Солнечные часы история инструмента

История

Первым астрономическим инструментом были солнечные часы. Они появились, вероятно, также давно, как и колесо, и так же как у колеса, у солнечных часов нет изобретателя. Первые солнечные часы — это гномон: палка, воткнутая в землю. Примерно измерить время можно по длине тени, например, просто измеряя ее «в ступнях» (отголоски подобного способа ощущаются до сих пор при определении времени намаза асра). Аналогичная неопределённость с «временем и местом»: возможно, уже в V тысячелетии до нашей эры пользовались тенью посоха для оценки времени, и это могло происходить везде, где с этим посохом ходили.

Более системно к измерению времени стали относиться позже, примерно в середине III тысячелетия, и произошло это в Шумере, Египте, а возможно и в Китае, где появились первые специально изготовлявшиеся солнечные часы и, тем самым, возникла гномоника — прикладная наука о расчёте, конструировании и изготовлении гномонов и солнечных часов — и более общая горология «Г» здесь фрикативное на самом деле — дисциплина, охватывающая всё часовое дело и практику измерения времени. Археологи обнаруживают в этих регионах солнечные часы разных типов: основанные на гномоне, горизонтальные и вертикальные, а также подзабытые ныне L-образные и их наследники — пирамидальные или клинообразные часы.

L-образные солнечные часы представляют собой длинную горизонтальную планку, на конце которой перпендикулярно закреплён короткий брусок, так что инструмент похож на положенную на бок латинскую букву L. Он устанавливается на ровную горизонтальную поверхность так, чтобы тень бруска падала на измерительную планку с отметками: брусок выполняет роль гномона, а по длине тени определяется время. Подобные часы были найдены в Египте: первый 23-х сантиметровый датируется временем после 1500 года до н. э. (по другим сведениям, 1479—1425 гг), другой 30-ти сантиметровый — между 1000 и 600 гг. до н. э. Таким образом, это были мобильные переносные инструменты. Так же в гробнице Сети I обнаружена схема таких часов с их описанием (1306 — 1290 гг.). L-образные часы не отличаются точностью, поскольку не учитывают сезонного изменения высоты солнца над горизонтом, но в высоких широтах работают лучше, и видимо, удовлетворяли нужды пользовавшихся ими жрецов.

Развитием идеи были пирамидальные солнечные часы; в них тень гномона падает не на горизонтальную плоскость, как в L-часах, а на ступени пирамиды (или лучше сказать, пирамидки, потому что это были тоже переносные инструменты). Длинная плоскость превратилась в короткую наклонную лестницу — это сделано не столько компактности ради, сколько точности для: погрешность таких часов ниже, она оценивается примерно в полчаса. Вероятно, о таких часах упоминается в Библии: есть и другие гипотезы, например, по ступеням дворца прыгал солнечный зайчик, проходивший через отверстие в крыше

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.

Исаия 38:8

Кстати говоря, деление суток на 24 часа освоили египтяне (хотя здесь несомненно чувствуется влияние месопотамской арифметики), а затем эта практика распространилась. Точнее, устанавливались 12 ночных и 12 дневных часов (у греков они потом назывались хоры или оры, ὧραι); в зависимости от времени года (склонения солнца) продолжительность часов менялась, но это не слишком мешало.

Клинообразные часы — вариант пирамидальных, но вместо лестницы в них плоскость, а вместо ступеней — отметки.

В Месопотамии, кажется, больше практиковали часы-гномоны, а позже изобрели солнечные часы с вогнутой поверхностью. Именно у вавилонян со сложными часами познакомились греки.

Греко-римские солнечные часы

Нам привычны плоские часы с наклонным гномоном, направленным на полюс Мира; но древние плоские часы были с вертикальным гномоном, потомком пастушьего посоха, и размеченным на равные сектора циферблатом. Они обладали невысокой точностью. Так что сначала появились в Вавилоне, а затем получили развитие в Греции более точные солнечные часы других конструкций. Они получившие общее название греко-римских. Первыми такими часами стали сферические часы.

Эволюция солнечных часов связана с формой кадрана — поверхности, по которой перемещается тень гномона:

1. сначала она была плоской,
2. затем в Вавилоне появились часы со сферическим кадраном, которые и позаимствовали греки,
3. потом появились другие варианты вогнутых кадранов, требовавшие определённых математических расчётов,
4. и наконец, гномика вернулась к плоским часам на другом уровне: со сложной часовой сеткой, требовавшей должного математического уровня и астрономических знаний.

