OBSAH ÚVOD... 3 HISTORIE MĚŘENÍ ČASU... 3

Transkript

1 Gymnázium Buďánka Seminární práce zeměpis vedoucí práce Petr Hopfinger školní rok /2006 SLUNEČNÍ HODINY Ludmila Marečková Prima C

2 OBSAH ÚVOD... 3 HISTORIE MĚŘENÍ ČASU... 3 PRINCIP SLUNEČNÍCH HODIN... 5 DENNÍ OBĚH SLUNCE PO OBLOZE... 7 VLIV STANOVIŠTĚ HODIN... 7 SLUNEČNÍ ČAS... 8 PRAVÝ SLUNEČNÍ ČAS (T p )... 8 STŘEDNÍ SLUNEČNÍ ČAS (T s )... 8 MÍSTNÍ STŘEDNÍ SLUNEČNÍ ČAS (T)... 8 SVĚTOVÝ ČAS (UTC)... 8 STŘEDOEVROPSKÝ ČAS (SEČ)... 8 MODEL SLUNEČNÍCH HODIN... 9 TYPY SLUNEČNÍCH HODIN... 9 ROZDĚLENÍ... 9 HODINY NA PRINCIPU HODINOVÉHO ÚHLU... 9 VÍCENÁSOBNÉ SLUNEČNÍ HODINY HISTORICKÝ SKVOST V MORAVSKÉ TŘEBOVÉ POLÁRNÍ PRSTENCOVÉ (armilární) VODOROVNÉ HODINY HODINY NA KACHLI ZEMĚPISNÁ ŠÍŘKA A SLUNEČNÍ HODINY PŘESNOST SLUNEČNÍCH HODIN ČASOVÁ ROVNICE LETNÍ ČAS A SLUNEČNÍ HODINY VLIV ZEMĚPISNÉ DÉLKY (PŘEPOČET) SLUNEČNÍ HODINY V UMĚNÍ A V ARCHITEKTUŘE ZÁNIK A OBNOVA HODIN VÝLET ZA SLUNEČNÍMI HODINAMI ZÁVĚR SUMMARY ZDROJE SEZNAM PŘÍLOH Ludmila Marečková Sluneční hodiny 2

3 ÚVOD Čas je pro lidstvo velmi důležitý, proto se lidé také od začátku snažili vytvořit nějaký způsob, jak jej měřit. Jedním z prvních způsobů měření času jsou sluneční hodiny. Přestože se slunečními hodinami čas měřil už v dávnověku, ještě teď jsou často vidět sluneční hodiny, ať už jako měřič času, nebo jako dekorace. HISTORIE MĚŘENÍ ČASU Měření času a dělení roku na menší části se vyvíjelo spolu s lidstvem od jednoduchého rozeznávání dne a noci, přes rozdělení ročních období, až po dělení základní časové jednotky našich předků - jednoho dne. Objev zákonitostí pohybu planet a rozpoznání dráhy Slunce pomohl urychlit vývoj časoměrných systémů. Nutnost měření času vedla již od počátku civilizace k objevům nejdříve jednoduchých, později složitých zařízení. Mezi nejstarší časoměrná zařízení patří kahanové, přesýpací a vodní hodiny, které sloužily kdykoliv, nebo sluneční hodiny, použitelné jen za slunečního svitu. Sluneční hodiny se používaly dlouhá staletí, i když se daly použít jen za příznivých podmínek. Navzdory tomuto omezení byly velmi rozšířeny v různých velikostech. Od slunečních hodin na náměstí až po přenosné, které sloužily až do konce 18. století. Fotografie z expozice Národního technického muzea Na tvorbě a rozšíření slunečních hodin se podílely především církevní řády. Ještě v 17. a 18. stol. sloužily sluneční hodiny k výzdobě fasád významných objektů. Nauka o slunečních hodinách - gnómonika - se ještě v 18. století přednášela na některých univerzitách. Převratný vynález, s jejichž příchodem začíná moderní éra chronometrie. Taktéž nazývané kolečkové Ludmila Marečková Sluneční hodiny 3

4 hodiny. Pojem složitosti je u hodinového přístroje relativní. Ve Švýcarsku a Francii se vyrábělo mnoho hodinek s pohyblivými figurínami na číselníku a s hracími strojky. Na číselnících těchto hodin ožívají biblické a pastorální výjevy nebo prozaičtější scény z každodenní práce lidí. Na počátečním vývoji elektrických hodin jsou zřetelné stopy dlouhé éry mechanických hodin,a to jak u větších, tak u malých hodin přenosných. V obou případech sloužila elektrická energie zprvu jen k natahování mechanického hnacího ústrojí - závaží nebo péra. U věžních hodin a jiných větších časoměrných zařízení se setkáváme s elektrickým natahováním již v 19. stol., u přenosných hodin se tento princip prosadil teprve kolem roku 1950 společně s vývojem prvních spolehlivých miniaturních elektrických článků. Atomové hodiny měří čas na základě dnešní definice základní jednotky času v soustavě SI, kterou je 1 sekunda. 1 sekunda je definovaná jako doba rovnající se periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 4

