ПИПУНЫРОВ ИСТОРИЯ ЧАСОВ

Азимутальные часы соединяют с горизонтальными полярны­ ми часами; эти сдвоенные часы можно устанавливать по полу­ денной линии без помощи магнитной стрелки и вообще без зна­ ния местного меридиана. Зависимость изменения часового угла от изменения азимута Солнца для каждого отдельного часа определяется дифференциальным отношением dt/dA; только при т = 0 они становятся равными друг другу.

Наилучшей разновидностью азимутальных часов являются магнитные солнечные часы. Их устанавливают на горизонталь­ ном основании так, чтобы тень гномона падала на полуденную линию часов, с которой совмещалась магнитная стрелка и пока­ зывала правильное время, так как гномон, дающий тень, пере­ двигался по оси, лежащей на полуденной линии [121, 131—134].

С XVI в. в Западной Европе начинается увлечение гномони­ кой и установкой солнечных часов в зданиях общественного зна­ чения, в кафедральных соборах и т. д. От этого периода сохра­ нилось несколько солнечных часов (в церквах, на обществен­ ных зданиях, в музеях).

До сих пор показывают относящиеся к этому периоду сол­ нечные часы с двухсторонним циферблатом в церквах Норман­ дии, на которых часы обозначены арабскими цифрами. Испан­ ский живописец XVI в. Мартин Галлиндер с увлечением зани­ мался гномоникой. Он создал солнечные часы для картезиан­ ского монастыря. Он был монахом этого монастыря (умер в 1627 г.). Известный часовщик XVI столетия Турриани сделал и установил солнечные часы в личном парке Карла V в монасты­ ре св. Юста, куда в конце бурной жизни император удалился вместе со своим часовщиком.

В Шотландии (вскоре после 1500 г.) солнечные часы были установлены во вновь созданном королевском колледже; к 1505 г. относятся данные об установке солнечных часов в самой Англии. Развитию в Англии интереса к гномонике и к созданию солнеч­ ных часов способствовали появившиеся здесь немецкие матема­ тики, прежде всего Николай Кратшер из Баварии, которого в Англии называли «изобретателем королевских часов». Его дея­

нилась до нашего времени в одной из библиотек Англии. В ней указывается, что существует несколько направлений в искусстве создания солнечных часов и делается ссылка на старинную кни­ гу, находящуюся в картезианском монастыре, откуда сам автор почерпнул немало знаний по гномонике.

Первая печатная книга по гномонике была опубликована в Лондоне в 1593 г. под названием: «Горолографика, искусство черчения и как обучаться совершенному способу изготовления циферблатов [часов] на любой плоскости... как на них наносить 12 знаков, изображающих неравные часы...».

В течение XVI столетия и позже в Англии стали также изго­ товлять солнечные часы, которые уже не только прикреплялись

к зданиям или строениям, а могли устанавливаться отдельно. Их конструкция была весьма разнообразна, часто она отражала возврат к ранним античным типам часов. В камнях выдалблива­ ли полости и наносили часовые линии, на которые и падала тень от гномона. Циферблаты с полостями, высеченными в камне, стали так варьировать по форме, что в результате появились циферблаты, неизвестные древней гномонике: полусферические, в форме сердца, цилиндрические, прямоугольные, с косым на­ клоном, которые образовывались в камнях, имеющих горизон­ тальные, вертикальные плоскости и т. д., что разнообразило фор­ мы солнечных часов. Создавая комбинации полостей, высечен­ ных в камнях, с различными плоскостями, стремились так усо­ вершенствовать солнечные часы, чтобы они были не только хо­ рошим инструментом для измерения времени, но и предметом украшения. Кроме того, они вызывали широкий интерес к изу­ чению гномоники. Устанавливая их во дворцах, садах, на пло­ щадях и скверах, стремились вписывать их в местную архитек­ туру. Появление этих монументальных солнечных часов было обусловлено культурой Ренессанса.

На рис. 60 можно видеть солнечные часы, созданные Нико­ лаем Кратшером для университетского парка в Оксфорде, ве­ роятно между 1520—1530 гг.

В эпоху Возрождения и позже вошло в обычай устанавливать на стенах кафедральных соборов и других публичных зданий вертикальные солнечные часы с наклонным центральным стерж­ нем (гномоном). В 1582 г. они были установлены в портале Шартрского кафедрального собора (Франция). Циферблат этих часов начерчен на полукруглой каменной плите, удерживаемой ангелом, полным величия и достоинства византийских фигур (рис. 61).