Предположительно (В.Н. Пипуныров, «История часов»), греки знали солнечные часы в VI до н.э. и это были простые гномоны. Возможно, Фалес Милетский познакомился с гномикой, путешествуя по Египту, хотя свидетельств тому нет. Диоген Лаэрский в труде «О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов» пишет об ученике Фалеса Анаксимандре Милетском (611 — 546 до н. э) как об изобретателе гномона вообще и гномона-часов:

Он же первый изобрел гномон, указывающий солнцестояния и равноденствия, и поставил его в Лакедемоне на таком месте, где хорошо ложилась тень …, а также соорудил horoskopual [солнечные часы — ?].

Диоген Лаэрский, «О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов», II, 1

По поводу слова horoskopual есть разные мнения: солнечные часы-гномон, часовая разметка кадрана или продвинутые часы со сферическим кадраном, что мне кажется слишком оптимистичным по срокам.

Витрувий

Существует всего три оригинальных сообщения античных авторов об истории солнечных часов, включая цитированного Лаэртского. Геродот в своей «Истории» ограничивается одним предложением: «полос» и «гно­мон», так же как и деле­ние дня на 12 частей, элли­ны заим­ст­во­ва­ли от вави­ло­нян Геродот, «История», II, 109 (тут даже не о часах, а только о гномоне и «полосе» — ось, полюс: значение этого термина непонятно в данном контексте, считать его названием сферических часов, по-моему, безосновательно).

Чуть более развернуто пишет античный архитектор Витрувий. В девятой книге работы «Десять книг об архитектуре» восьмую главу он посвящает солнечным и водяным часам, но на солнечные выделяет только один абзац, в которых перечисляет их типы и приводит имена изобретателей.

[1] Полукружие, выдолбленное в призме и срезанное по высоте полюса, изобретено, говорят, халдеем Беросом; чашу или [2] полушарие изобрел Аристарх Самосский, и он же — [3] диск на плоскости; [4] паука — астроном Евдокс, а иные говорят — Аполлоний; [5] плинт или кессон, подобный поставленному в цирке Фламиния, — Скопин Сиракузский; [6] προς τα ιστορουμενα — Парменион; [7] προς παν κλίμα — Феодосии и Андриад; Патрокл изобрел [8] пелекин, Дионисодор — [9] конус, Аполлоний — [10] колчан. Как упомянутые выше, так и еще многие изобрели и другие виды часов, каковы, например, [11] конический паук, [12] конический плинт и [13] антиборей. Также многие описали, как делаются подобного же рода дорожные [14] висячие часы. С установками этих часов всякий желающий может познакомиться по сочинениям этих писателей, лишь бы только он умел вычерчивать аналеммы.

Витрувий, «Десять книг об архитектуре», кн. IX, VIII, 1

Hemicyclium excavatum ex quadrato ad enclimaque succisum Berosus Chaldaeus dicitur invenisse. scaphen sive hemisphaerium Aristarchus Samius, idem etiam discum in planitia. arachnen Eudoxus astrologus, nonnulli dicunt Apollonium. plinthium sive lacunar, quod etiam in circo Flaminio est positum, Scopinas Syracusius, πρὸς τὰ ἱστορούμενα Parmenion, πρὸς πᾶν κλίμα Theodosius et Andreas, Patrocles pelecinum, Dionysodorus conum, Apollonius pharetram, aliaque genera et qui supra scripti sunt et alii plures inventa reliquerunt, uti conarachnen, conicum plinthium, antiboreum. item ex his generibus viatoria pensilia uti fierent plures scripta reliquerunt. ex quorum libris si qui velit subiectiones invenire poterit, dummodo sciat analemmatos descriptiones.

В Википедии в статье об истории солнечных часов так и говорится, что Витрувий описал 14 типов солнечных часов. Как мы видим, не столько «описал», сколько «упоминает», но сейчас мы познакомимся с ними поближе. Правда, прядок у нас будет другой, потому что я не слишком доверяю Витрувию. Судя по всему, он собрал из разных источников информацию о часах, не слишком её проверяя и структурируя. У него собраны вместе и виды часов, и их отдельные конструктивные детали, и назначение.

