Ми втратили точний момент, коли люди почали спостерігати за небом. Можливо, це була палиця, встромлена в землю. Можливо це був камінь. Нині це не має значення. Важливо те, що ці ранні припущення лягли в основу кожного годинникового механізму на вашому зап’ясті.
Стародавні культури не дбали про час. Їм воно було необхідним. Виживання означало знати, коли сіяти врожай. Це означало знати, коли настане час збирання врожаю. Без цих знань ви голодували.
Ранні методи були дуже простими. Встромте стрижень у землю. Спостерігайте за рухом тіні. Ця тінь і є суть так званого «сонячного годинника». Вертикальна частина, що відкидає тінь, має свою назву. Гномон. Вимовляється як номон.
Ви, мабуть, бачили великі їхні екземпляри. Мегалітичні камені. По суті, це гігантський сонячний годинник, вирізаний з каменю. Але справжня історія прихована не всередині монументів. Вона знайдена у невеликих портативних пристроях, які люди носили із собою та використовували щодня.
Єгипетське твір портативного часу
Єгиптянам приписують винахід сонячного годинника. Невеликих храмів. А робочих інструментів.
Історія обелісків сягає корінням в 3500 рік до н.е., але яка найстаріша портативна версія, що збереглася? Єгипетський тіньовий годинник. Він став популярним близько 1500 до н.е.
Ці циферблати не були круглими, як ми очікуємо сьогодні. Вони мали форму літери Т чи L. На кінці був піднятий стрижень. Проста геометрія.
Як вони працюють? Ви вирівнювали їх на ранок. Сонце рухалося небом. Тінь відстежувала годинник. Потім ви перевертали годинник. І використали їх знову для другої половини дня.
Єгиптяни були єдиними, хто займався цієї математикою. Це все робили.
Шумери. Вавилонці. Майя. греки. Китайці.
Усі вони одержимі виміром часу. Хвилинами. Днями. Роком. Їхні результати були напрочуд точними. Їхня система вплинула на сучасні числові моделі способами, які ми використовуємо досі.
Ми приймаємо як належне, що на добу 24 години. Тиждень 7 днів. Це не є закон природи. Це вибір стародавніх майстрів.
Чому простий пристрій насправді складно
Ви можете подумати, що відстеження тіні легко. Це негаразд.
Кут падіння сонячних променів змінюється в залежності від сезону. Довжина дня змінюється. Годинник, який працює влітку, не працює взимку. Якщо їх не коригувати.
Єгиптяни знали про це. Але вони не вирішили цю проблему за допомогою шестерень. Вони вирішили її за допомогою геометрії. І специфічних вирівнювань.
Це не просто trivia з уроку історії. Розуміння того, як працювали механізми раннього сонячного годинника, показує нам, як люди почали кількісно оцінювати невловиме. Ми не просто живемо у часі. Ми почали його виміряти.
Шумери дали нам шістдесяткову систему числення. Ось чому за хвилину 60 секунд. Чому 360 градусів у колі? Все це сягає корінням у ті ранні ігри з тінями.
Вавилонці удосконалили її. Греки додали математичну дисципліну. Китайці підвищили свою точність.
Ніщо із цього не випадково. Всім цивілізаціям була потрібна синхронізація. Для координації дій. Для виживання.
Давайте розглянемо детальніше автор концепції смарт-годин. Без екрану. логіка. Ідея про те, що час можна поділити. Вимірювання. Це було передбачено.
Коли я думаю про це, це видається дивним. Тепер ми дивимося на сонце та бачимо світло. Вони дивилися на сонце та бачили календар. Розклад. Спосіб залишитися живим.
Тінь рухалася. Циферблат залишався дома. Рухайтесь уперед. Але ми все ще дотримуємося правил, встановлених тисячі років тому.
Сонячний годинник починається з простоти. Вони можуть швидко ускладнюватись. Щоб зрозуміти, чому тіні не завжди збігаються з часом щогодини, нам потрібно вивчити астрономію. Земля обертається навколо Сонця. Орбіта не є колом. Вона овальна. У формі еліпса. У міру того як планета наближається до зірки, Сонце здається, що рухається швидше по циферблату. Це перша змінна.
Інша змінна – це нахил. Екватор Землі не збігається із площиною її орбіти. Нахил складає близько 23,5 градусів. Дисбаланс. Це поєднання нахилу та еліптичної орбіти створює розрив між “сонячним часом” і “часом по годинах”.
Розрив між сонцем і годинником
Сонячний час відображається за допомогою сонячного годинника. Час за годинником – це середній сонячний час або час, що показується на годиннику. Рідко вони повністю збігаються. Залежно від сезону різниця може сягати 15 хвилин. Цей перехід називається рівнянням часу.
До появи механічного годинника ця різниця в 15 хвилин не була настільки помітною. Однак, ранні механічні таймери доводилося перезавантажувати. Сонячний годинник є стандартом. Винахідники мали коригувати конструкцію сонячного годинника, щоб врахувати зміщення. Вони більше не можуть покладатися виключно на лінійні тіні.
