В Австрии на горе «Elfer» представлены самые большие солнечные часы в альпийском регионе. Солнечные часы представляют собой Армиллярную сферу — серию колец в плоскости экватора. Функционирование часов зависит от солнца, отбрасывающего тени. Время (тень от палки) и дата (тень шара) читается на металлической полосе. Наклон земной оси к эллиптической орбите при вращении нашей планеты вокруг Солнца , в течение года вызывает разницу между центрально-европейским временем и реальным солнечным временем , которая может достигать до 15 минут. С помощью этих солнечных часов дату можно прочитать только около полудня .

На небольшой табличке солнечных часов показаны месяцы. Солнечные часы имеют диаметр 8 метров и состоят из радиальных лиственных пород дерева, древесина которого чрезвычайно стойкая против гниения. При высыханием древесины её плотность повышается настолько, что в неё невозможно забить гвоздь.

В Лондоне высится башня Биг-Бен высотой 96,3 метра, на ней самые большие в мире четырёхсторонние часы с боем. А самый настоящий Биг-Бен – это большой колокол весом в 13 тонн, который находится на вершине. Прежде в башне размещалась тюрьма. Единственным узником за всю её историю была женщина.

Размеры: Диаметр каждого из циферблатов, выложенных 312 панелями из матового стекла и расположенных с четырех сторон башни, составляет семь метров. Длина часовой стрелки, отлитой из металла, 2 м 70 см, а минутной, сделанной из медного листа, - 4 м 30 см. Высота каждой цифры - всего 61 сантиметр.


В Страсбургском соборе Франции достопримечательностью храма являются Астрономические часы . Этот массивный механизм собрал в себе навыки и знания лучших математиков, астрономов и техников Европы XVI века. Часы достаточно точно делают вычисления церковных праздников. В 1832 году было добавлено устройство, показывающее орбиты Земли, Луны и известных на тот момент планет. Самый медленно вращающийся механизм показывает прецессию земной оси - один оборот занимает 25800 лет. Каждые 15 минут возвещают о том, что будет движение на часах.


Высота часов огромна. Приходится поднимать высоко голову, чтобы рассмотреть самый верхний циферблат. Через определённые промежутки времени слышно звук оппонента, отбивающий удар, и на верхней галерее, появляются фигурки, символизирующие четыре возраста человеческой жизни, и Ангел внизу переворачивает песочные часы.

Ратушную башню в Праге украшают знаменитые астрономические часы «орлой» , которые звонят каждый час, и вокруг циферблата двигаются фигурки. Размеры: Диаметр каждого из двух циферблатов около 2,5 метра. Факт: В переводе с чешского “orloj” - башенные часы. Каждый час скелет, символизирующий Смерть, дергает за колокол, Скупой звенит монетами, Гордец любуется собою в зеркало, и начинают свое шествие 12 апостолов. По легенде, отремонтировавшему в 1490 году часы мастеру Ганушу выкололи глаза, чтобы он не смог воспроизвести что-то подобное.


Часы на Мариенплац в Мюнхене . На центральной башне ратуши установлены часы-куранты, разыгрывающие 15-минутное представление. Ежедневно в 11 часов начинают бить 43 ратушных колокола, открываются окна, и 32 фигуры, высотой в человеческий рост, начинают разыгрывать сценки из городской жизни. (фото из интернета)

О существование часов на главных воротах Москвы есть упоминание в истории России с 1585 года. В 1705 году по указу Петра I в Кремле были установлены новые часы, купленные в Голландии.


Современные куранты были изготовлены в 1851-52 годах. Знаменитая мелодия колокольного перезвона курантов, которая отмечает наступление каждого часа и четверти, широко известная по всему миру. В ноябре 1917 года при штурме Кремля большевиками в часы попал снаряд, перебив одну из стрелок и повредив механизм вращения стрелок. Часы остановились почти на год. В 1918 году по указанию Ленин В.И кремлёвские куранты были восстановлены. (фото из интернета)

В Венеции на площади Св. Марка на северной стороне возвышается Часовая башня . Над аркой, находящейся над воротами, расположились знаменитые часы, усыпанные позолоченными звёздами на фоне голубой эмали. Завершают украшение циферблата знаки зодиака и символы планет. Сверху над большими часами в нише находится скульптура Мадонны с младенцем. Ещё выше привлекает внимание Крылатый Лев, символ святого Марка. На вершине башни две бронзовые статуи, названные «Маврами» за их цвет, которые отбивают часы, заставляя, звонить большой колокол.