5 PRINCIP SLUNEČNÍCH HODIN Ke snazšímu porozumění činnosti slunečních hodin použijeme poznatky z astronomie a zeměpisu. Země vykonává několik pohybů, z nichž jsou nejpatrnější ve svých důsledcích dva - viz obr. Země se otáčí kolem své osy jednou za den a jednou za rok oběhne Slunce. Rotace Země kolem své osy je příčinou zdánlivého oběhu Slunce od východu k západu. Roční oběh kolem Slunce má za následek, že zdánlivá denní dráha Slunce po obloze se během roku mění. Dráha Země není kruhová, ale eliptická. Slunce leží v jednom jejím ohnisku. Vzdálenost Země od Slunce se v průběhu roku mění. Je-li mu nejblíže, je v přísluní nebo-li perihelu, je-li nejdále, mluvíme o odsluní nebo afelu. V důsledku 2. Keplerova zákona je pohyb Země kolem Slunce nerovnoměrný. Nejrychleji se Slunce pohybuje v perihelu, nejpomaleji v afelu. Časový interval od jarní (21. 3.) do podzimní rovnodennosti (23. 9.) trvá 186 dní, kdežto druhá polovina roku 179 dní (rozdíl celého týdne). Navíc zemská osa není k rovině zemské dráhy kolmá, ale je od kolmice odkloněna přibližně o 23,5. Obě uvedené skutečnosti mají za následek, že zdánlivý pohyb Slunce po obloze je nerovnoměrný a hodiny na slunečních hodinách mění v průběhu roku svoji délku. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 5

6 Prakticky všechny hodiny na pevných stanovištích u nás pracují na principu hodinového úhlu. Tento princip si ve stručnosti připomeneme. Černý bod uprostřed sféry je naše planeta. K popisu zdánlivého pohybu Slunce se používá několik různých výrazů: azimut (a), výška Slunce (h), deklinace (delta), hodinový úhel (tau). Zeměkoule se otočí kolem své osy přibližně jednou za 24 hodin. Světovou sféru lze pomyslně rozdělit na 24 dílů tzv. hodinovými kružnicemi. Tyto prochází póly. Protože plnému úhlu 360 sluneční dráhy během dne odpovídá 24 hodin, připadá na 1 hodinu úhel 15. Je - li stínový ukazatel slunečních hodin rovnoběžný se zemskou osou, pomyslně se okolo ukazatele otáčí Slunce přibližně vždy o 15 za jednu hodinu. Nejlépe je tento princip patrný na rovníkových hodinách. Svůj název dostaly díky tomu, že číselník je rovnoběžný s rovníkem. Stínový ukazatel, který je rovnoběžný se zemskou osou, je k tomuto číselníku kolmý. Hodinové čáry jsou rozmístěny po uvedených 15. Princip je patrný z obr. vpravo. Vzájemné polohy číselníků vodorovných, svislých a rovníkových hodin jsou patrné ze střední části obrázku. Jiným případem jsou polární hodiny. U těchto jsou hodinové přímky rovnoběžné se zemskou osou a tedy i navzájem. Je - li číselníkem vnitřní plocha válce (polární válcové), jsou na něm rovnoměrně rozmístěny opět po 15. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 6

7 DENNÍ OBĚH SLUNCE PO OBLOZE VLIV STANOVIŠTĚ HODIN Je třeba věnovat velkou pozornost výběru stanoviště. Musí se respektovat jak vliv denní doby (v kterou hodinu dojde k zastínění číselníku), tak změnám během roku. Zatímco stromek před hodinami v létě skoro nestíní, v zimě již může být číselník zastíněn i několik hodin. (viz. obrázek dole) Při výběru místa pro hodiny je nutno zahrnout vliv stávajících překážek, kdy stíní jiné okolní svislé předměty, například stromy. U nástěnných hodin mohou stínit (zvláště okolo poledne při letním slunovratu) předsunuté předměty ve vodorovném směru, které jsou součástí objektu např.římsa, okap. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 7

8 SLUNEČNÍ ČAS PRAVÝ SLUNEČNÍ ČAS (T p ) Hodinový úhel Slunce ±12 hodin (poledne T p = 12 hodin). Plyne nepravidelně ze dvou důvodů: - Slunce se pohybuje po ekliptice a ne po Světovém rovníku, po kterém měříme hodinový úhel. - Země obíhá kolem Slunce po elipse nestejnou rychlostí. Slunce se proto na obloze pohybuje nerovnoměrně". STŘEDNÍ SLUNEČNÍ ČAS (T s ) Hodinový úhel myšleného tělesa, které se pohybuje rovnoměrně po Světovém rovníku, tak aby se jeho hodinový úhel co nejméně lišil od hodinového úhlu pravého Slunce ±12 hodin. Rozdíl mezi T p a T s udává časová rovnice E = T p T s. Pravý a střední sluneční čas jsou si rovny 16.4, 14.6, 1.9, a Největší odchylky jsou 3.11 (+16 minut) a 12.2 (-12 minut). MÍSTNÍ STŘEDNÍ SLUNEČNÍ ČAS (T) Střední sluneční časy poledníků (pásem po 15 ). SVĚTOVÝ ČAS (UTC) Místní čas nultého poledníku - prochází Greenwichem. STŘEDOEVROPSKÝ ČAS (SEČ) Místní čas 15 východně od Greenwiche. SEČ = UT + 1 h. Střední sluneční čas plyne pomaleji než hvězdný čas. Slunce se při zdánlivém pohybu opožďuje o cca 1 za den díky oběhu Země kolem Slunce. Střední sluneční čas (tedy i světový čas UT) plyne nepravidelně z těchto důvodů: - Pohyb severního pólu Země (oběh za 430 dní). - Sezónní nerovnoměrnost rotačního pohybu Země. Moment hybnosti Země závisí na cirkulaci atmosféry a hydrosféry (0,06 s). - Systematické zpomalování rotace Země. Slapové tření, zmenšování zploštění Země (reakce na poslední odlednění) (0,0017 s/století). - Náhlé skoky rotace Země. Snad přesuny hmot v Zemi. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 8