Не менее величественна фигура юноши, держащего полукруг­ лую каменную плиту с начерченным на ней циферблатом верти­ кальных солнечных часов, которые находятся в портале Страсбургского собора (рис. 62).

Циферблаты солнечных часов полукруглой формы с часовы­ ми линиями, расходящимися в виде лучей от центрального гно­ мона, весьма типичны для средних веков; надо полагать, что эта традиция идет из Византии. Весьма интересным свидетельством влияния Византии на устройство солнечных часов являются часы с циферблатом полукруглой формы, установленные в 1607 г. на церковном дворе Бьюкастле в Кумберланде, недалеко от шот­ ландской границы. Этот циферблат напоминает описанные нами орхаменские и геркуланумские циферблаты. На рис. 63 можно видеть эту величественную колонну 4,42 м высотой, над которой раньше возвышался крест высотой 76,2 см. Стороны колонн по­ крыты скульптурными изображениями и орнаментом, изоблича­ ющими их родство с византийским искусством [128, 50—51].

С начала XVI в. и позднее солнечные часы, устанавливаемые на общественных зданиях, на кафедральных соборах, были уже

Рис. 60. Солнечные часы, устроенные Кратшерот в одном из парков Лондона

Рис. 61. Солнечные часы на кафедральном соборе в Шартре Рис. 62. Солнечные часы, между двумя колоннами в Страсбургском соборе

приспособлены к учету равных часов при помощи гномона, по­ ставленного параллельно земной оси. Одни из таких часов, уста­ новленные на стене общественного здания и относящиеся к 1695 г., показаны на рис. 64.

Солнечные часы были распространены не только в Западной Европе, но и в России; их устанавливали на домах, в монастыр­ ских дворах, на дорогах. Так, например, сохранились солнечные часы в Москве на здании Историко-архивного института (улица 25 Октября), во дворе бывшего Новодевичьего монастыря, в му­ зее-усадьбе Коломенском, в пригородах Ленинграда, на старой дороге из Ленинграда в Москву и т. д.

В XVI—XVIII столетиях и позже в Италии и в других стра­ нах Западной Европы занимались устройством в кафедральных соборах гномона для показания полуденной линии. В соборе одного монастыря такой гномон был установлен даже в 1829 г. Описание его сохранилось.

Рис. 63. Колонна солнечных часов на церковном дворе Бьюкастле

Рис. 64. Образец вертикальных солнечных часов XVII в. (Франция)

В верхней части одного из незастекленных окон монастыря, примерно в 2—3 м над полом, был установлен кусок камня, в котором имелось круглое отверстие диаметром приблизительно в 2,5 см с тонкими краями. Когда наступал полдень, свет Солн­ ца проникал через это отверстие и оставлял за собой яркое круг­ лое пятно либо на полу (в середине лета), либо на противопо­ ложной стене, когда Солнце низко (во время зимнего солнце­ стояния). Наблюдая время первого соприкосновения круглого пятна света с меридианной линией, а также время последнего касания и взяв среднее, можно определить время полудня с точ­ ностью до одной секунды.

Самый большой гномон, который можно видеть и теперь, был установлен на куполе Флорентийского собора в 1467 г. Павлом Тосканским. Отверстие было сделано на высоте 90 м над осно­ ванием собора. В 1502 г. был установлен гномон на южной сте­ не церкви св. Лаврентия в Нюрнберге Иоганном Стабиусом, при­ чем помогал советами Иоганн Вернер, с которым Стабиус под­ держивал дружескую и научную переписку. 19-метровый гномон устроил в 1636 г. Гассенди в марсельской церкви. Игнатий Данти сделал гномон высотой 25 м в Болонье в церкви св. Петрония. В 1653 г. эта церковь была перестроена Джиованни Франческо Кассини. Бианчини построил в домовой церкви в Риме два пре­ красных гномона в 21 и 25 м. Сулли и Лемонье в Париже устрои­ ли гномон в 26 м в церкви св. Сульпиция. В 1786 г. астрономами Цезарем и Рожжио гномон был установлен в соборе Милана.