I Введение

II О солнечных часах

1. Солнечные часы в Москве
2. Устройство солнечных часов
3. Виды солнечных часов

а) Горизонтальные солнечные часы

б) Вертикальные солнечные часы

в) Экваториальные солнечные часы

г) Аналемматические солнечные часы

1. История солнечных часов

а) Солнечные часы в Древнем Китае

б) Солнечные часы в Древнем Риме и Древней Греции

в) Солнечные часы в Древней Руси

г) Солнечные часы в Великобритании

III Солнечные часы в школьном дворе

1. Мои двушкальные солнечные часы
2. Этапы изготовления солнечных часов

IV Заключение

V Источники информации

I. Введение

В прошлом году я прочитала в газете «Москва. Центр.» от 6 ноября 2015 № 37 статью о солнечных часах Екатерины Шаминой. Оказалось, что в Москве имеются 8 солнечных часов. Меня заинтересовала эта тема. Мне захотелось посмотреть на эти солнечные часы, изучить их историю создания, узнать где они находятся, как их используют. Солнечные часы очень удобный инструмент для определения времени в солнечную погоду. Если в школьном дворе сделать солнечные часы, их можно использовать в качестве учебного пособия и в начальной школе на уроках окружающего мира, и в средней школе на уроках географии и физики. Они позволяют по движению тени наглядно проследить суточное и годовое движение нашей планеты. Таким образом, целью моей работы является создание солнечных часов во дворе нашей школы.

Критерии, по которым можно оценить результат работы:

• а) солнечные часы в солнечную погоду должны подсказывать нам время;
• б) солнечные часы должны быть просты и удобны в использовании;
• в) солнечные часы должны способствовать формированию научного мировоззрения школьников;
• г) солнечные часы должны эстетично выглядеть и служить декоративным элементом нашего школьного двора.

Свою работу организую по следующему плану :

1. Прогулка по Москве и поиск солнечных часов нашего города.
2. Сбор и анализ информации по истории, устройству, видам, принципу работы солнечных часов.
3. Изготовление солнечных часов во дворе нашей школы.
4. Проверка результативности созданного инструмента.

II.О солнечных часах

• Солнечные часы в Москве

В выходные я поездила по Москве и собственными глазами увидела все эти солнечные часы, о которых говорилось в газете. Мне хотелось посмотреть, как органично они вписываются в архитектурный облик нашего города.

1. Самые старые дошедшие до нас солнечные часы установлены на Лопухинских палатах Новодевичьего монастыря. Предположительно они относятся к XVII веку.

2. От часов на церкви Воскресения Христова в Кадашах, написанных на фасаде храма, строившегося в 1687-1713 годах, сохранились только некоторые символы.

3. Так же в Москве существуют «пропавшие» солнечные часы - на так называемом «доме Брюса» (сейчас д. 2 по Спартаковской улице). От них осталась лишь каменная доска - трапеция. Существует легенда, что перед войнами и революциями она краснеет.

4. Так же солнечные часы сохранились на здании главного корпуса старого Московского университета, находящегося по адресу ул. Моховая; д. 11.

5. Так же к началу ХIX века относятся часы на здании бывшей Синодальной типографии, на Никольской улице. Эти часы с объемной поверхностью и поэтому они позволяют узнать не только время, но и день зимнего и весеннего равноденствия.

6. В центре Москвы есть еще одни солнечные часы, они находятся на здании приюта у храма Святого Людовика, находящегося по адресу:ул. Лубянка, д. 12А

7. Еще одни солнечные часы находятся на пешеходной аллее Космонавтов, ведущей к мемориальному музею космонавтики.

8. Самые новые солнечные часы в Москве находятся на здании русско-литовской школы в Госпитальном переулке; д.3.

Конечно же оказалось, что в Москве солнечных часов намного больше. Ведь после ремонта в Московском Планетарии, открыли площадку для наблюдений «Парк неба», где представлены различные виды солнечных часов. Я решила съездить в Планетарий и посмотреть на эти солнечные часы. Там я узнала и увидела много нового и интересного:

Горизонтальные солнечные часы Московского Планетария.

Экваториальные солнечные часы Московского планетария.

Также в Московском планетарии есть макет солнечных часов «Самрат Янтра», находящихся в Индии.

Вертикальные солнечные часы Московского планетария.

• Устройство солнечных часов.

Итак, давайте разберемся подробнее с каждой частью, образующей солнечные часы.

Шкалы.

Главный элемент циферблата это шкала для регистрации времени. Точность шкалы зависит от точности изготовления солнечных часов и тщательности сборки их деталей. Кроме того, точность шкалы определяется размером солнечных часов (чем больше их размер, тем точнее может быть сделана шкала). Деления шкалы представляют собой отрезки так называемых часовых линий. То есть линий, образованных тенью гномона на циферблате солнечных часов.

На фотографии ниже часовые линии выделены цветом.

Иногда, кроме шкал, предназначенных для регистрации времени, на солнечных часах выполняются шкалы для измерения азимута солнца и высоты солнца над горизонтом а также шкала географической долготы. Азимут это угол между направлением на полюс и направлением на какой-либо удаленный предмет. В момент истинного полудня азимут солнца по определению равен 180º, а в тот момент, когда солнце находится точно на западе или точно на востоке, его азимут соответственно равен 90º и -90º. Большинство людей полагает, что солнце всегда восходит на востоке и заходит на западе. С помощью шкалы азимутов легко убедиться, что это не так. Лишь два раза в году, в дни равноденствий, солнце восходит на востоке и заходит на западе.. Шкала географической долготы позволяет наблюдать перемещение солнца по планете. Когда солнце пересекает какой-либо местный меридиан, на этом меридиане наступает истинный солнечный полдень, солнце занимает высшую точку своего дневного пути а его азимут равен точно 180º. То есть в этот момент солнце находится точно на юге. Если шкалу географической долготы дополнить списком городов таким образом, чтобы название города располагалось напротив соответствующей долготы, то по тени гномона можно, не прибегая к вычислениям, узнать, в каком городе сейчас истинный полдень.