Полусферические («чаши»)

[2] чашу или полушарие изобрел Аристарх Самосский

Общепризнано, что первые продвинутые часы, с которыми познакомились греки у своих восточных соседей, были полусферические часы; греки называли их гемисфера (ну и сейчас их тоже так называют). Кадран таких часов имеет вогнутую форму, форму сферы. Вообще, все солнечные часы с вогнутым кадраном называются скафис (σκαφίς — что-то вогнутое: чаша, таз, корзинка, лодка), так вот гемисфера — самый простой скафис. Первоначально этот термин применялся именно к гемисфере, но с появлением других видов часов с вогнутым кадраном распространился и на них.

Часы-гемисфера — это реальная полусфера с горизонтальным срезом, выдолбленная в каменном основании. Математически кадран таких часов гомотетичен видимой части небесной сферы относительно своего центра. Это значит, что тень от шарика, помещенного в центре полусферических часов будет равномерно двигаться по их внутренней поверхности, что сильно упрощает разметку часовых линий: достаточно провести дуги через полюса Мира, это и будут часовые линии. Постольку повесить без опоры шарик в центре полусферы проблематично, использовали гномон, длиной равной радиусу полусферы. Его располагали вертикально в нижней точке сферического кадрана, в «надире». Конечно, не обязательно устанавливать в именно там, главное, чтобы вершина гномона была в центре сферы. Например, его можно установить горизонтально на краю чаши: так и будут поступать в других видах скафисов.

Витрувий называет изобретателем полусферических часов Аристарха Самосского (~310 — ~230 до н. э.). О биографии астронома почти ничего не известно; нет информации, что он контактировал с восточными коллегами, но возможно, работал в Александрии. С другой стороны, если верить Геродоту, элли­ны заим­ст­во­ва­ли от вави­ло­нян солнечные часы, и говорят, заслуга в этом вавилонянина Бероса. Беросс был жрецом бога Бэла в Вавилоне во времена селевкидского царя Антиоха I Сотера, и время его жизни оценивают 350/340 — 280/270 до н. э.. Из Вавилона Беросс перебрался в Грецию и открыл на о. Кос первую в греческом мире астрологическую школу, где познакомил (или популяризировал) греков с шестидесятеричной системой счисления и, возможно, ввел деление круга на 360°, первоначально, конечно, с астрономическими целями. Некоторые историки, однако, делают другие предположения о времени его жизни в разбросе от X до II в. до н.э. Если все же придерживаться общепринятых дат деятельности астронома и прислушаться мнению Геродота о вавилонском влиянии, то Беросс познакомил греков именно со скафисом-чашей простого полусферического типа, а вклад Аристарха Самосского был в чем-то другом: теоретическом обосновании, разметке часовой шкалы и т.п.

Так или иначе, время появления полусферических часов-чаш у греков конец IV — начало III в. до н. э.

Вероятно, полусферических часов классического вида было изготовлено немного, они сменились другими моделями, возможно потому, что пользоваться ими не очень удобно: нужно подойти вплотную, чтобы заглянуть в чашу и увидеть тень. Мне удалось найти фотографию единственного экземпляра, относящегося к I в. н.э.

Полукруглые

[1] Полукружие, выдолбленное в призме и срезанное по высоте полюса, изобретено, говорят, халдеем Беросом

Поскольку в суточном движении солнце никогда не забирается слишком далеко на север (только летом при восходе и закате) противолежащая южная сторона полусферических часов оказывается в мёртвой зоне и никогда не используется. Её можно спокойно срезать как раз по кругу это не большой круг, это малый круг сферы!, который описывает тень гномона в день летнего солнцестояния. В остальном конструкция часов остается точно такой же. Операция «срезания по кругу» дало название этому виду часов — «гемицикл» («гемициклиум»), что я не очень ловко перевел как «полукруглые».

Некоторое преимущество таких часов — удобство в использовании: тень можно наблюдать, не подходя к часам в плотную, и определить время с некоторого расстояния. Они несколько сложнее в расчётах при изготовлении, но чуть компактнее сферических.

Витрувий называет в своём списке гемицикл, выдолбленный в призме, первым по порядку и приписывает его изобретение вавилонянину Бероссу; тут я вижу анахронизм. Вероятно, Беросс познакомил греков с часами-чашей, самыми простыми солнечными часами полусферического типа, а гемициклы — уже следующий шаг в развитии греческой гномики. Вероятно, они вошли в практику в середине III в. до н.э. и затем использовались повсеместно. Античных солнечных часов-гемициклов археологами найдено очень много. На фотографии в заставке раздела — подобные часы из запасников Археологического музея Стамбула, я наткнулся на них случайно.