9 MODEL SLUNEČNÍCH HODIN V pražském Planetáriu jsme si koupili a postavili dřevěný model slunečních hodin: Ke správnému orientování hodin jsme použili kompas. TYPY SLUNEČNÍCH HODIN Ze statistického přehledu vyplývá, že nejčastějšími hodinami jsou svislé. Ve východních Čechách tvoří svislé hodiny přibližně 95 %. Procentuelní skladba jednotlivých typů hodin by v různých oblastech a zemích byla různá. Některé typy slunečních hodin nejsou u nás zastoupeny vůbec, jiné v podstatně menší míře. V České republice nejsou sluneční hodiny jako architektonický prvek pro doplnění náměstí, různých prostranství a proluk dostatečně využívány. V zahraničí jsou k tomuto účely používány v daleko větší míře. ROZDĚLENÍ Sluneční hodiny lze rozdělit buď z hlediska principu, na němž pracují, nebo z hlediska polohy číselníku ke světovým stranám nebo k rovníku. HODINY NA PRINCIPU HODINOVÉHO ÚHLU Nejvíce se můžeme setkat se slunečními hodinami, jejichž činnost vychází z principu hodinového úhlu. U těchto hodin, pomineme-li letní čas, je časový údaj jednoznačný bez ohledu na roční dobu. Mohou být doplněny tabulkou nebo grafem časové rovnice. Díky této tabulce lze eliminovat chybu, která vznikne v důsledku přírodních zákonů a odečtený časový údaj korigovat tak, aby odpovídal časovému údaji našich hodinek. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 9

10 Mezi takové hodiny s rovinným číselníkem patří: -vodorovné -svislé, například ve formě nástěnných -polární -rovníkové Nejčastější jsou svislé sluneční hodiny s tyčovým ukazatelem orientované jižním směrem. Zeď však může být natočena k východu, západu nebo i k severu. Stínovým ukazatelem nemusí být jen tyčka, ale může být proveden jako kulisa. Sluneční hodiny lze využít i jako měsíční hodiny. Aby svit měsíce ve dnech kolem úplňku mohl posloužit k určení času, bývají hodiny doplněny tabulkou nebo grafem, který udává časový rozdíl pro příslušný den před úplňkem nebo po něm. VÍCENÁSOBNÉ SLUNEČNÍ HODINY Vícenásobné sluneční hodiny vzniknou buď vícenásobným použitím hodin stejného typu nebo kombinacemi hodin různého typu (vodorovné, svislé, polární, rovníkové) na jednom stanovišti nebo tělese. Číselník mohou mít na různých druzích ploch (rovinných, válcových, kulových, obecných). Mohou být na vypouklých plochách nebo v dutinách. Jejich vzájemnou kombinací lze vytvořit vícenásobných slunečních hodin nespočetné množství. Na pevných stanovištích se vyskytují nejčastěji svislé hodiny. Z tohoto důvodu lze vícenásobné sluneční hodiny spatřit nejčastěji na zdech budov, zpravidla ve dvojicích. Pak bývají označovány jako párové nebo rohové. Můžeme je nalézt na rozích budov nebo na vnitřních zdech (dvorany, atria). Dle toho, jak byla budova orientována při stavbě, mohou být orientovány do základních světových stran nebo vůči nim natočeny. Činnost vodorovných slunečních hodin na volném prostranství není ničím omezena. Jak je patrné z následujícího obrázku, rozsah jejich pracovní činnosti během dne je vymezen okamžiky východu (na obrázku levá mezní čára) a západu Slunce (pravá mez). Ludmila Marečková Sluneční hodiny 10

11 Svislé (nástěnné) hodiny fungují jen tehdy, svítí-li na stěnu Slunce. Například jižní zeď je osvětlena, svítí-li slunce z východního až západního směru. V pravé poledne (místního času) svítí slunce vždy z jižního směru. Pro ostatní hodiny se úhel, měřený ve vodorovné rovině, pod kterým slunce svítí na zeď (azimut slunce), mění v závislosti na roční době. Díky tomu se rozsah činnosti nástěnných hodin mění v závislosti na ročním období. Pro základní orientace hodin (J, V, Z) vůči světovým stranám je rozsah jejich činnosti během dne (v zeměpisných šířkách 50 ) patrný z obrázků. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 11