Гномон.

Гномон это материальный объект, и у него есть толщина. Ее следует учитывать при расчете циферблата. В шкалах делаются разрывы, ширина которых равна толщине гномона. Строго говоря, у точных солнечных часов есть два гномона – восточный и западный. Западный представляет собой ребро, образованное западной и верхней гранями. По его тени регистрируется время от восхода солнца до полудня. Восточный представляет собой ребро, образованное восточной и верхней гранями треугольника. По его тени регистрируется время от полудня до захода солнца.

Чем солнечные часы отличаются от обычных.

Солнечные часы показывают истинное солнечное время. Наручные часы показывают среднее солнечное время. Момент, когда солнце достигает высшей точки своего суточного пути и пересекает местный меридиан, называется истинным солнечным полуднем. Промежуток времени между двумя последовательными полуднями называется истинными солнечными сутками.

Истинные солнечные сутки - величина непостоянная. Иногда они длиннее, иногда короче. Стало быть, и части их, то есть часы, минуты и секунды не всегда равны между собой. Затруднительно сконструировать часовой механизм так, чтобы он шел точно по солнцу, то есть в один день быстрее, в другой медленнее. Поэтому наручные часы показывают не солнечное и некое другое время, называемое средним. Продолжительность средних суток, называемых еще гражданскими, получают путем расчетов. Складывают продолжительность всех солнечных суток года и делят получившуюся сумму на количество суток в году. Гражданские сутки, а стало быть, гражданские часы, минуты и секунды, есть величина постоянная по определению.

До изобретения атомных часов, самой стабильной единицей времени считались звездные сутки, определяемые по промежутку времени между двумя последовательными восходами какой-либо отдаленной звезды. Чтобы измерить продолжительность солнечных суток, а затем путем расчетов определить продолжительность средних суток, по традиции используют именно звездное время - звездные часы, минуты и секунды.

• Виды солнечных часов.

Солнечные часы - устройство для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату.

Выделяют 4 вида солнечных часов: горизонтальные, вертикальные, экваториальные и аналемматические.

а) Горизонтальные солнечные часы.

Эти часы можно видеть во многих парках и садах.

часы в г. Севастополь; наб. Корнилова

Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана (плоскость с часовыми делениями) и гномона. Циферблат расположен горизонтально относительно земной поверхности. Гномон расположен перпендикулярно кадрану и представляет собой треугольник, угол которого равен широте места, в котором находятся солнечные часы (для Москвы это 55 градусов).

б) Вертикальные солнечные часы

часы на здании Соловецкого монастыря (Соловецкие острова

В ертикальные солнечные часы обычно располагаются на стенах зданий. Поэтому циферблат перпендикулярен относительно плоскости земной поверхности. А гномон располагается под углом, равным широте места, в котором расположены часы.

в) Экваториальные солнечные часы.

Часы на берегу реки Темзы(Лондон; Англия.)

Эти солнечные часы состоят из тех же частей, что и 2 предыдущих типа. Гномон, устанавливается на циферблате перпендикулярно его поверхности. Циферблат устанавливают углом 90 градусов, минус широта той местности, в которой расположен циферблат.

г) Аналемматические солнечные часы

На таких часах есть все те же части, что и на остальных, но гномоном здесь служит человек.

Циферблат аналемматических солнечных часов имеет форму эллипса. Чем ближе часы находятся к югу, тем больше эллипс становится похожим на круг.

часы на территории природного заказника «Долина реки Сетунь

В середине циферблата располагается разлинованная по месяцам площадка. Так как человек стоит вертикально по отношению к поверхности земли, а не под определенным углом, как гномон на горизонтальных часах, то его тень не будет показывать точное время на протяжении года, а будет постепенно смещаться. Что бы исправить этот недостаток, на площадке размечают место, куда должен встать человек, что бы его тень показывала точное время. Но и в этом случае точное время тень будет показывать только в середине месяца, а в начале и в конце будет небольшое расхождение.

Считается, что первые в мире часы были солнечными. Их история уже насчитывает не одно тысячелетие, но когда именно люди начали их применять достоверно неизвестно. Установлено, что в Древнем Египте, Вавилоне и Китае такими приборами пользовались ранее, чем за тысячу лет до нашей эры. Первые упоминания об определении времени по солнечным лучам с помощью гномона относятся к 1306-1290 гг. до н.э.

а) Солнечные часы в Китае.

Первое упоминание о солнечных часах в Китае, вероятно, задача о гномоне, приводимая в древнем китайском задачнике "Чжоу-Би" , составленном около 1100 г. до н. э. В эпоху Чжоу в Китае применялись экваториальные солнечные часы в виде каменного диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору и пронизывающего его в центре стержня, устанавливаемого параллельно земной оси. В эпохуЦин в Китае изготавливали портативные солнечные часы с компасом: либо экваториальные - опять-таки со стержнем в центре диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору, либо горизонтальные - с нитью в роли гномона над горизонтальным циферблатом.