Конические и цилиндрические

Дионисодор — [9] конус

Преимущество сферических часов в математической простоте расчёта часовых линий, недостаток — в сложности изготовления. Исследования конических сечений Аполлонием Пергским (262 — 190 до н. э.) дали возможность обойти сложность изготовления сфер и использовать конические кадраны. В конических часах кадран имеет форму конуса с осью, направленной на полюс Мира; гномон горизонтален, и конец его лежит на оси конуса. Технически конический кадран сделать проще, чем сферический, и нужно быть аккуратным только с рабочей частью кадрана, вершину конуса можно скруглить для компактности, не заботясь о точности изготовления.

Как размечаются часы? В дни равноденствий солнце движется по большому кругу небесной сферы, и его плоскость сечёт конус окружностью. В остальные дни солнце движется по малым кругам небесной сферы, тень конца гномона формирует в течение дня очень широкий конус. Сечение конуса кадрана соосным конусом тени даёт… тоже окружность. Это не очевидно, но очень удобно.

Переход от сферических часов (гемисфер и гемициклов) к коническим — переход от буквального моделирования небесной сферы к геометрической проективной интерпретации, шаг к абстракции.

Витрувий называет автором конических часов Дионисодора. Известно три геометра Дионисиодора, которые могли бы быть искомым конструктором. Первый — Дионисиодор Кавнский (~250 до н. э. — ~190 до н. э.); по времени он подходит, а расстояние от Перге до Кавна сравнительно небольшое, да и занимался он близкими вопросами, что и его знаменитый современник. Второй — Дионисидор из Амиса, понтийского города, измеривший размер Земли, добравшись после смерти до её центра и разместивший в своей могиле записку следующего содержания: Я спу­стил­ся от моги­лы до наиболь­шей глу­би­ны Зем­ли — 42 тыся­чи ста­ди­ев [~7.500 км] Страбон, «География», XII, III, 16. Страбон считает свидетельство Дионисидора ненадёжным, и не смотря на точность результата, я тоже в подземном путешествии сомневаюсь. К тому же время его жизни неизвестно. Дионисидор Мессийский, на которого указывает пальцем с небо В.Н. Пипуныров в «Истории часов», жил позже Витрувия, поэтому не проходит наш фильтр. Похоже, мы должны остановить выбор на Дионисиодоре Кавнском.

В любом случае это было при жизни Аполлония Пергского, то есть в конце III в. до н.э.

Цилиндрические часы суть логическое развитие конических, их кадран имеет форму цилиндра. Витрувием они не упомянуты, хотя использовались.

Конические и цилиндрические часы сложно отличить от гемициклов, внешняя форма у них отличается мало: верхнее сечение в случае конуса — парабола, в случае цилиндра — эллипс, в случае сферы — окружность, и всё это, конечно, очень сходно. Другое отличие: часовые линии у конических и цилиндрических часов прямые, а у гемициклов — окружности, но на фронтальных фотографиях это непонятно. В авторы публикациях не всегда внимательны к этим тонкостям, поэтому иллюстрации разделены по видам часов с известной — подчас большой — долей сомнения.

Антиборей

…еще многие изобрели и другие виды часов, каковы, например … [13] антиборей.

Заканчиваем рассмотрение скафисов, солнечных часов с вогнутым кадраном. Эта конструкция довольно необычна.

Антиборей (antiboreum, «противусеверный») — солнечные часы со сферическим кадраном, время в которых указывается не тенью, а солнечным лучом, проникающим через небольшое отверстие. Геометрия таких часов несколько неудобна, потому что в них нужно заглядывать снизу, возможно их устанавливали на возвышении. Таких часов сохранилось довольно много.

Эта же идея использовалась в архитектурных решениях, когда свет проникал через купольное отверстие здания в определенное время и падал в определенное место: на вход, статую или алтарь.