12 Kromě již známých mezí (východ a západ Slunce) jsou zde omezení daná azimutem příslušné stěny. V závislosti na orientaci zdi se poloha mezí pro okamžiky, kdy na stěnu s příslušným azimutem svítí slunce, mění. Jaký by byl rozsah činnosti hodin na zdi orientované k jihozápadu je patrné z dalšího obrázku. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 12

13 Jedním z důvodů použití vícenásobných nástěnných hodin je možnost použít (ve slunných dnech) vždy alespoň jedny z nich. Příkladem vícenásobných nástěnných hodin je trojice hodin s orientací do základních světových stran, kterou lze spatřit v atriu obecního úřadu (kdysi klášter) v Benešově. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 13

14 Čtyři číselníky jsou umístěny na podstavci sochy Jana Nepomuckého v Dobřívi (okres Rokycany). Ludmila Marečková Sluneční hodiny 14

15 Čtveřice hodin, s orientací vůči základním světovým stranám natočenou, se nalézá v Praze na dvou místech. Jedny jsou na hřbitově v Malvazinkách a druhé v Kinského zahradě na Smíchově. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 15

16 Sluneční hodiny se vyskytují v párech na řadě míst, například v Kladrubech (okres Pardubice), Ratibořicích (okres Náchod). Další dvojici hodin můžete vidět na rohu Malostranského náměstí a Tomášské ulice. V bývalých klášterech a palácích lze spatřit na jedné zdi i několik slunečních hodin s různými druhy času, kalendářními údaji (kalendárium), astronomickými údaji (azimut či výška Slunce, délka dne a noci) a podobně. Například v Břevnovském klášteře v Praze jsou na jižní stěně dvoje hodiny. Zatímco levé ukazují počet hodin od západu Slunce, pravé ukazují počet hodin od východu Slunce. (Obojí ukazují rovněž poloorlojní čas.) Ludmila Marečková Sluneční hodiny 16

17 Nejvíce slunečních hodin na shodné zdi je v České republice v klášteře premonstrátů v Praze na Strahově. Na jižní zdi je vedle sebe šestero hodin. Kombinaci pěti svislých a rovníkových hodin je možno spatřit v Moravské Třebové, na nádvoří zámku. Kombinace různých typů slunečních hodin na jednom tělese se u nás mnoho nevyskytují. Nejznámější jsou hodiny z kolonády ve Františkových Lázních. Z jižní strany jsou umístěny číselníky vodorovných, svislých a ve dvou dutinách polárních hodin. V dalších dvou dutinách je východní a západní číselník. Ze severní strany jsou viditelné číselníky rovníkových hodin. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 17

18 Za povšimnutí stojí, že pouze u horních rovníkových hodin je třeba jako ukazatel tyčka. V ostatních případech je ukazatelem hrana masívu hodin. Někdy jako vícenásobné hodiny bývá označován číselník s několika systémy hodinových čar. HISTORICKÝ SKVOST V MORAVSKÉ TŘEBOVÉ Sluneční hodiny v Moravské Třebové patří do první desítky nejstarších hodin v České republice. Jsou zapsány v seznamu nemovitých památek jako ojedinělá památka hodin pultového typu. Svým vzhledem totiž připomínají řečnický pult. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 18

19 Pocházejí, jak udává letopočet na jejich jižní straně, z r Jsou vyrobeny z místního pískovce. Od svého vzniku prošly bohatou historií. V r. 1763, viz letopočet na severní straně, byly opraveny. Renovaci řídil farář Georg Beyer. Od té doby zřejmě chátraly. Postupně se ztrácely stínové ukazatele. Působením povětrnostních vlivů se snižovala čitelnost čar a symbolů. Skončily jako součást zdi, zakryty omítkou. Válečný rok 1916 jim přinesl opět zaslouženou pozornost. Tehdy byly nalezeny a došlo možná i k jejich rekonstrukci. Vlastní těleso hodin bylo při instalaci hodin v parku umístěno na podstavec tvaru hranolu (spodní díl). Rozmístění číselníků na jednotlivých stěnách je patrné z náčrtu. Dle historických pramenů předal farní úřad hodiny zdejšímu muzeu v roce Jako nejvhodnější bylo zvoleno umístění v parku před muzeem. Zde stávaly od tohoto roku až do 90. let. Protože byly poničeny při neodborném kácení stromů v parku, bylo jejich torzo uschováno v prostorách zámku pro případnou rekonstrukci. Vzhledem k nedostatku finančních prostředků se jejich renovace posunovala a v Knize (katalogu) "Sluneční hodiny na pevných stanovištích" byly vysloveny obavy, že na tyto hodiny budeme jen vzpomínat. Postupné chátrání hodin je patrné z fotografií pořízených památkovým ústavem v Pardubicích. První foto zachycuje celistvé a neporušené hodiny v roce V roce 1985 bylo pořízeno foto pro zdokumentování poničeného stavu. Fotograf pouze naskládal díly na sebe bez ohledu na správnost. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 19