Зоряні та сонячні дні
Існує ще один фактор. Це пов’язано з тим, як Земля рухається своєю орбітою при обертанні.
Уявіть, що ви стоїте на задньому дворі. Ви рахуєте дні. Протягом цих 24 годин Земля завершує своє обертання. Але іноді вона збивається з курсу. Деякі. Ця зміна змінює перспективу, з якою ми дивимося на зірки з нічного боку Землі. Щоночі зоряне небо виглядає трохи інакше.
Астрономи називають це зоряним днем. Воно різко контрастує із сонячним днем. Сьогодні ми асоціюємо зоряний час переважно із сузір’ями. Стародавні астрономи використовували його для передбачення подій Землі. Це ключ до читання неба.
Налаштування сонячного годинника
Нахил Землі викликає дві складності. Довгота та широта.
Довгота найважливіша для гномона. Вказівник. Він має бути паралельний осі планети. Якщо ви знаходитесь у Північній півкулі, спрямовуйте гномон на Північний полюс.
Не довіряйте магнітним компасам сліпо. Північний магнітний полюс рухається. Він підступний. Нам потрібна справжня північ. Подивіться на зірки. Полярна зірка знаходиться на північному небі. Вона показує шлях.
Широта також є перешкодою. Сонячний годинник, зроблений для однієї широти, не працює в іншій. Потрібно регулювати кут. Однак мітки на циферблаті можуть бути невірними. Правильне розміщення потребує тригонометрії. Без розрахунків тінь вказуватиме на неправильне число.
У наступному розділі ми досліджуємо, як давні культури визначали час і як ці патерни розвивалися.
Розвиток сонячного годинника
Сонячний годинник часто вважає антикварними садовими прикрасами або реліквіями примітивної історії. Але це лише половина історії. Навіть після того як механічний годинник став популярним, сонячний годинник залишався необхідним. Чому? Ранній механічний годинник був notorious ненадійним. Вони відставали чи поспішали. Їх завжди потрібно було коригувати. Сонячний годинник пропонує незаперечні факти про сонце, які можна перевірити.
Але практичність – не єдина реальна причина виживання цих пристроїв. Це пристрасть. Люди люблять їх. Цей культурний вплив зберіг цю давню технологію набагато краще, ніж очікували їхні механічні наступники.
Сезонний годинник
Давайте розберемося. Ранні сонячні годинники не вимірювали рівномірний час, який ми використовуємо сьогодні. Вони відстежували сезонний годинник.
Як це працює: день ділиться на 12:00. Проте взимку цей годинник коротший. Влітку вони дуже довгі. Якщо ви живете близько до екватора, різниця незначна. Якщо ви живете близько до полюсів, варіації можуть бути дуже великими. Це різко контрастує із сучасною жорсткою сіткою 24-годинного часу.
“День ділиться на 12 годин, але цей годинник коротший взимку, ніж влітку, тому що дні довші влітку.
Напівсферичний дизайн та сонячна геометрія
Сонячний годинник показує не тільки час. Вони фіксують сезони, сонцестояння та рівнодення. Греки називали їх напівсферичним сонячним годинником.
Уявіть собі порожню чашу з гострим стрижнем (голкою, що створює тінь). Кінчик гномона відзначав добу. Розмір та розподіл тіней вказують на сезон. Залежно від виробника половина чаші може бути від’єднана. Ця варіація стала відома як гемісікліум чи гемісікл. Основні механічні принципи залишаються постійними.
Нахил осі Землі ускладнює конструкцію сонячного годинника. Їх необхідно ретельно налаштовувати. Але той самий нахил корисний. Зігнувши поверхню і правильно вирівнивши гномон, конструктори змогли вигравірувати лінії, що відповідають літу, зимі та рівноденню.
Ісламські інновації та рівний годинник
Через століття інші культури підхопили естафету. В епоху Темних століть у Європі ісламські вчені були дуже зайняті. Вони використовували тригонометрію для створення плоского круглого сонячного годинника. Вони виглядають дуже схожими на стандартний садовий сонячний годинник, який можна побачити сьогодні.
Мусульманські винахідники також одними з перших запропонували рівні за довжиною години. Їхні циферблати часто були підписані часом молитов, що зміцнювало зв’язок між виміром часу та релігійною практикою.
Ця концепція рівного робочого дня поступово зміцнювалася. Механічний годинник з’явився у 14 столітті. Однак сезонний годинник зберігався ще багато років. Середній сонячний час поступово впроваджувався, і зрештою часові пояси повністю замінили стару систему.
Шлях до точності
Ці інновації дозволили давнім суспільствам фіксувати свою історію та планувати майбутнє. Вони стандартизували державне управління, релігію та соціальне життя згідно з загальним розкладом. Ми продовжуємо цю традицію і сьогодні.
Сьогодні ми перейшли від тіней до цезієвих атомних годинників. Точність різко покращала. Фундаментальна потреба синхронізувати людську діяльність, як і раніше, існує.