В старинных обсерваториях гномоны еще встречаются, но в новое время ими уже не стали пользоваться, поскольку они не обеспечивают той точности определения времени полудня, ка­ кая достигается при помощи других инструментов.

Портативные (переносные) солнечные часы. Нет сомнения, что стационарные, неподвижно установленные солнечные часы были созданы на несколько веков раньше, чем портативные, при­ годные для переноски. Создание последнего типа часов пред­ ставляло большие технические трудности, чем создание простых солнечных часов; их маленький размер требовал определенной аккуратности в разметке и в выполнении самой конструкции, а портативность приводила к проблемам, которые не возникали со стационарными часами, твердо закрепленными по отноше­ нию к меридиану и к горизонтальной плоскости.

Самыми ранними типами портативных солнечных часов яв­ ляются «высотные», т. е. такие часы, которые определяли время не по направлению тени, а по ее длине, или, что то же самое, по изменению высот Солнца. В этом случае не требовалось опреде­ лять направление меридиана, а стало быть, и ориентировки при­ бора до его применения. Портативные солнечные часы, ориенти­ рованные на определение времени не по длине тени, а по изме­ нению направления тени, получили распространение в Западной Европе только после того, как она перешла на исчисление вре­ мени по равноденственным часам и вошел во всеобщее употреб­ ление компас.

Наиболее ранние известные нам часы с компасом относятся к 1451 г.; они хранятся в музее Фердинанда в Инсбруке (рис.65). Они интересны особенно тем, что являются первыми из дошед­ ших до нас часами, в которых гномон поставлен параллельно земной оси, хотя есть сведения, что такие же часы изготовлялись уже и в более ранние времена арабами и египтянами. При этой конструкции часовой циферблат пригоден для определения рав­ новеликих часов во все времена года. Большинство позднейших солнечных часов с компасом имели гномон, установленный та­ ким образом, чтобы они были либо «универсальными», т. е. ре-

Рис. 65. Солнечные часы с компасом из музея в Инсбруке

гулируемыми для отсчетов в любой широте, либо обладали ре­ гулировочным механизмом для использования в разных местах одной и той же страны.

Приблизительно с 1500 г. в Европе пробудился интерес к со­ зданию солнечных часов, которые могли бы показывать равные по длительности часы. В тот период механические часы (настоль­ ные и карманные) стоили еще дорого и не могли получить широ­ кого применения. Поэтому из всех приборов для измерения вре­ мени солнечные часы были наиболее доступны. Много изобрета­ тельности было проявлено в изготовлении переносных солнечных часов, т. е. таких, которые человек мог легко сложить и пере­ нести. Сравнительно сложные устройства включали шестеренки, при помощи которых время могло быть отсчитано на отдельных циферблатах в часах и в минутах. Понятие о том, насколько были разнообразны формы переносных солнечных часов, можно получить, ознакомившись с разнообразными и многочисленными музейными коллекциями, но даже музеи не включают всего раз­ нообразия типов солнечных часов, бытовавших в Западной Ев­ ропе.

В течение XVII—XVIII вв. солнечные часы продолжали еше применяться, но, поскольку механические карманные и домаш­ ние часы стали более многочисленными и удешевились, приме­ нение солнечных часов начало понемногу падать, и к настоящему времени они почти вышли из употребления.

Солнечные часы показывали истинное солнечное время; для гого чтобы получить среднее солнечное время из этих показа­ ний, следует провести «уравнение» времени. До появления часов с маятником такое «уравнение» представляло чисто академиче­ ский интерес, так как механические часы того времени не были достаточно точны, чтобы делать различие между истинным и средним солнечным временем. Между 1665 и 1670 гг., однако, Фламстедом была разработана таблица для «уравнения» време­ ни, которой потом, особенно в XVIII в., стали широко пользо­ ваться для перевода истинного солнечного в среднее солнечное и обратно. Многие солнечные и механические часы снабжались подобными таблицами. Были также созданы солнечные часы для определения среднего солнечного времени. Так, солнечные часы профессора Кука, усовершенствованные в 1925 г., при пра­ вильной установке показывают среднее солнечное время при по­ мощи двух стрелок, перемещающихся по обычному часовому циферблату.