б) Солнечные часы в Древнем Риме и в Древней Греции.

По рассказуВитрувия, вавилонский астроном Берос, поселившийся в VI в. до н. э. на острове Косе, познакомил греков с вавилонскими солнечными часами, имевшими форму сферической чаши - так называемым скафисом. В середине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия.

Из Греции солнечные часы достигли Рима В 293 году до н.з. Папирий Курсор велел соорудить солнечные часы на стене храма Квиринал, а в 263 году до н.э. другойконсул, Валерий Мессала, привёз солнечные часы из Сицилии.

в) Солнечные часы в Древней Руси.

В древнерусских летописях часто указывался час какого-то события, это наводило на мысль, что в то время на Руси уже использовались определённые инструменты или объекты для измерения времени по крайней мере днём. Черниговский художник Георгий Петраш обратил внимание на закономерности в освещении Солнцем ниш северо-западной башни Спасо-Преображенского собора в Чернигове и на странный узор-меандр. На основании более подробного их изучения он высказал предположение, что башня представляет собой солнечные часы, в которых час дня определяется освещением соответствующей ниши, а меандры служат для определения пятиминутного интервала. Подобные особенности были отмечены и у других храмов Чернигова, и был сделан вывод, что солнечные часы в Древней Руси применяли ещё в XI веке.

г) Солнечные часы в Великобритании.

В Великобритании находятся одни из самых знаменитых и древних солнечных часов в мире-Стоунхендж. Это древняя обсерватория, которая была построена в первом тысячелетии до нашей эры. Древние люди использовали Стоунхендж, как солнечный и лунный календарь. Сейчас это очень ценная достопримечательность.

И в «Парке Неба» Московского планетария я видела модель этой древнейшей обсерватории.

III. Солнечные часы в школьном дворе

После того как я нашла солнечные часы в Москве, изучила устройство солнечных часов и их виды, я решила сделать свои солнечные часы во дворе школы. Одни солнечные часы в нашем школьном дворе я решила сделать горизонтальными. Как мы знаем, одной из частей таких часов служит гномон, который устанавливается в центре под углом, равным широте местности. Для Москвы этот угол составляет 56 0 . Но если посреди школьного двора установить штырь, маленькие дети могут забегаться и напороться на него. То есть установка такого оборудования была бы не безопасна для школьников. Поэтому я решила сделать съемный гномон. То есть укрепить его на доске, он постоянно будет храниться в кабинете учителя, а при необходимость под руководством учителя его можно установить и проверять время. Но тогда, просто гуляя во дворе дети без гномона не смогут определить время. То есть нужны еще одни солнечные часы, где в роли гномона выступает сам человек. Как мы знаем, это аналемматические часы.

• Мои двушкальные часы.

Я придумала новый вид солнечных часов, которые еще нигде не встречала. Это двушкальные солнечные часы.

У нас в Москве с октября по апрель в основном стоит пасмурная погода, солнце выглядывает редко. А с ноября по март школьный двор покрыт снегом. Таким образом в эти месяцы использование солнечных часов неактуально. С другой стороны летом все дети разъезжаются на каникулы, в школьном дворе никто не гуляет. То есть и в летние месяцы солнечные часы не особенно нужны. А вот в теплые солнечные майские или сентябрьские дни школьники любят выбегать во двор на переменах, гулять там после уроков. Много времени на улице проводят и дети из группы продленного дня. В эти дни уроки физкультуры проходят на улице; некоторые учителя проводят практические работы на открытом воздухе. Именно в это время солнечные часы во дворе нашли бы свое применение. А так как у нас всего два месяца использования часов, то можно не менять площадку для размещения человека, решившего воспользоваться часами, а сделать две шкалы разного цвета: одну майскую и одну сентябрьскую со своими разметками. Эту идею мы и стали воплощать на нашем школьном дворе.

• Этапы изготовления солнечных часов

1. Итак, сначала мы долго присматривались к нашему школьному двору, выбирали место, хорошо освещенное солнцем в течение всего дня. Такое место нашлось возле здания начальной школы.
2. В солнечный день, в середине мая, в субботу мы вышли на школьный двор. Мы начертили основу наших солнечных часов. Для этого мы взяли толстую нить, с одной стороны привязали к ней карандаш, с другой мел. После этого мы воткнули карандаш в землю и с помощью мела начертили 2 окружности.

3. После того как у нас получилось 2 окружности, мы закрасили пространство между ними белой краской. Это была майская шкала.

4. После того, как 2 окружности были закрашены, мы с помощью компаса отметили все стороны горизонта.

5. Затем мы установили гномон, так, чтобы его острие указывало на юг и в том месте поставили точку, чтобы было понятно, как ставить гномон. На двушкальных солнечных часах гномоном, как мы уже знаем, является человек, поэтому там мы нарисовали 2 ступни, на которые человеку надо встать, чтобы узнать время. И через каждые полчаса мы делали отметки.

6. После того, как Цифры были отмечены, мы решили украсить часы пиктограммами в соответствии с распорядком дня. Пиктограммы мы рисовали по трафаретам собственного изготовления, а за тем заливали их краской и баллончиков для граффити.