Паук

[4] паука — астроном Евдокс, а иные говорят — Аполлоний; … …еще многие изобрели и другие виды часов, каковы, например, [11] конический паук,

Просто так шарик в центре скафиса, в воздухе не зависнет: нужно использовать гномон, расположенный вертикально в центре (в случае чаши) или на краю (в других скафисах) часов, и следить за кончиком его тени. Дуга, по которой двигался кончик тени делилась на 12 частей, дневных часов, через которые к полюсам проводились часовые линии. Кроме того часто проводились две дуги солнцестояний (по существу — тропики) и равноденствий (экватор). Таким образом, получалась сетка, по которой можно было определять не только время, но и примерную дату. Кроме того, могли наноситься дополнительные линии высот, по которым можно было определить высоту солнца над горизонтом: именно так Эратосфен провел измерение широты Александрии, устанавливая размер Земли:

Сиена лежит на круге летнего тропика. И если бы летнее солнцестояние в созвездии Рака происходило ровно в полдень, то солнечные часы в этот момент времени с необходимостью не отбрасывали бы тени, поскольку Солнце находилось бы точно в зените … А в Александрии в этот же час солнечные часы отбрасывают тень, поскольку этот город лежит к северу от Сиены.

Клеомед, «О круговращении небесного свода»

Подобные построения в виде сетки той или иной сложности на кадране сначала полусферических часов. а потом и других получили название паук (арахна), унаследованное впоследствии отдельной деталью астролябий.

Витрувий называет «паука» в своем списке. Однако, нет никаких оснований считать, что «паук» — какие-то специальные часы, скорее всего архитектор просто вспоминает всё, что относится к часам, смешивая типы часов и детали их конструкций. Действительно, не находится никаких упоминаний о часах-«пауках», ну, почти один автор фантазирует, что использовались часы с натянутыми нитями, похожими на паутиные ножки; бурная фантазия, конечно :, зато использование этого термина как разметки часов или детали инструментов повсеместны.

Витрувий сомневается в авторстве: с одной стороны он называет Евдокса Книдского, жившего в первой половине IV в. до н.э., а с другой — Аполлония (Перского?) второй половины III в. При том, что в это время шёл бум хорологии, диапазон очень большой. Похоже, Витрувий мог скомпилировать разные источники: в одном назывался Евдокс, нарисовавший первого паука на поверхности гемисферы, а в другом — Аполлоний, создавший через полтора века общую теорию пауков для конических сечений.

Экваториальные

он же [Аристарх Самосский] — [3] диск на плоскости

Казалось бы, в цитате речь идёт о наших старых знакомых горизонтальных солнечных часах-гномонах, известных издавна ещё до Аристарха. Но нет, Витрувий говорит об экваториальных часах.

Если кадран плоских часов разместить параллельно небесному экватору, то перпендикулярно расположенный гномон будет указывать на полюс Мира. При суточном движении тень гномона (полная тень, а не её кончик, как в случае сферических часов) будет двигаться равномерно. Это упрощает разметку: достаточно разбить круговой кадран верхней поверхности диска на 24 равных сектора по 15 градусов («ночные» секторы отмечать необязательно). Конечно, такие часы работают только летом, когда солнце находится севернее экватора и «выше» плоскости часов; но для зимы достаточно добавить гномон и соотвественную разметку с нижней стороны диска, и всё заработает. Правда, зимой, чтобы посмотреть время, придется заглядывать под плоскость часов.

Кстати говоря, такие часы легко настроить под любую широту и поэтому их можно использовать путешественникам как портативные часы.

Если доверять свидетельству Витрувия, экваториальные часы изобрёл Аристарх Самосский, примерно середина III в. до н.э., и это похоже на правду.

Как ни странно, таких самых простых часов экваториального типа археологи практически не находят. Мне удалось обнаружить уникальное упоминание таких часов, найденных в 2020 году в Херсонесе. На обеих сторонах фрагмента известняковой плитки тонкими гравированными линиями прочерчены радиальные и концентрические линии, пишет сайт херсонесского историко-архивного музея-заповедника, но приводит фотографию только одной стороны. Придётся поверить им на слово. Часы датируются III в. до н.э.

Плинтий с отверстием

[5] плинт или кессон, подобный поставленному в цирке Фламиния, — Скопин Сиракузский; … [12] конический плинт

В оригинале у Витрувия часы названы plinthium sive lacunar, и перевод Ф. А. Петровского плинт или кессон следует признать неудачным.

У каждого из трёх слов есть несколько значений, без более обширного контекста их можно произвольно варьировать, получая совершенно разный результат. Обычно plinthium переводят как пьедестал, основание, на котором стоят солнечные часы. На изобретение это явно не тянет, но некоторые исследователи все-таки считают, что Витрувий имел в виду именно эту конструктивную деталь. Тем более сложно принять за отдельное изобретение коническую форму основания: «конический плинт», упомянутый Витрувием.