20 1. ROVNÍKOVÉ HODINY Jsou umístěny na horní šikmé ploše směřující k severu. Jejich název vychází z toho, že plocha číselníku je rovnoběžná s rovníkem. Vůči horizontální rovině má sklon 40 15'. Stínový ukazatel, kolmý k ploše číselníku, je umístěn přibližně uprostřed plochy číselníku. Hodinové čáry se sbíhají k patě ukazatele. Číslice pro jednotlivé hodiny v rozsahu od 4. ranní do 8. večerní udávají poloorlojní čas. Jsou umístěny ve stuze tvaru soustředných kružnic. Půlhodiny jsou vyznačeny ryskami mezi číslicemi. Vzhledem ke sklonu číselníku fungují pouze od jarní do podzimní rovnodennosti. 2. SEVERNÍ HODINY Ludmila Marečková Sluneční hodiny 20

21 Okolo horního okraje číselníku je umístěn nápis "RENOVATUM 1763". Ranní část číselníku (vpravo) obsahuje pouze hodinové čáry pro 4., 5. a 6. hodinu. Večerní část (vlevo) obsahuje hodinové čáry pro 6., 7. a 8. hodinu. Ukazatel byl vetknut šikmo vzhůru a podepřen vodorovnou opěrou. Číslice 49, umístěná ve střední části číselníku, udává přibližně zeměpisnou šířku stanoviště ve stupních. 3. VÝCHODNÍ HODINY Stínový ukazatel je vetknut kolmo k ploše číselníku. Jeho konec opatřený kuličkou ukazuje tři druhy času: poloorlojní hodiny s hodinovými čárami a arabskými číslicemi 7 až 11 v horní části číselníku (bývaly vyznačeny červeně); část vlevo od ukazatele s odpovídajícími číslicemi 4, 5 chybí, hodiny počítané od východu Slunce s hodinovými čárami (zleva doprava šikmo dolů) a číslicemi 1 až 6 (bývaly vyznačeny modře), hodiny počítané od západu Slunce s hodinovými čárami (shora dolů mírně šikmo zleva dolů) a číslicemi 9 až 18 (bývaly vyznačeny zeleně). Červenými čárami byly navíc vyznačeny vstupy do jednotlivých zvířetníkových znamení. Historické prameny uvádí, že barevnost čar byla doplněna při jejich renovaci pro rozlišení různých časových systémů. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 21

22 4. SPODNÍ JIŽNÍ HODINY Číselník má tvar kruhu. Nad patou šikmého ukazatele je uveden letopočet jejich vzniku Ve stuze tvaru soustředných kružnic jsou číslice pro poloorlojní čas a půlhodinové rysky. Druhý časový systém používá šikmé čáry směřující šikmo zleva dolů směrem doprava, zřejmě pro hodiny počítané od západu Slunce. Historické prameny blíže tento číselník nepopisují. 5. HORNÍ JIŽNÍ HODINY Obdobně jako u východních hodin jsou na číselníku hodinové čáry pro tři druhy času. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 22

23 Paprskovitě se sbíhající hodinové čáry k patě kolmého ukazatele jsou v horní části číselníku zleva doprava popsány číslicemi 1 až 8 ve střední části číselníku. Údajně se jednalo o temporální hodiny. Hodinové čáry a odpovídající číslice byly vyznačeny žlutě. Červenými čárami byly opět vyznačeny vstupy do jednotlivých zvířetníkových znamení. Na levém a pravém kraji číselníku jsou umístěny příslušné znaky zvěrokruhu. Pro období od do se užívalo levé strany, v období od do se užívalo pravé strany. Kolmý ukazatel měl délku 12,4 cm. Hodiny počítané od západu Slunce (šikmo dolů zleva doprava) s číslicemi 14 až 24 a příslušná čísla byly vyznačeny zeleně, hodiny počítané od východu Slunce (šikmo dolů zprava doleva) s číslicemi 1 až 10 (umístěny v horní části) a příslušná čísla byly vyznačené modře. 6. ZÁPADNÍ HODINY Provedení číselníku je obdobné vzhledu východních hodin. Hodinové čáry tentokrát směřují šikmo zleva dolů směrem doprava. Na číselníku jsou opět vyznačeny tři druhy času: poloorlojní hodiny s arabskými číslicemi 4 až 11, vyznačené černě, hodiny počítané od východu Slunce s číslicemi 6 až 14 vyznačené modře, hodiny počítané od západu Slunce s číslicemi 18 až 24 vyznačené zeleně. Vstupy do jednotlivých zvířetníkových znamení byly vyznačeny červenými čárami. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 23

24 POLÁRNÍ PRSTENCOVÉ (armilární) Jsou to hodiny, které sestávají z jednoho či více prstenců. Číselník je umístěn na prstenci soustředném se stínovým ukazatelem. Hodinové čáry jsou na prstenci rovnoměrně rozmístěny. Pro instalaci hodin pak stačí umístit na vodorovnou plochu a zorientovat severojižním směrem. VODOROVNÉ HODINY Jsou určené k montáži na vodorovnou plochu. Pro instalaci hodin je třeba zajistit aby číselník ležel na vodorovné ploše, navíc musí být zorientován severojižním směrem. Pokud souhlasí zeměpisná šířka stanoviště na kterém budou hodiny umístěny se zeměpisnou šířkou pro kterou byly navrženy, pak máte vyhráno. Pokud ne, pak budou sloužit jako dekorace. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 24