7. Таким образом, горизонтальные солнечные часы были готовы. А на двушкальных солнечных часах была готова 1-ая майская шкала. Доделать до конца двушкальные солнечные часы мы могли только в сентябре.

8. В середине сентября, в солнечный день мы доделали наши солнечные часы. Таким образом на наших двушкальных солнечных часах появилась сентябрьская шкала.

9. Что бы школьники понимали, как пользоваться моими солнечными часами, я сделала табличку с подробной инструкцией.

И нам было очень приятно видеть, что школьники подходят к часам, интересуются ими и определяют по ним время.

IV. Заключение

Вывод: считаю, что моя работа отвечает всем критериям результативности:

а) мои солнечные часы показывают точное время в солнечные майские и сентябрьские дни;

б) я считаю, что мои солнечные часы просты и удобны в использовании, кроме того, они снабжены табличкой с подробной инструкцией;

в) я считаю, что мои солнечные часы будут полезны для школьников в солнечные майские и сентябрьские дни, когда ученики выходят из школы, они могут примерно узнать время, встав в центр двушкальных солнечных часов. А с помощью горизонтальных солнечных часов учителя начальной школы, а также учителя физики и географии могут проводить открытые уроки на улице;

г) считаю, что мои солнечные часы эстетично выглядят и служат декоративным элементом нашего школьного двора.

Работа над проектом мне очень понравилась, поэтому я хочу сделать переносной макет экваториальных солнечных часов, который учителя смогут использовать на своих уроках.

Появление солнечных часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время. Создание так называемых теневых (мы их называем солнечными) часов приписывают египтянам, которые придумали их еще во втором тысячелетии до нашей эры. Они представляли из себя простую деревянную доску с отметинами. Теневые часы, разделенные на двенадцать дневных промежутков, и стали первым изобретением человека, предназначенным для ОПРЕДЕЛЕНИЯ времени. Таким образом, «Солнечные часы» - это прибор для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, - циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра - так греки называли водяные часы.

Различают солнечные часы горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг), экваториальные. Строились также конические, шаровые, цилиндрические солнечные часы.

Простейшие солнечные часы.

Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии:

Четвертая книга Царств, глава 20

9. И сказал Исаия: вот тебе знамение от Господа, что исполнит Господь слово, которое Он изрек: вперед ли пройти тени на десять ступеней, или воротиться на десять ступеней?

10. И сказал Езекия: легко тени подвинуться вперед на десять ступеней; нет, пусть воротится тень назад на десять ступеней.

11. И воззвал Исаия пророк к Господу, и возвратил тень назад на ступенях, где она спускалась по ступеням Ахазовым, на десять ступеней.

Исаия, глава 38

8. Вот, я возвращу назад на десять ступеней солнечную тень, которая прошла по ступеням Ахазовым. И возвратилось солнце на десять ступеней по ступеням, по которым оно сходило.

В библейском стихе упоминаются солнечные часы, построенные в Иерусалиме при царе Ахазе в VIII веке до н.э.

Одни из первых солнечных часов, найденных в захоронении Наут (Ирландия), датируются 5000 годом до н.э.

Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте - надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306-1290 гг. до н. э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад.

Реконструкция по описанию Египетских солнечных часов из гробницы Сети I в послеобеденном положении. Утром они были развернуты в другую сторону.

Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется 1479-1425 гг. до н. э., второй - из Саиса, он на 500 лет моложе. На конце у них есть только брусок, без горизонтальной планки, а также имеется желобок для отвеса для придания устройству горизонтального положения.

Солнечные часы времен правления Тутмоса III. Эти часы так же требовалось разворачивать после полудня.

Другими двумя типами древнеегипетских часов, измерявших время по длине тени, были часы, в которых тень падала на наклонную плоскость или на ступени. Они были лишены недостатка часов с ровной поверхностью: в утренние и вечерние часы тень выходила за пределы пластины. Эти типы часов были объединены в модели из известняка, хранящейся в Каирском египетском музее и датируемой несколько более поздним временем, нежели часы из Саиса. С одной стороны модели - две наклонные плоскости со ступенями, одна из них была ориентирована на восток, другая при этом указывала на запад. До полудня тень падала на первую плоскость, постепенно опускаясь по ступеням сверху вниз, а после полудня - на вторую плоскость, постепенно поднимаясь снизу-вверх, в полдень тени не было. С другой стороны модели - две наклонные плоскости без ступеней, этот тип часов действовал аналогично часам со ступенями.

Конкретной реализацией типа солнечных часов с наклонной плоскостью были переносные часы из Кантары, созданные около 320 до н. э. с одной наклонной плоскостью, на которой были нанесены деления, и отвесом. Плоскость ориентировалась на Солнце.

Рисунок часов с наклонной плоскостью. Примерно так выглядели часы из Кантары.

В 2013 году учёные Базельского университета сообщили о находке солнечных часов, предположительно вертикальных, возрастом в 3,3 тысячи лет, нарисованных на остраконе известняка. Они были обнаружены в Долине царей возле жилища рабочих между гробницами KV29 и KV61.

Часы – скафис.