Точность солнечных часов ограничена тем, что тень не быва­ ет резко очерчена. Соответственно этому на стационарных или переносных солнечных часах с компасом, правильно ориентиро­ ванных, время может быть отсчитано с точностью приблизи­ тельно в 1 мин. В переносных «высотных» солнечных часах эта точность достигается только около 6 ч утра и 6 ч вечера; около полудня высота Солнца меняется чрезвычайно медленно, точ­ ность будет значительно меньше.

Кроме солнечных часов, годных для определения времени в светлые часы дня, в Европе был известен прибор для определе­ ния ночных часов — ноктурнал (nocturnal), изобретенный в 1520 г. и применявшийся в навигационной практике до 1700 г. (рис. 66). Если смотреть на север, то звезды кажутся соверша­ ющими за одни звездные сутки полный оборот вокруг Полярной звезды. Любая данная звезда (например, звезда из ручки Боль­ шой Медведицы) может считаться часовой стрелкой, показыва­ ющей звездное время, как и на циферблате с 24-часовыми деле­ ниями.

Во время наблюдения прибор-нокгурнал держат в руке, но так, чтобы центр его находился на прямой, соединяющей глаз Е с Полярной звездой Р. Длинная ручка СА, имеющая точку опо­ ры в центре С, поворачивается вручную до тех пор, пока не уста­ новится параллельно с «ручкой» Большой Медведицы. Звездное время отсчитывается по шкале, смонтированной на приборе.

Пользуясь заранее составленной таблицей, шкалу поворачи­ вают до правильного положения, отвечающего данному времени года, месяцу и дню. Звездное время превращается в солнечное и может быть определено с точностью до 15 мин1. При помощи ноктурнала полдень и полночь с приблизительной точностью

1Звезды также могут дать среднее солнечное время на воображаемой сред­ ней солнечной шкале, если циферблат медленно вращать в направлении пе­ ремещения звезд в течение года.

могут быть зафиксированы. Широта места находится по резуль­ татам определения полудня.

«Высотные» портативные солнечные часы. Портативные сол­ нечные часы, измеряющие время по изменению длины тени, на­ ходим уже в древнем мире. Такими часами были солнечные еги­ петские часы (см. рис. 5—7), римские часы, выполненные в виде свиного окорока (см. рис. 32). Известно применение часов та­ кого типа и в Индии. Паломники, приходившие с далекого севе­ ра в священный город Бенарес, несли с собой солнечные часыпосохи (рис. 67).

Тень, отбрасываемая вершиной стерженька (гномона), пока­ зывает на размеченных гранях посоха число получасов, прошед­ ших с восхода Солнца и после полудня. Сечение посохов вось­ мигранное: разметки на четырех гранях служат для определения времени в четырех соответствующих месяцах (индийские меся­ цы идут с половины нашего месяца до половины следующего); другие четыре грани размечены для остальных восьми месяцев; каждой грани соответствуют два равноудаленных от солнцестоя­ ния месяца.

Подобные посохи очень древнего происхождения. Когда па­ ломник хотел узнать, который час, он отвесно подвешивал посох на шнурке, втыкал в него стерженек (гномон) и над часовыми линиями данного месяца по концу его тени отсчитывал время. В остальное время стерженек был спрятан в специально высвер­ ленном отверстии.

В Западной Европе «высотные» портативные солнечные часы имели цилиндрическую форму, поскольку их проще было изго­ товить. До нас дошли экземпляры таких часов, относящиеся к XIII в. Часовые линии проведены по вертикали вдоль цилиндра, а гномон расположен горизонтально над циферблатом. Эти ци­ линдрические часы назывались также «колоннами», «столбами» или «пастушечьими часами». Они представляли собой неболь­ шие цилиндры из дерева или слоновой кости, заканчивавшиеся фигурной крышкой, на которой был шарнирно укреплен гномон. Когда часами пользовались, гномон поворачивали и устанавли­ вали против деления соответствующего месяца, цилиндр стави­ ли вертикально, кончик гномона должен был быть направлен на Солнце; падая на изогнутые часовые линии, тень показывала время. На рис. 68 даны часы этого вида, употреблявшиеся в XVI—XVII вв. во всех странах Европы. Часами такого же типа, но более простого оформления еще в конце XIX в. пользовались пастухи в Пиринеях.

На принципе устройства цилиндровых часов в 1665 г. были созданы ночные часы из бронзы (рис. 69), обратная сторона ко­ торых напоминает «окороковый» циферблат Геркуланума; от древних часов он отличается лишь тем, что гномон шарнирно