25 HODINY NA KACHLI Hodiny lze zakoupit ve formě nástěnných na různě velikých kachlích. Takové hodiny můžeme vidět jak u nás, tak v cizině Hodiny jsou zpravidla navrženy pro jižní stěnu a konkrétní stanoviště (zeměpisné souřadnice). Pokud by byly dobře navrženy, bylo by je možno použít na jižní zdi v zemi, kde byly zakoupeny. Jenže ona neplatí ani ta první podmínka. Většina kachlíků má číselník gnómonicky chybný. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 25

26 ZEMĚPISNÁ ŠÍŘKA A SLUNEČNÍ HODINY Chyby vzniklé umístěním slunečních hodin na jinou zeměpisnou šířku, než na jakou byly vyrobeny. Pro instalaci polárních prstencových a vodorovných hodin je třeba zajistit vodorovnou plochu a hodiny na ní zorientovat severojižním směrem. Tak je zajištěn sklon ukazatele pod úhlem vůči vodorovné rovině shodným se zeměpisnou šířkou stanoviště pro které byly hodiny navrženy. V principu mohou nastat tři možnosti: - a - sklon ukazatele je shodný se zeměpisnou šířkou stanoviště - b - hodiny jsou dovezeny z místa s menší zeměpisnou šířkou, sklon číselníku je třeba zvětšit o rozdíl zeměpisných šířek - c - hodiny jsou dovezeny z místa s větší zeměpisnou šířkou, sklon číselníku je třeba o rozdíl zeměpisných šířek zmenšit V prvním případě se hodiny instalují přímo na vodorovnou plochu. V případech b) a c), kdy se zeměpisné šířky stanovišť liší, se číselník (u polárních prstencových základna) podkládá při instalaci klínkem tak, jak je naznačeno na obrázku. Jiná situace je u nástěnných hodin. Zde by asi málokoho napadlo měnit sklon ukazatele podkládáním klínkem (i když je to také možné). Jaká vznikne chyba použitím hodin na jižní zdi pro stanoviště s odlišnou zeměpisnou šířkou je vidět na dalším obrázku: Ludmila Marečková Sluneční hodiny 26

27 Při správně zorientovaném ukazateli ukazují hodiny na jižní stěně přenesené z jiné zeměpisné šířky jen přesně 6. hodinu ranní i odpolední a pravé poledne. Ostatní časové údaje jsou nepřesné. Pokud bychom pouze přenesli jižní číselník v rámci České republiky, budou odchylky malé - viz další obrázek Snad kromě kostelů je málokterá zeď orientována přesně na jih. Nyní si ukážeme pro shodné stanoviště, jak by měl vypadat číselník pro různé azimuty stěn. Aby obrázek byl ještě přehledný, jsou v něm porovnávány jen 3 číselníky. Jižní, natočený o 10 a o 20. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 27

28 Z obrázků si lze představit jaká je "přesnost" číselníku navrženého sice pro správné stanoviště, ale pro odlišný azimut stěny. Pro výše uvedené azimuty, při správně instalovaném ukazateli v naší zeměpisné šířce kromě dvanácté hodiny je ještě celkem přesná 11. hodina. Rozdíly se jak směrem k dopoledním hodinám, tak k odpoledním hodinám zvyšují. V krajních částech číselníku jsou odchylky již větší než 1 hodina. V případě, že si někdo nainstaluje jižní hodiny navržené pro odlišnou zeměpisnou šířkou na obecně orientované zdi u nás, oba vlivy se sečtou. Jak mohou být takové hodiny "přesné"? Hodiny mohou v takovém případě posloužit pouze jako dekorace. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 28

29 PŘESNOST SLUNEČNÍCH HODIN Hodnoty rozdílu mezičasem udávaným slunečními hodinami a časem našich hodinek se během roku mění. Rozdíl popisuje: ČASOVÁ ROVNICE Na vodorovné ose jsou měsíce (a dny) v roce. Na svislé ose jsou časové rozdíly mezi pravým slunečním časem a středním (rovnoměrně plynoucím). Čtyřikrát do roka (15. dubna, 14. června, 31. srpna a 24. prosince) je časová rovnice rovna nule. Tehdy jsou časové údaje slunečních hodin a rovnoměrným časem našich hodinek shodné. Kladné hodnoty ( a ) znamenají, že čas měřený slunečními hodinami předbíhá rovnoměrný čas našich hodinek a záporné hodnoty ( a ) naopak, že se údaj slunečních hodin zpožďuje. Dalším důvodem, proč se časový údaj odečtený ze slunečních hodin od údaje našich hodinek liší, vzniká tím, že sluneční hodiny zpravidla udávají pravý sluneční čas místního poledníku. Údaj našich hodinek naopak vychází z pásmového času, tj. času odpovídajícím času středního poledníku daného pásma (u nás poledník 15 východně od Greenwiche). Jednotlivé okamžiky (východ, pravé sluneční poledne či západ Slunce) na stanovištích východně od tohoto poledníku nastávají dříve (např. v Českém Těšíně o 13 minut), na stanovištích západně nastávají později (v Aši o 11 minut). LETNÍ ČAS A SLUNEČNÍ HODINY V období letního času se k času odečtenému na slunečních hodinách musí připočítat jedna hodina. VLIV ZEMĚPISNÉ DÉLKY (PŘEPOČET) Sluneční hodiny se většinou konstruují pro místní poledník. Vaše hodinky ukazují středoevropský čas, tedy vlastně čas 15. poledníku (v zimě, a to ještě přibližně). To znamená, Ludmila Marečková Sluneční hodiny 29