По рассказу Витрувия, вавилонский астроном Берос, поселившийся в VI в. до н. э. на острове Косе, познакомил греков с вавилонскими солнечными часами, имевшими форму сферической чаши - так называемым скафисом. Эти солнечные часы были усовершенствованы Анаксимандром и Анаксименом. В середине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия. Древние греки и римляне, как и египтяне, делили промежуток времени от восхода до заката Солнца на 12 часов, и поэтому их час (как мера времени) был различной длины в зависимости от времени года. Поверхность выемки в солнечных часах и «часовые» линии на них подбирались так, чтобы конец тени прута указывал час. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Последующие геометры и астрономы (Евдокс, Аполлоний, Аристарх) придумывали разнообразные формы солнечных часов. Сохранились описания таких инструментов, носивших самые странные названия сообразно их виду. Иногда гномон, отбрасывающий тень, располагался параллельно оси земли.

Из Греции солнечные часы достигли Рима. В 293 г. до н. э. Папирий Курсор велел соорудить солнечные часы в храме Квиринал, а в 263 г. до н. э. другой консул, Валерий Мессала, привёз солнечные часы из Сицилии. Устроенные для более южной широты, они показывали час неверно. Для широты Рима первые часы устроены около 170 г. до н. э. Марцием Филиппом.

Скафис - солнечные часы древних. На сфероидальной выемке нанесены линии часов. Тень бросал горизонтальный или вертикальный прут, или шарик в центре инструмента. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Поэтому строились такие часы в том месте, где должны были и использоваться.

Горизонтальные солнечные часы.

Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана и гномона . Кадран устанавливается параллельно плоскости горизонта. Чаще всего гномон представляет собой треугольник, перпендикулярный плоскости кадрана, а одна из его сторон наклонена к ней на угол, равный географической широте места установки часов. Линия пересечения гномона и кадрана направляется параллельно полуденной линии - линии, вдоль которой в данном месте направлена тень вертикального стержня в истинный полдень.

Старинные горизонтальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы обычно размещают на стенах зданий и различных строений. Поэтому их кадран вертикален - перпендикулярен плоскости горизонта, но может быть повёрнут в различные стороны. От стороны, в которую повёрнут кадран, зависит расположение часовых делений на кадране. Симметричными относительно полуденного деления они будут лишь при кадране, обращённом строго на юг (географический, а не магнитный!) - в северном полушарии, или на север - в южном полушарии, иными словами - при кадране, перпендикулярном полуденной линии. Для так направленного кадрана гномон должен лежать в плоскости небесного меридиана, иными словами - быть перпендикулярным как плоскости кадрана, так и плоскости горизонта, а одна из его сторон должна быть параллельной земной оси.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные Солнечные Часы на фасаде храма Мерафима Саровского в Помосковье. Инаерманский известняк, медь, 100х50см.

Вертикальные Солнечные часы, 1623. Реконструкция в 1991г.

В Московском планетарии установлены вертикальные солнечные часы, показывающие время и дату.

Это редкая конструкция солнечных часов, в которых гномон, указывающий на Полярную звезду, нижним концом соединен с диоптром. Световое отверстие в виде Солнца с короной отбрасывает зайчик на вертикальный щит-циферблат, на поверхности которого нанесена система дат и часов. Плоскость часов ориентирована в направлении запад-восток.

Сверху вниз по стенду идет веер прямых линий, размеряющих часы и минуты, а по горизонтали – пучок гипербол, вдоль которых тень от Солнца скользит в разные месяцы на разной высоте. Солнечный зайчик одновременно указывает время суток и время года.

Хорошо видно, что в день летнего солнцестояния, когда Солнце отдаляется максимально высоко от небесного экватора и достигает тропика Рака, зайчик ходит по нижней кромке координатной сетки. В дни весеннего и осеннего равноденствий солнечный круг пройдет по средней горизонтальной линии, по экватору. А зимой зайчик будет ходить по верхам.

Экваториальные часы.

Экваториальные солнечные часы так же состоят из кадрана (плоскость с часовыми делениями) и гномона. Часовые деления на кадран наносятся через равные угловые промежутки, как на циферблате обыкновенных часов, а гномон обычно представляет собой металлический стержень, устанавливаемый на кадране перпендикулярно его поверхности. Затем кадран ориентируется в горизонтальной плоскости так, чтобы прямая, соединяющая основание гномона и часовое деление, соответствующее полудню, была направлена параллельно полуденной линии в сторону юга - для Северного полушария, или в сторону севера - для Южного полушария, и наклоняется относительно плоскости горизонта, соответственно, в сторону севера или сторону юга на угол α=90°-φ, где φ - географическая широта места установки солнечных часов. Кадран будет параллелен небесному экватору (отсюда - название этого типа солнечных часов), а поскольку небесная сфера в течение дня вращается равномерно, то и тень от гномона за любой час дня будет описывать равные углы (поэтому часовые деления и проводятся так же, как на циферблате обычных часов).

Схема Экваториальных солнечных часов. Их еще называют наклонными.