Также plinthium означает плоскость солнечных часов, и действительно, в греко-римский период этот термин, плинтий, использовался именно в таком значении. В этом случае lacunar понимался как прямоугольное кессонообразное углубление в плоском плинтии-столе с небольшим бортиком по краям, на дне которого располагался кадран часов. Смысл конструкции я не понимаю (хотя читаем далее), но такие часы действительно использовались.

Единственный подобный экземпляр найден в 1878 году в центре ипподрома древнеримского города Аквилея. Итальянские исследователи выдвигают следующие аргументы в пользу такой трактовки. Во-первых, местонахождение часов на ипподроме (цирке) коррелирует с указанным Витрувием цирком Фламиния в Риме. Во-вторых, разметка часовых линий соответствуют более южным широтам, близким к Сиракузам, так что можно предположить прямое копирование неких часов Скопина Сиракузского. Наконец, приподнятый край и отверстие для стока в углу плинтия указывают, по мнению исследователей, на то, что часы использовались в качестве жертвенника.

Тем не менее, мне такая трактовка текста Витрувия представляется небезусловной, потому что, во-первых, дальше Витрувий упоминает «конический плинтий», что уже сложнее себе представить, а во-вторых, вряд ли часы-жертвенник были так распространены, что получили специальное название.

Интересную версию подсказала AI Алиса.

Вообще, plinthium означает параллелепипедальную плиту со всякими производными: пьедестал, кирпич, пол, плинтус, кубический блок, короб; lacunar — пробел, углубление, отверстие. А среди значений sive есть «пробиваться» (о свете). (На этом основании в одним исследовании plinthium sive lacunar отождествляется с антибореем.) Возможно, плинтий с отверстием представлял собой каменный параллелепипед, в котором было проделано цилиндрическое сквозное отверстие, игравшее роль кадрана. Ось цилиндра устанавливается параллельно оси Мира. К верхней точке сквозного отверстия подвешивался T-образный гномон с наклонной поперечиной так, что эта поперечина совпадала с осью цилиндра и смотрела на полюс Мира. Тогда в течение дня тень от гномона-поперечены будет двигаться по внутренней поверхности цилиндра-кадрана, отмечая время. По существу это экваториальные часы с цилиндрическим кадраном. (Очередные экваториальные часы: у нас уже были экваториальные часы с плоским диском.)

Движение тени в этой конструкции часов равномерное, что удобно для измерения астрономического времени, и неудобно, если нужно использовать неравномерные «дневные» и «ночные» часы — хоры. Таким образом, плинтий с отверстием мог применяться, когда практика неравномерных часов ушла в прошлое. Автора конструкции часов Скопина Сиракузского найти не удалось; цирк Фламиния был открыт в конце II в. до н.э., но это не означает, что и часы с отверстием были изобретены в это время. Скопина Сиракузского связывают (без прямых, впрочем, оснований) с его соотечественником Архимедом, который жил в III в. до н.э., временная неопределённость — от Архимеда до Фламиния — достаточно большая. С другой стороны мы уже встречали экваториальные часы, датированные III: вероятно, время для таких часов пришло.

Единственные древние часы подобной конструкции были найдены в эллинистической Бактрии в городе Ай-Ханум (возможно, Александрия-на-Оксе, Амударье), ныне Афганистан.

Возможно, в коническом плинте вместо цилиндрического проделывалось коническое отверстие.

Принцип полярно-направленного гномона совместно с цилиндрическим кадраном можно воплощать самыми разными способами. В VII в. в Дели астроном и математик Брамагупта спроектировал солнечные часы такого типа; гномон их представлял собой огромную «лестницу в небо», которая отбрасывала тень на цилиндрические крылья. В 1734 году конструкция была воспроизведена в обсерватории Джантар-Мантар в индийском городе Джайпуре. Наконец, модель этих часов в масштабе 1:10 была установлена в Московском планетарии. Поскольку широта Москвы (56°) больше широты Джайпура (26°) лестница соответственно круче.

Пелекин

Патрокл изобрел [8] пелекин

Еще один термин, с которым у исследователей нет единодушия.

Возьмем часы с горизонтальным плоским кадраном и вертикальным гномоном. В дни равноденствий солнце находится на большом круге небесного экватора и в течение суток движется по небу также по большому кругу, то есть в плоскости, проходящей через центр небесной сферы. Эта плоскость пересекает плоскость кадрана по прямой линии: по этой прямой и движется конец тени гномона. В дни солнцестояний (и вообще в любые дни, кроме равноденствий) солнце смещается от экватора на север или на юг и в течение суток движется по малому кругу. Тень от конца гномона в этом случае формирует широкий конус, а сечение конуса плоскостью дает гиперболу: в течение дня тень описывает гиперболу, ветви которой летом направлены на юг, а зимой на север.