На наступній сторінці є посилання на додаткову інформацію про астрономію та години, а також відповіді на цікаві питання про античний світ.
Часті питання
Який найстаріший сонячний годинник?
Найстаріший сонячний годинник – це єгипетський сонячний годинник, датований приблизно 1500 роком до н.е.
Пов’язані публікації в блозі
-
Як працює атомний годинник
-
Як працює Aurora
-
Як відбуваються місячні затемнення
-
Як працює метеорологія
-
Як відбуваються сонячні затемнення
-
Як працює Розетський камінь
-
Чи змінюється швидкість часу?
-
Які подібності між Лос-Анджелесом та давнім Римом?
-
Що таке астрофотографія?
-
Чи видно кривизна Землі тільки з космосу?
-
Чи запозичили давні греки ідеї в африканців?
-
Чи проклята насправді гробниця Тутанхамона?
-
Що відбувається, якщо дивитися прямо на сонячне затемнення?
-
Що б ви зробили, якби хотіли збудувати велику піраміду сьогодні?
-
Чому Плутон більше не вважається планетою?
Додаткові корисні посилання
-
Сонячний годинник цього місяця
-
Сонячний годинник в Інтернеті
-
Британська асоціація сонячного годинника
-
Північноамериканська асоціація сонячного годинника
Джерела
–“Прогулянка у часі”. Національний інститут стандартів та технологій, Лабораторія фізики. (01.05.2009) http://physics.nist.gov/GenInt/Time/ancient.html
-
“Біологічний годинник бджіл більш схожий на людський, ніж на годинник комах”. ScienceDaily. 26 жовтня 2006 р. (29 грудня 2008 р.) http://www.sciencedaily.com/releases/2006/10/061025185102.htm
-
Ерік Чессон та Стів Макміллан. Сучасні астрономії. Prentice Hall. 1999 р. (5 січня 2009 р.)
-
“Циркадні ритми”. Англійська енциклопедія. (29.12.2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/118220/circadian-rhythm
-
“Часті питання”. Національний інститут стандартів та технологій, Лабораторія фізики. (01.05.2009) http://tf.nist.gov/timefreq/general/history.htm#Anchor-16136
-
Лабак, Кім Марі. “Циркадні ритми впливають на поведінку свійських тварин”. Коледж ветеринарної медицини Іллінойського університету. 28 березня 2004 р. (29 грудня 2008 р.) http://vetmed.illinois.edu/petcolumns/showarticle_pf.cfm?id=449
– Леннокс-Бойд, Марк. “Сонячний годинник: історія, мистецтво, люди, наука” Frances Lincoln LTD., 2006 р. (31 грудня 2008 р.) http://books.google.com/books?pg=PT15&lpg=PT15&dq=sundials+early+man&sig=6g9gvA-7H0Iqgby4Fstx-ovEtsE&ct=result&id=EL0H7Sqc_tYC&ots=SFIMtkVlQ
- Міллс, А.А. “Вступ до історії хронометрії: Лестерський маршрут часу” Кафедра фізики та астрономії, Лестерський університет. 2000/2001 рр. (31.12.2008) http://www.sundials.co.uk/~leicester.htm
— «Простий сонячний годинник». Чиказький музей науки та промисловості. 2001 р. (5 січня 2009 р.) http://www.msichicago.org/scrapbook/scrapbook_exhibits/time/educ_pages/act_sundial.html
-
Стерн, Девіде. “Від спостерігача за зірками до зорельоту”. 21 січня 2008 р. (5 січня 2009 р.) http://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Sintro.htm
-
“Сонячний годинник”. Національний морський музей. (31.12.2008) http://www.nmm.ac.uk/explore/astronomy-and-time/time-facts/sundials/*/viewPage/
-
“Сонячний годинник”. Англійська енциклопедія. (31.12.2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/573826/sundial
-
“Сонячний годинник і компас”. Музей Вільяма Р. та Кларис В. Сперлок при Іллінойському університеті в Урбані-Шампейні. http://www.spurlock.uiuc.edu/collections/artifact/sundialcompass.html
-
“Сонячний годинник”. Національний музей Ліверпуля. (31.12.2009) http://www.liverpoolmuseums.org.uk/nof/sun/san5.html
-
Сонячний годинник в Інтернеті. (31.12.2008) http://www.sundials.co.uk/
-
“Годинний пояс”. NationMaster.com. (01.05.2009) http://www.nationmaster.com/encyclopedia/Time-zone
-
Веб-сайт Британської асоціації сонячного годинника. (31.12.2008) http://www.sundialsoc.org.uk/
-
Тулпін, Крістофер та Елізабет, Трейсі. “Наука та математика в давньогрецькій культурі” Oxford University Press. 2002 р. (5 січня 2009 р.) http://books.google.com/books?id=ajGkvOo0egwC&pg=PA141&dq=ancient+egypt+sundial+museum&client=firefox-a#PPA140,M1