Равные угловые промежутки (t=15°) между соседними часовыми делениями, как на циферблате обычных часов, и перпендикулярность гномона кадрану являются основными преимуществами экваториальных солнечных часов над горизонтальными и вертикальными. Главный недостаток экваториальных солнечных часов - то, что они, в отличие от горизонтальных, будут работать только от дня весеннего равноденствия до дня осеннего равноденствия (в Северном полушарии весеннее равноденствие - в марте, осеннее - в сентябре, в Южном полушарии весеннее равноденствие - в сентябре, осеннее - в марте). В остальную часть года они работать не будут, поскольку Солнце будет находиться по другую сторону от плоскости небесного экватора, и вся верхняя поверхность кадрана будет в тени. Конечно, этот недостаток можно устранить, если сделать кадран в виде пластины, нанести часовые деления и на верхнюю, и на нижнюю поверхность, а гномон продолжить под пластину, но и тогда в дни, близкие к дню весеннего или осеннего равноденствия солнечные часы не будут работать - Солнце будет светить на пластину не сверху и не снизу, а сбоку.

В средние века арабские астрономы (Сабит ибн Корра, Ибн аш-Шатир, Абу-л-Хасан ибн Юнис) оставили обширные трактаты по гномонике, или искусству строить солнечные часы. Основанием служили правила тригонометрии. Кроме «часовых» линий, на поверхности арабских часов наносилось ещё направление к Мекке, так называемая кибла. Особенно важным считался момент дня, когда конец тени вертикально поставленного гномона приходился на линию киблы.

С введением равных часов дня и ночи (не зависящих от времени года) задача гномоники значительно упростилась: вместо того, чтобы замечать место конца тени на сложных кривых, стало достаточно замечать направление тени. Если штифт расположен по направлению земной оси, то тень его лежит в плоскости часового круга солнца, а угол между этой плоскостью и плоскостью меридиана есть часовой угол Солнца или истинное время. Остаётся только находить пересечение последовательных плоскостей с поверхностью «циферблата» часов. Чаще всего это была плоскость, перпендикулярная штифту, то есть параллельная небесному экватору (экваториальные, или равноденственные часы); на ней направление тени изменяется на 15° за каждый час. При всех других положениях плоскости циферблата углы, образуемые на ней направлением тени с линией полудня, не растут равномерно.

Гномоника занималась составлением правил нахождения различных положений тени на этих поверхностях. Солнечные часы, как уже сказано, дают не среднее, но истинное солнечное время. Одной из специальных задач гномоники было строить кривую на циферблате солнечных часов, которая указывала бы «средний» полдень в различное время года. В средневековой Европе гномоникой занимались: Апиан, Альбрехт Дюрер, Кирхер. Живший в начале XVI в. Мюнстер был признан «отцом гномоники».

В Китае, в эпоху Чжоу применялись экваториальные солнечные часы в виде каменного диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору и пронизывающего его в центре стержня, устанавливаемого параллельно земной оси. В эпоху Цин в Китае изготавливали портативные солнечные часы с компасом: либо экваториальные - опять-таки со стержнем в центре диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору, либо горизонтальные - с нитью в роли гномона над горизонтальным циферблатом.

В древнерусских летописях часто указывался час какого-то события, это наводило на мысль, что в то время на Руси уже использовались определённые инструменты или объекты для измерения времени по крайней мере днём. Черниговский художник Георгий Петраш обратил внимание на закономерности в освещении Солнцем ниш северо-западной башни Спасо-Преображенского собора в Чернигове, и на странный узор («меандры») над ними. На основании более подробного их изучения он высказал предположение, что башня представляет собой солнечные часы, в которых час дня определяется освещением соответствующей ниши, а меандры служат для определения пятиминутного интервала. Подобные особенности были отмечены и у других храмов Чернигова, и был сделан вывод, что солнечные часы в Древней Руси применяли ещё в XI веке.

Во время царствования Анны Иоанновны, 23 августа 1739 года вышел сенатский указ, в соответствии с которым на дороге из Санкт-Петербурга в Петергоф устанавливались деревянные верстовые столбы-обелиски, в 1744 году был издан указ о столблении дороги из Санкт-Петербурга в Царское Село. Вместо верстовых столбов-обелисков впоследствии поставили «мраморные пирамиды» с оформлением по работам Антонио Ринальди. Некоторые из них имели солнечные часы, и путник мог узнать по ним расстояние и время. «Мраморные пирамиды» с солнечными часами сохранились в следующих местах: в Санкт-Петербурге на углу набережной реки Фонтанки и Московского проспекта (отмечающий одну версту от здания Почтамта) и в Пушкине у Орловских ворот, расположенных на южной границе Екатерининского парка. На «мраморной пирамиде» у Орловских ворот указана дата установки - 1775 год.

Позднее под влиянием греков египтяне стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев. В Средние века солнечные часы могли выглядеть неожиданно. На площади, опираясь на косу стояла скульптура старухи-смерти, а древко ее косы являлось гномоном горизонтальных часов.

Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Кроме горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемо циклы, которые они располагали на общественных зданиях. Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома.

Солнечные часы встречались не только в виде часов, расположенных на открытом воздухе - на земле, колоннах и т.п., но и в виде небольших настольных часов. Приблизительно в начале XVI в. появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, и их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши.

Циферблат этих часов , встречающихся довольно часто в Германии и в Англии, обычно состоит из мозаичной филенки, залитой свинцом. Прозрачная шкала позволяла наблюдать время, не выходя из здания.