Так можно отметить на кадране три линии: равноденственную прямую и две гиперболические ветки солнцестояний, отклоняющиеся от прямой в противоположные стороны на север и на юг. Осталось поделить получившуюся фигуру, схожую с песочными часами, на 12 частей, и мы получим часовые линии и грубый календарь. Греки, впрочем, видели в этой фигуре топор с двойным лезвием: πέλεκυς, пелекин (не пеликан как у Пипунырова!).

Таким образом, речь идет не о виде часов, а специальной разметке кадрана.

Есть и другое мнение, которое, впрочем, не отменяет и вышеприведенного. Существуют изображения (мозаики, фрески и барельевы), а также редкие археологические находки часов, представляющих две перпендикулярные плоскости с характерной разметкой на внутренних поверхностях. Их форма также напоминает топор, и возможно, именно такие солнечные часы назывались пелекин.

Наследником (не прямым) таких часов были, например, солнечные часы Башни Ветров в Афинах, построенной Адроником из Кирра в I в. до н.э.

Витрувий называет изобретателем часов некого Патрокла. Два Патрокла претендуют на эту роль, и оба сомнительные претенденты: оба были македонскими навархами, то есть, командующими флотами, а не астрономами, хотя почему нет? Оба они жили в III в до н.э. Обычно считают, что Витрувий имел в виду македонянина Патрокла, соратника Селевка I, исследователя Каспия. Этот претендент получил хорошее образование, обладал обширными знаниями по математике, военной инженерии и географии, мог и гномикой заниматься. Впрочем, это мог быть какой-то неизвестный нам Патрокл.

---

Мы переходим к портативным солнечным часам. Они пользовались большой популярностью в эллинистическое время.

Портативные кольцевые

[6] προς τα ιστορουμενα — Парменион;

Оставленный Витрувием без перевода термин προς τα ιστορουμενα с трудом поддается пониманию, но почему-то в редких публикациях их считают переносными часами в виде кольца. Не уверен, что Витрувий имел ввиду именно их, но такие часы действительно существовали. К сожалению схемы часов и описания к ним, которые мне удалось найти, абсолютно невнятны и понять принцип их действия можно только очень приблизительно.

Судя по всему, основу часов составляло небольшое цилиндрическое кольцо 5 — 10 см в диаметре с вращающимся внутри него вторым кольцом. На внешнем кольце наносились месячные отметки, противоположно им на внутренней стороне — часовые линии. Второе вращающееся кольцо имело небольшое отверстие, которое нужно было установить напротив отметки текущего месяца. Кольцо подвешивалось вертикально так, чтобы свет проникал в отверстие и падал на часовую шкалу, показывая время. Были вариации с использованием диска вместо одного из колец, стрелкой, как на иллюстрации в заставке, и т.п.

По понятным причинам точность таких часов была весьма невелика.

Разработку прототипа часов Парменионом относят примерно к 300 г. до н.э., но кто стоит за этим именем, неизвестно.

В источниках обсуждается кольцевые часы из Форбаха (найдены при раскопках в 1894 г.), но к сожалению, внятных фотография я не нашел. Подобные, более упрощенные, портативные часы использовались и в средние века, возможно они были переоткрыты, например, называют имя Германа Контрактуса (Hermannus Contractus, Герман Расслабленный из Райхенау), бенедиктинского монаха, жившего в первой половине XI века.

Универсальные (всеширотные)

[7] προς παν κλίμα — Феодосии и Андриад;

Термин, который использует Витрувий προς παν κλίμα означает «для всех климатов», то есть применимые в любых широтах. Можно представить разные конструкции всеширотных часов, но исследователи почему-то единодушно считают, что античный архитектор имел здесь в виду именно часы, описанные ниже: вертикальные солнечные с линейным наклонным кадраном.

Устройство универсальных часов не такое уж сложное, а вот понять, как они работают, непросто; обычным римлянам было, наверное, всё равно: работают, да и ладно, но мы попробуем разобраться хотя бы на пальцах. Без всей той стереометрии, которую видим на заставке.