30 že pro každý stupeň zeměpisné délky na východ si musíte od času slunečních hodin odečíst 4 minuty, a jste-li od 15. poledníku západně, musíte na každý stupeň tyto 4 minuty přičíst. Slůvko přibližně znamená, že zdánlivý pohyb Slunce po obloze není zcela rovnoměrný, a tak astronomické poledne, kdy je Slunce na obloze nejvýše, nastává podle vašich hodinek někdy před dvanáctou hodinou, někdy po ní. Pro praktické použití v dnešní době se proto používá rovnoměrně plynoucí čas střední, který v podobě pásmového středoevropského času (což je vlastně střední čas pro 15. poledník) ukazují i ty vaše hodinky. Slunce se jím ovšem neřídí, a stejně tak i sluneční hodiny, které ukazují tzv. čas pravý. Rozdíl od času středního v závislosti na konkrétním datu někdy nemusí být velký, jindy může činit i čtvrt hodiny. Naši předkové se složitostí časové rovnice nezabývali dobu mezi východem a západem Slunce klidně rozdělili na 12 hodin, a tak měli v létě hodiny delší, v zimě kratší a určitě jim to i vyhovovalo. SLUNEČNÍ HODINY V UMĚNÍ A V ARCHITEKTUŘE Dříve byly sluneční hodiny umísťovány na významných místech zámky, kostely, kláštery, zájezdní hostince apod. Byly zpravidla výsadou bohatých nebo učených. Mohou být umístěny i na sloupku nebo na zemi, zdi, chodníku, v parku, veřejném prostranství apod., s jedním či vícenásobným rovinným číselníkem, s údaji časovými (místní čas, časy na různých polednících) i kalendářními (křivky pro konkrétní datum nebo pro vstup do zvířetníkového znamení).. ZÁNIK A OBNOVA HODIN Sluneční hodiny patří mezi neprávem opomíjené památky umu tehdejších zhotovitelů. Ti měli jak hluboké teoretické znalosti (astronomie, matematika a další vědy), tak výtvarné a řemeslnické schopnosti. Výsledky jejich činnosti byly dokumentovány v historických pramenech velmi ojediněle. Jedním ze soupisů starých slunečních hodin je práce E. Zinnera, který v letech 1923 až 1940 podnikal za hodinami cesty po celé Evropě. Ve své práci "Alte Sonnenuhren an europäischen gebäuden", vydané v r ve Wiesbadenu uvádí v Čechách celkem 23 hodin. Dalším zdrojem zpráv o slunečních hodinách jsou novinové články. Například Jana B. Parmy: Za slunečními a měsíčními hodinami. (Lidová demokracie, ) Zatímco některé z významnějších zanikly (vila Portheimka v Praze na Smíchově), některé byly restaurovány (na radnici v Brně, na zámku v Litomyšli, v Českém Krumlově ) a na místě jiných byly zhotoveny nové (Ledburská zahrada v Praze na Malé Straně ) Ludmila Marečková Sluneční hodiny 30

31 Za hodnotné jsou zpravidla považovány staré sluneční hodiny z doby do poloviny 19. století. Zatímco některým byla věnována pozornost a byly restaurovány, jiné zanikly zubem času, neporozuměním, či z jiných důvodů. Na příkladu párových hodin z r na budově tzv. Kavalierhausu příslušející k zámku v Ratibořicích lze spatřit odlišný stav hodin zřejmě v důsledku odlišné péče o ně. Jihovýchodní číselník, který je viditelný z parku, je zachovalejší. Jihozápadní číselník není z parku viditelný, proto bývá návštěvníkům Ratibořic ukryt. Pokud hodiny nejsou včas restaurovány zaniknou. Při restaurování hodin je nutné, aby restaurátor nepřistupoval k obnově bez znalosti teorie slunečních hodin. Jak uvádí na několika příkladech Bedřich Polák v článku "Několik připomínek k restaurování slunečních hodin", uvedeném v časopise Památky a příroda, č. 7 v r. 1982, bez studia gnómonické literatury nebo pomoci znalce, dochází při obnově k poškození hodin a tím ke znehodnocení památky. Například obrazy rovnoběžek příslušejících vstupu do znamení zvěrokruhu mají správně tvar hyperbol a obraz rovníku tvar přímky. V řadě případů lze na číselnících spatřit na jejich místě jiné tvary. V případě, že se na číselníku hodin před jejich obnovou vyskytují gnómonické chyby, zůstává na rozhodnutí restaurátora, zda bude zachována historická věrnost nebo naopak obnovena gnómonická správnost. V případě hodin na bývalém zámku v Hořicích se lze jen dohadovat jaká byla jejich původní podoba, respektive, zda nesprávný tvar obraz u rovníku a obratníků vznikl teprve při některé z restaurací. VÝLET ZA SLUNEČNÍMI HODINAMI Jednou o víkendu přišel táta s nápadem, že se půjdeme podívat na některé pražské sluneční hodiny. Na internetu jsme si našli souřadnice všech slunečních hodin v okruhu patnácti kilometrů od Václavského náměstí, a tak jsme dobili baterie do GPSky a zadali souřadnice. Popojížděli jsme autem a vždy když byly nablízku hodiny, tak jsme vylezli, a trochu si protáhli nohy. První jsme se jeli podívat na hodiny u kina Galaxie, kam celkem často chodíme, takže jsem se divila, že jsem si jich už dříve nevšimla. Když jsme dorazili, zjistila jsem, že jsou na podstavci spolu se sochou od Olbrama Zoubka. O té soše jsem věděla, protože se mi už dlouho líbila, ale že díky sloupku a vydlážděným číslům to jsou zároveň sluneční hodiny jsem si nikdy nevšimla. Když jsme si je prohlédli, táta nás vyfotografoval a šli jsme k autu. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 31

