie podczas obrotu.
Wyobraź sobie, że stoisz na swoim podwórku. Liczysz dni. W ciągu tych 24 godzin Ziemia kończy swój obrót. Czasem jednak schodzi z kursu. Niektóre. Ta zmiana zmienia perspektywę, z której patrzymy na gwiazdy po nocnej stronie Ziemi. Każdej nocy gwiaździste niebo wygląda trochę inaczej.
Astronomowie nazywają to dniem gwiazd. Kontrastuje ostro ze słonecznym dniem. Dziś czas gwiezdny kojarzymy przede wszystkim z konstelacjami. Starożytni astronomowie używali go do przewidywania wydarzeń na Ziemi. To jest klucz do czytania nieba.
Ustawianie zegara słonecznego
Nachylenie Ziemi stwarza dwie komplikacje. Długość i Szerokość.
Dla gnomona najważniejsza jest długość geograficzna. Wskaźnik. Musi być równoległy do osi planety. Jeśli jesteś na półkuli północnej, skieruj gnomon w stronę bieguna północnego.
Nie ufaj ślepo kompasom magnetycznym. Magnetyczny biegun północny porusza się. Jest przebiegły. Potrzebujemy prawdziwej północy. Spójrz na gwiazdy. Gwiazda Północna znajduje się na północnym niebie. Ona wskazuje drogę.
Szerokość geograficzna jest również barierą. Zegar słoneczny wykonany dla jednej szerokości geograficznej nie działa w innej. Należy wyregulować kąt. Jednakże znaczniki godzin na tarczy mogą być nieprawidłowe. Prawidłowe umiejscowienie wymaga trygonometrii. Bez obliczeń cień wskaże błędną liczbę.
W następnej części przyjrzymy się, jak starożytne kultury definiowały czas i jak ewoluowały te wzorce.
Rozwój zegarów słonecznych
Zegary słoneczne są często uważane za antyczne ozdoby ogrodowe lub relikty prymitywnej historii. Ale to tylko połowa historii. Nawet gdy zegarki mechaniczne stały się popularne, zegary słoneczne nadal były niezbędne. Dlaczego? Wczesne zegarki mechaniczne były notorycznie zawodne. Byli z tyłu lub się spieszyli. Ciągle trzeba je było dopasowywać. Zegary słoneczne dostarczają niezaprzeczalnych faktów na temat słońca, które można zweryfikować.
Ale praktyczność nie jest jedynym prawdziwym powodem przetrwania tych urządzeń. To jest pasja. Ludzie je kochają. Ten wpływ kulturowy zachował tę starożytną technologię znacznie lepiej, niż oczekiwali ich mechaniczni następcy.
Godziny sezonowe
Rozwiążmy to. Wczesne zegary słoneczne nie mierzyły jednolitego czasu, którego używamy dzisiaj. Śledzili godziny sezonowe.
Jak to działa: dzień dzieli się na 12 godzin. Zimą godziny te są jednak krótsze. Latem są bardzo długie. Jeśli mieszkasz blisko równika, różnica jest znikoma. Jeśli mieszkasz blisko biegunów, różnice mogą być bardzo duże. Stanowi to wyraźny kontrast w stosunku do dzisiejszej sztywnej 24-godzinnej siatki czasu.
“Doba dzieli się na 12 godzin, ale zimą godziny te są krótsze niż latem, ponieważ latem dni są dłuższe.
Konstrukcja półkulista i geometria słoneczna
Zegar słoneczny pokazuje więcej niż tylko godzinę. Rejestrują pory roku, przesilenia i równonoce. Grecy nazywali je półkulistymi zegarami słonecznymi.
Wyobraź sobie wydrążoną miskę z ostrym trzonkiem (igłą tworzącą cień). Czubek gnomona oznaczał porę dnia. Wielkość i rozmieszczenie cieni wskazuje na porę roku. W zależności od producenta połowa misy może być odpinana. Ta odmiana stała się znana jako hemisyclium lub hemisikl. Podstawowe zasady mechaniczne pozostają niezmienione.
Nachylenie osi Ziemi komplikuje konstrukcję zegarów słonecznych. Należy je dokładnie skonfigurować. Ale to samo nachylenie jest przydatne. Zaginając powierzchnię i odpowiednio ustawiając gnomon, projektanci byli w stanie wygrawerować linie odpowiadające leciu, zimie i równonocy.
Islamskie innowacje i równe godziny pracy
Wieki później pałeczkę przejęły inne kultury. W średniowieczu w Europie uczeni islamscy byli bardzo zajęci. Wykorzystali trygonometrię do stworzenia płaskiego, okrągłego zegara słonecznego. Wyglądają bardzo podobnie do standardowego zegara ogrodowego, który widzisz dzisiaj.
Muzułmańscy wynalazcy również byli jednymi z pierwszych, którzy zaproponowali zegary o jednakowej długości. Ich tarcze często oznaczano godzinami modlitw, co wzmacniało związek między odmierzaniem czasu a praktyką religijną.
Stopniowo wzmacniano koncepcję równego czasu pracy. Zegarki mechaniczne pojawiły się w XIV wieku. Jednak zegary sezonowe pozostały na swoim miejscu przez wiele lat. Stopniowo wprowadzano średni czas słoneczny i ostatecznie strefy czasowe całkowicie zastąpiły stary system.
Droga do precyzji
Te innowacje umożliwiły starożytnym społeczeństwom zapisanie swojej historii i planowanie przyszłości. Standaryzowali rząd, religię i życie społeczne według wspólnego harmonogramu. Dziś kontynuujemy tę tradycję.