Внешне часы представляют собой диск с лёгкой планкой для определения времени, перпендикулярной плоскости диска и выполненной в виде «горки»; на подножии этой горки расположен штырь-гномон. На самом деле планка не обязательно должна иметь форму вогнутой горки: она может быть и прямая наклонная и даже просто L-образная как у египтян, но «горка» — и практично, и красиво. На обратной стороне часов обычно указывались для справки широты городов или провинций. Часы подвешиваются за кольцо вертикально.

Конструкция часов несколько сложнее внешнего вида. Часы состоят из трёх деталей.


A. Внешнее кольцо с подвесом и шкалой широт: чтобы часы показывали правильное время, их нужно настроить на широту места.
B. Внутренний диск, вращающийся внутри кольца A (аналог алидады); на нём нанесен радиальный маркер, который нужно, вращая диск, установить напротив нужной широты на шкале широт кольца A. Перпендикулярно радиальному маркеру располагается сетка дат в виде двух равносторонних треугольников: чтобы часы показывали правильное время, нужно выставить дату. В треугольнике дат ось треугольника соответствует равноденствиям, стороны — солнцестояниям, зимнему и летнему и остальным зодиакальным знакам соответствуют промежуточные линии.
C. Наконец, гномон и измерительная шкала, объединенные в одну конструкцию, «флюгер». Флюгер устанавливается перпендикулярно плоскости часов и вращается на центральной оси; его нужно выставить в соответствии с датой так, чтобы стрелка в основании указывала на нужный месяц треугольной шкалы диска B.

Итак, устанавливаем широту, устанавливаем дату, и часы готовы к работе: поворачиваем их, чтобы тень от гномона падала на внутреннюю поверхность измерительной шкалы и — вуаля! — снимаем время. Но как это работает? (Дальнейшее можно безбоязненно пропустить.)

Витрувий называет два имени в качестве изобретателей таких часов: Феодосий и Андриад. Математик Феодосий Триполийский родился в Вифинии, но жил и работал в Триполи, время жизни вторая половина II в. до н. э.; занимался он вопросами сферической астрономии и вполне мог сконструировать подобные часы. Об Андриаде нам ничего неизвестно.

Колчан

Аполлоний — [10] колчан.

Солнечные часы-колчан имеют цилиндрическую форму и известны как вертикальные цилиндрические часы (не путать с цилиндрическим скафисом!). В англоязычных странах их называют пастушьими, shepherd's dial. Да, изначально это просто пастуший посох с горизонтальной ручкой, такие Г-образные часы: тень от ручки-гномона падает на трость и по длине тени определяется время. В усовершенствованном варианте цилиндр больше диаметром и на нём нанесены часовые линии, верхняя часть цилиндра с гномоном вращается и устанавливается в соответствии с датой. Для точности установки часы могли подвешиваться или имели отвес, гномон мог сниматься и храниться в полом корпусе, могли использоваться два гномона — зимний и летний — в общем, варианты разные.

Как правило, это были переносные часы. Их недостаток — привязка к широте: это часы пастухов, а не коммивояжёров.

Витрувий указывает конструктором Аполлония (Пергского?), но я думаю, пастухи ходили с крючковатыми посохами и до него. Наверное, Аполлоний только правильные линии посчитал.

Античных часов-калчанов обнаружено не так много, но такие простые переносные часы были популярны и в средневековье, и позже; их можно увидеть, например, на картинах «Послы» и «Портрет Николаса Кратцера» Ганса Гольбейна.

Переносные

Также многие описали, как делаются подобного же рода дорожные [14] висячие часы.

Мы познакомились с часами-кольцами, пастушьими часами-посохом, универсальными всеширотными часами. Все они «дорожные висячие часы» и были придуманы многочисленные модификации на этот счёт. Так что Витрувий совершенно прав, говоря о разнообразных подобного же рода часах. Они были популярны и повсеместно распространены, так что…

…Так что в качестве примера, солнечные часы-брелок, которые носил на шнурке какой-то владелец мясной лавки. Они выполнены в виде свиного окорока. Да, солнечные часы стали обиходным аксессуаром, и всякий мясник мог себе позволить индивидуальный заказ.

Итоги

Мы рассмотрели только те солнечные часы, что были упомянуты Витрувием, были и другие, например, монументальные солнечные часы и какие-то экспериментальные экземпляры в единственном экземпляре. Мы остановились на моменте, когда были изобретены экваториальные плоские горизонтальные и вертикальные часы, но говорить о них уже не будем.