Существовали и переносные солнечные часы , но они показывали правильное время, если были верно, установлены, т.е. сориентированы. К первым создателям солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном Региомонтан, работавший в середине XV в. в Нюрнберге.

Сочетание солнечных часов с компасом привело к тому, что солнечные часы стало возможным использовать повсеместно и появились их портативные, карманные или дорожные модели. В 15-16 вв. пользовались карманными солнечными часами.

Когда крышку коробочки поднимали , между ней и донцем натягивался шнурок - гномон. На донце - горизонтальный циферблат, а на крышке - вертикальный. Встроенный компас позволял развернуть гномон к северу, а миниатюрный отвес - держать коробочку горизонтально.

Тень гномона показывала время сразу на оба циферблата. Специальная бусинка, закрепленная на гномоне, своей тенью отмечала дату года. Самые большие солнечные часы «Самрат Янгра» имеют длину гномона 27 м и высоту 36 моно построены в 1724 г. в Джайпуре, Индия. В США запатентованы цифровые солнечные часы, не имеющие подвижных деталей.

В зависимости от положения солнца солнечный свет, проходя через фильтры (в виде цифр), высвечивает на табло время с точностью до 10 минут. На дороге, ведущей из Петербурга в Москву, до сих пор стоят кое-где каменные верстовые столбы, поставленные еще при Екатерине II.

На столбе с одной стороны надпись: «от Санкт-Петербурха 22 версты», а с другой - плита с железной треугольной пластинкой посередине и римскими цифрами вокруг. Римские цифры обозначают часы. А стрелки заменяет тень от пластинки. Тень движется, как стрелка часов, и показывает время. Солнечные часы живы до сих пор, хотя и имеют большой недостаток: ночью в пасмурную погоду они бесполезны. С уважением Николай специалист по ремонту часов.

Вероятно, немногие знают, что самый большой в мире гномон (солнечные часы) находится в центре Индийского города Джайпур, который является столицей штата Раджастхан. Солнечные часы, именуемые Самрат Янтра (Samrat Yantra) – самый крупный прибор из 14 астрономических устройств джайпурской обсерватории расположенной непосредственно под открытым небом, возведенных махараджей Савай Джай Сингхом в период с 1727 по 1734 год. Необходимо отметить, что индийский князь, страстно увлеченный математикой и астрономией, за всю свою жизнь создал пять больших обсерваторий. Однако уникальная джайпурская обсерватория Джантар-Мантар («Магический прибор») стала настоящим памятником архитектуры, а в 1948 году была объявлена национальным памятником.

Самрат Янтра обсерватории Джантар-Мантара - это самое грандиозное из всех 14 сооружений возведенных под открытым небом из камня и кирпича, используемое как равномерно идущие и точные солнечные часы. Кроме своих гигантских размеров, Samrat Yantra («Главный инструмент») является и самым сложным астрономическим устройством джайпурской обсерватории, разобраться в работе которого для современного обывателя задача не из легких. Сегодня, как и три века назад, рампа самого главного астрономического прибора обсерватории Джантар-Мантар запирается воротами. Во времена правления махараджи Савай Сингха, он один имел право входить в ворота и подниматься по каменной лестнице для проведения своих регулярных измерений, которые больше походили на некий ритуал, а монументальность каменного сооружения, лишь добавляла важности этому процессу.

Солнечные часы работают от восхода солнца и до его заката. Уникальный астрономический прибор состоит из рампы – огромного треугольника, ведущей вверх исполинской лестницы, сориентированной точно на север и расположенной на 27-м градусе северной широты, и двух полукруглых шкал-циферблатов в виде крыльев. Дуги циферблатов Самрат Янтра раскинуты под углом 90 градусов по разные стороны гигантской «лестницы в небо», перила которой, отбрасывая тень, являются стрелкой гигантского гномона. До полудня перила отбрасывают тень на одно крыло циферблата размеченного по часам, каждый из которых разделен на 30 частей, вторую половину дня – на второе, противоположное крыло. В полдень же, когда солнце стоит на меридиане, обе шкалы циферблата полностью освещены, однако этот момент невероятно скоротечен. Циферблат самых больших солнечных часов в мире схож с ободом колеса, осью которого являются перила. Следует отметить, что, поскольку верхняя плоскость обода совпадает с экватором, то тень по данной поверхности скользит всегда равномерно, а скорость хода стрелки составляет около 12 см за 2 минуты – минимальное деление шкалы часов.

Для более полного представления размеров джайпурских Самрат Янтра, хотелось бы указать истинные размеры данного астрономического прибора. Строение, основой которого является огромный прямоугольный треугольник из камня и кирпича, имеет высоту 70 футов (21,34м). Длина основания треугольника, часть строения, соприкасающаяся с землей, равняется 114 футам (34,75м). Самая же длинная сторона прямоугольного треугольника, гипотенуза, которая параллельна земной оси и ориентирована на Северный полюс, равняется 128 футам (39м), а ширина лестницы в небо – 10 футам (3,05м). Размеры полукруглых шкал-циферблатов Samrat Yantra своими габаритами впечатляют не меньше, радиус каждой из которых составляет около 15 метров.