Dziś przeszliśmy od cieni do cezowych zegarów atomowych. Dokładność znacznie się poprawiła. Podstawowa potrzeba synchronizacji działań człowieka nadal istnieje.
Na następnej stronie znajdują się linki do dalszych informacji na temat astronomii i zegarów, a także odpowiedzi na ciekawe pytania dotyczące świata starożytnego.
Często zadawane pytania
Jaki jest najstarszy zegar słoneczny?
Najstarszym zegarem słonecznym jest zegar egipski, którego początki sięgają około 1500 roku p.n.e.
Powiązane posty na blogu
-
Jak działa zegar atomowy?
-
Jak działa Aurora
-
Jak powstają zaćmienia Księżyca?
-
Jak działa meteorologia?
-
Jak powstają zaćmienia słońca?
-
Jak działa Kamień z Rosetty?
-
Czy prędkość czasu się zmienia?
-
Jakie są podobieństwa między Los Angeles i starożytnym Rzymem?
-
Czym jest astrofotografia?
-
Czy krzywizna Ziemi jest widoczna tylko z kosmosu?
-
Czy starożytni Grecy zapożyczali pomysły od Afrykanów?
-
Czy grób Tutanchamona naprawdę jest przeklęty?
-
Co się stanie, jeśli spojrzysz bezpośrednio na zaćmienie słońca?
-Co byś zrobił, gdybyś dzisiaj chciał zbudować wielką piramidę?
- Dlaczego Pluton nie jest już uważany za planetę?
Dodatkowe przydatne linki
-
Zegar słoneczny z tego miesiąca
-
Zegar słoneczny w Internecie
-
Brytyjskie Stowarzyszenie Zegarów Słonecznych
-
Północnoamerykańskie Stowarzyszenie Zegarów Słonecznych
Źródła
–“Spaceruj w czasie.” Narodowy Instytut Standardów i Technologii, Laboratorium Fizyczne. (01.05.2009) http://physics.nist.gov/GenInt/Time/ancient.html
„Zegar biologiczny pszczół jest bardziej podobny do zegara człowieka niż owadów”. ScienceDaily. 26 października 2006 (29 grudnia 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/2006/10/061025185102.htm
- Eric Chasson i Steve McMillan. Współczesna astronomia. Sala Prentice’a. 1999 (5 stycznia 2009)
—-„Rytmy dobowe”. Encyklopedia Britannica. (29.12.2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/118220/circadian-rhythm
- „Często zadawane pytania”. Narodowy Instytut Standardów i Technologii, Laboratorium Fizyczne. (01.05.2009) http://tf.nist.gov/timefreq/general/history.htm#Anchor-16136
-Labak, Kim Marie. „Rytmy dobowe wpływają na zachowanie zwierząt”. Wyższa Szkoła Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Illinois. 28 marca 2004 (29 grudnia 2008) http://vetmed.illinois.edu/petcolumns/showarticle_pf.cfm?id=449
— Lennox-Boyd, Mark. „Zegar słoneczny: historia, sztuka, ludzie, nauka” Frances Lincoln LTD., 2006 (31 grudnia 2008) http://books.google.com/books?pg=PT15&lpg=PT15&dq=sundials+early+man&sig=6g9gvA-7H0Iqgby4Fstx-ovEtsE&ct=result&id=EL0H7Sqc_tYC&ots=SFIMtkVlQ
- Mills, A.A. „Wprowadzenie do historii pomiaru czasu: trasa czasu w Leicester” Wydział Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Leicester. 2000/2001 (31.12.2008) http://www.sundials.co.uk/~leicester.htm
—— „Prosty zegar słoneczny”. Muzeum Nauki i Przemysłu w Chicago. 2001 (5 stycznia 2009) http://www.msichicago.org/scrapbook/scrapbook_exhibits/time/educ_pages/act_sundial.html
- Stern, David. „Od obserwatora gwiazd do statku kosmicznego”. 21 stycznia 2008 (5 stycznia 2009) http://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Sintro.htm
—— „Zegar słoneczny”. Narodowe Muzeum Morskie. (31.12.2008) http://www.nmm.ac.uk/explore/astronomy-and-time/time-facts/sundials/*/viewPage/
—— „Zegar słoneczny”. Encyklopedia Britannica. (31.12.2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/573826/sundial
—— „Zegar słoneczny i kompas”. Muzeum Williama R. i Clarice W. Spurlock na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. http://www.spurlock.uiuc.edu/collections/artifact/sundialcompass.html
—— „Zegar słoneczny”. Muzeum Narodowe w Liverpoolu. (31.12.2009) http://www.liverpoolmuseums.org.uk/nof/sun/san5.html
-
Zegar słoneczny w Internecie. (31.12.2008) http://www.sundials.co.uk/
-
„Strefa czasowa”. NationMaster.com. (01.05.2009) http://www.nationmaster.com/encyclopedia/Time-zone
-
Strona internetowa Brytyjskiego Stowarzyszenia Zegarów Słonecznych. (31.12.2008) http://www.sundialsoc.org.uk/
-
Tulpin, Christopher i Elizabeth, Tracy. „Nauka i matematyka w kulturze starożytnej Grecji” Oxford University Press. 2002 (5 stycznia 2009) http://books.google.com/books?id=ajGkvOo0egwC&pg=PA141&dq=ancient+egypt+sundial+museum&client=firefox-a#PPA140,M1