32 Druhou zastávku jsme udělali v Břevnovském klášteře (viz. strana 16). Procházeli jsme se po parku a hledali čtvery hodiny. Na návodu jsme měli napsáno, že troje jsou ve vnitřním dvoře, a jedny jsou v chodbě, kde se zrcadlem u dveří odráží světlo na strop. Ty na nádvoří jsme našli, ale do chodby jsme se nedostali, což je škoda, protože by mě zajímalo, jak fungují a vypadají. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 32

33 Zvedli jsme kotvy, a vydali jsme se na Petřín, před hvězdárnu M.R.Štefánika. Hodiny před hvězdárnou jsou asi nejsložitější, co jsme ten den viděli, taky se nám líbilo, že jsme je nemuseli hledat. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 33

34 Prošli jsme se parkem, a zamířili k autu. Dál naše cesta směřovala do Strahovského kláštera, a abychom se prošli, tak jsme auto nechali až vedle Keplerova gymnázia. V Praze zrovna v tu dobu všechno kvetlo, a tak jsme šli pomalu a prohlíželi si domy, stromy a záhony. Když jsme se ale dostali k refektáři a ptali se na tamější hodiny u pokladny, zjistili jsme tak, že se k nim dnes bohužel nedostaneme. Cestou k autu jsem se dívala do návodu, a zjistila jsem, že na Pohořelci, na náměstí, kde jsme právě byli, mají být na dvorku jednoho domu další, naše poslední hodiny. Dveře do dvora byly otevřené, a tak jsme se dostali na krásný starý dvorek, kde byly balkóny postavené na trámech. Když jsme prošli kolem kůlen, na protější zdi jsme spatřili už dost zničené hledané sluneční hodiny. Potom jsme se už všichni shledávali moc unavenými, a tak jsme jeli domů. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 34

35 Pár týdnů potom jsme jeli na brusle do Stromovky, a řekli si, že využijeme příležitosti vyfotit sluneční hodiny před pražským Planetáriem, kam v zimě často chodíme do sálu Cosmorama. Vodorovné hodiny jsme vyfotografovali, zuli brusle a šli si házet na louku létajícím talířem. Další hodiny jsme viděli náhodou v Mikulášovicích, cestou z nejsevernějšího místa ČR, kde jsme hledali geocache. Měli jsme proto sebou GPS, takže víme, že Mikulášovice mají souřadnice N 50,965 a E 14,364. Bylo to prvního května přesně v pravé poledne podle středoevropského letního času, jak je vidět na fotografii na titulní straně. Tyto údaje by měly stačit k určení, zda dvojité sluneční hodiny na kostele ukazují správně. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 35

36 ZÁVĚR Tato práce vám může posloužit jako inspirace ke zhotovení slunečních hodin, nebo k výletní cestě třeba na víkend. V příloze a na různých internetových stránkách jsou vypsány sluneční hodiny v okolí Prahy. My jsme si výlet Prahou za slunečními hodinami užili, jak jste si určitě přečetli v poslední kapitole. SUMMARY People measure time using the Sun from the old ages. Sun dials show the sun time which is different from our central European time. Sun time runs irregularly because the Earth turns around the Sun with different speed over the year. Sun dials are on many houses, towers and churches. I have seen many of them on our trips with my family. I made several photographs myself. I chose writing about sun dials because I like how they look. I think sun dials are also about art not only about geography and physics. Lidé měří čas s použitím Slunce od dávnověku. Sluneční hodiny ale ukazují sluneční čas, který se liší od středoevropského času. Sluneční čas je totiž nerovnoměrný, protože Země obíhá kolem Slunce různou rychlostí v různém období roku. Sluneční hodiny jsou na mnoha domech, věžích a kostelech. Mnoho z nich jsem viděla na výletech s rodiči. Některé fotografie jsem pořídila sama. Chtěla jsem napsat práci o slunečních hodinách, protože se mi líbí. Myslím si totiž, že sluneční hodiny nejsou jen o fyzice a zeměpisu, ale také o výtvarném umění. Ludmila Marečková Sluneční hodiny 36

37 ZDROJE SEZNAM PŘÍLOH Seznam slunečních hodin v okruhu 15 km od Václavského náměstí v Praze, podle databáze serveru Sluneční hodiny v České republice a na Slovensku ze dne Ludmila Marečková Sluneční hodiny 37