Великите изобретения на човечеството: Слънчев часовник

ІІ хилядолетие пр.н.е.

ПЪРВИЯТ ВЕЛИК НАУЧЕН УРЕД НА ЧОВЕЧЕСТВОТО

Да знаем колко е часът, да определяме сезоните, като изчисляваме датите на зимното и лятното слънцестоене: слънчевият часовник е капитално изобретение за земеделските общества, които трябва да знаят кога да орат, сеят или жънат…

В своите истории гръцкият историк Херодот пише: „Слънчевият часовник, гномонът и делението на деня на 12 части са дошли до нас от вавилонците.” Това е най-древното споменаване на слънчевия часовник – първия голям уред на човечеството, защото съчетава функциите на мярка на времето и на големите периоди на слънчевата година.

Гномонът, споменат от Херодот, е примитивен предшественик на слънчевия часовник, чиито принципи са открити от повечето народи в Античността, независимо едни от други, а може би още в праисторията (изводът е направен през 1910 г., след като се е разбрало за използването му от някои племена на о. Борнео). Функционирането му е следното: сянката на вертикален предмет – например колче, се проектира върху равнина. Като се наблюдава промяната в дължината на тази сянка, може да се определи момента от деня, който отговаря на най-малката сянка.

/ ИЗМЕРВАНЕ НА ВРЕМЕТО И СЕЗОНИТЕ

Ако през годината се измерва дължината на сянката по пладне, може да се определят датите на слънцестоене: при минимална сянка имаме лятно слънцестоене, когато тя е максимална – имаме зимно слънцестоене. Можем да си представим интереса на земеделските общества към такова измерване. Тъй като те трябва да знаят датата на жътвата, на сеитбата, на оранта и т.н.

В сравнение с гномонът слънчевият часовник е явен прогрес, защото ска`лата при него е разделена на „равни часове”.

Една стрелка хвърля сянката си върху плоскостта, която от този момент нататък се използва за ска`ла и се върти едновременно със слънцето, което следва своя небесен път. Благодарение на разделянето на деня на равни части (някои ска`ли имат повече деления, за да може да се проследят разликите през отделните сезони) става възможно с един поглед към положението на сянката върху ска`лата  да „се чете часът”.

/ ВАВИЛОНСКИ И ЙОНИЙСКИ ПРИНОС

Ако не са истински изобретатели на слънчевия часовник – каквото и да говори Херодот, вавилонците със сигурност са в основата на разпространението му в Египет през ІІ хилядолетие пр.н.е. Доказателство за това е начинът на делене на деня – и на ска`лата  - на дванадесет части, характерно за шестдесетичната математическа система, използвана от вавилонците. И все пак първият познат часовник е египетски и се отнася към XIII век пр.н.е.

Последвалото въвеждане на слънчевия часовник в Гърция навярно дело на гръцкия астроном Анаксимандър (около 610 – около 547 г. пр.н.е.), който пръв го използва за определяне на равноденствието. Това измерване има много важни последствия за бъдещето на астрономията и на математическата география: определянето на равноденствието води до наместване на небесния екватор и позволява да се установи, чрез проекция върху земята, мястото на земния екватор. Наблюдавайки дължината на обедната сянка при равноденствие, може да се определи географската ширина на мястото за наблюдение.

/ ОБИКОЛКАТА НА ПИТЕЙ

Гръцкият астроном Питей от Масалия (дн. Марсилия), през VІ век пр.н.е., подсказва друг метод за определяне на географска ширина чрез измерване продължителността на деня по време на лятното слънцестоене. През ІІІ век пр.н.е. географът Ератостен определя със слънчевия часовник отлична приблизителна дължина на земния меридиан. В качеството на уред за измерване на времето слънчевият часовник е предопределен да има богата съдба: той се ползва със значителна слава в римския свят, достига най-голям разцвет в арабско – мюсюлманския свят около 1000 г. и остава в употреба чак до XVIII век в Европа. Но както отбелязва Юнгер, „въвеждането на слънчевия часовник не би трябвало да изглежда само удобство, а в същото време е и пречка”. Той цитира в подкрепа на това изказване проклятието на един персонаж от пиесата на латинския комедиограф Плавт: „Боговете да прокълнат онзи, който е накарал да сложат тук този часовник, той ме раздвоява за мое нещастие и скъсява дните ми!”

< ОПИТЪТ НА ЕРАТОСТЕН >

Измерването на земния меридиан от Ератостен през ІІІ век пр.н.е е описано в De motu circulari corporum coelestium от Клеомед (около І век пр.н.е.).
Отбелязваме мимоходом, че в Гърция още от ІV век пр.н.е. допускат, че земята е кръгла.

> Ератостен тръгва от следния постулат: 1. Сиен (Суан) и Александрия са разположени на един и същи меридиан; това означава, че ежедневно слънцето е в най-високата точка и на двете места по едно и също време. 2. Разстоянието между двата града е 5000 стадия. 3. Слънчевите лъчи, които падат на различни места на земята, са успоредни. Първият постулат е неправилен: Сиен е разположен на 3 градуса по` на изток в сравнение с Александрия, където обяд настъпва 12 минути по-късно. Колкото до втория постулат, всичко зависи от приетата стойност на стадия, тъй като тя варира между 147 м. и 192 м. При все това методът на Ератостен остава валиден в общите си положения.

> Изборът на Сиен се обяснява с факта, че градът е разположен в непосредствена близост до Тропика на Рака: по време на лятното слънцестоене слънцето е в най-високата си точка на обяд. В този ден и час един предмет няма да има никаква сянка. За сметка на това, в Александрия стрелката на слънчевия часовник ще има сянка, защото градът е разположен по` на север.

> Ератостен измерва ъгъла на сянката, която хвърля стрелката на слънчевия часовник в Александрия в деня на лятното слънцестоене по пладне. Така той установява ъглово разстояние между Сиен и Александрия равно на 1/50 част от кръга или 7 градуса. Следователно, тъй като линейното разстояние от Сиен до Александрия е установено на 5000 стадия, обиколката на земята трябва да бъде 50 х 5000 = 250 000 стадия или  46 230 км. (за една осреднена стойност на стадия). Това е отлично изчисление, което се приближава до съвременната стойност на земния меридиан – 39 941 км.

Из едноименният труд на Мишел Ривал.