Sluneční hodiny

Už lidé ve starověkém Egyptě nebo Číně věděli, že stíny Sluncem ozářených předmětů mění během dne svou délku. Nejkratší jsou v poledne, nejdelší ráno a večer. Stačilo vztyčit svislý sloup – gnómón – na vodorovné ploše, změřit délku jeho stínu a získat aspoň přibližné časové rozdělení dne. Takové primitivní sluneční hodiny sice nebyly příliš přesné, ale našim předkům to nevadilo. Vždyť například staří Řekové dělili den jen na čtyři části: ráno, předpoledne, odpoledne a podvečer. Pojďme si sluneční hodiny vyrobit.

Přesnost slunečních hodin se zvýšila až v polovině 15. století, kdy svislý gnómón nahradil šikmý ukazatel (říká se mu polos), rovnoběžný se směrem zemské osy. Polos svírá s vodorovnou rovinou úhel, který se rovná zeměpisné šířce stanoviště hodin. Praktické používání slunečních hodin skončilo až v 18. století s příchodem mnohem přesnějších a praktičtějších hodin kyvadlových.

Slunečními hodinami dnes už neměříme čas, ale jsou především součástí umělecké výzdoby budov, veřejných prostranství, zahrad apod. Na jejich číselníku bývají kromě hodinových značek také různé křivky, související se zdánlivým pohybem Slunce v různých ročních obdobích. Doplňují je také nápisy (obvykle latinské), kresby a ornamenty (obr. 1).

Vodorovné (horizontální) hodiny

Při vhodném umístění mohou tyto hodiny ukazovat čas od okamžiku východu Slunce až do jeho západu po celý rok. Značka pro 12 hodin ukazuje přesně na sever.

Svislé (vertikální) hodiny

Hodiny na jižní stěně mají stupnici souměrnou podle značky pro 12 hodin. Není-li stěna obrácená přesně k jihu, je stupnice hodin nerovnoměrná.

Rovníkové (ekvatoriální) hodiny

Ukazatel je kolmý ke skloněné rovině číselníku. Hodiny mají rovnoměrnou časovou stupnici rozdělenou po 15°. Umožňují však měřit čas jen v době od jarní do podzimní rovnodennosti.

Aby všechny uvedené typy hodin ukazovaly „správně“, musí být jejich šikmý ukazatel (polos) rovnoběžný se zemskou osou.

Porovnáme-li v určitém okamžiku čas na náramkových hodinkách s údajem na slunečních hodinách, zjistíme, že se někdy stín oproti hodinkám o několik minut „opožďuje“, jindy se „předbíhá“. Sluneční hodiny totiž ukazují tzv. pravý sluneční čas, který však neplyne rovnoměrně. Hlavním důvodem je to, že Země se pohybuje po eliptické dráze kolem Slunce proměnnou rychlostí.

Nyní už jsme dostatečně teoreticky vyzbrojeni k tomu, abychom se pustili do stavby modelů slunečních hodin. Na obrázcích jsou znázorněny konstrukce tří základních typů pro stanoviště se zeměpisnou šířkou 50°. Stupnici vodorovných a rovníkových hodin narýsujeme pomocí úhloměru, u svislých ji sestrojíme pokusně.

Vodorovné hodiny

Základem je destička o rozměrech 20 cm x 20 cm, na kterou narýsujeme kružnici o poloměru 9 cm. Nakreslíme vzájemně kolmé rysky pro 6, 12 a 18 hodin a vyznačíme šipky pro severojižní směr. Směry pro jednotlivé hodiny vyznačíme pomocí úhloměru (souměrně vlevo a vpravo od 12. hodiny) podle následující tabulky:

Ukazatel (polos) vyřízneme z tenké lepenky tak, aby jeho strany svíraly úhel 50°. Přilepíme jej na rysku pro 12 hodin a po dobu schnutí lepidla zajistíme, aby jeho rovina byla kolmá na základnu. Spoj ještě z obou stran zpevníme tenkými hranolky. Při měření času položíme hodiny na vodorovnou plochu a pomocí kompasu je natočíme přesně severojižním směrem (obr. 2, obr. 3).

Rovníkové hodiny

Tento model jsme navrhli jako originální (nebo spíš recesistické) „kapesní“ sluneční hodinky. Stupnici tvoří paprsky svírající úhly 15°. Jako ukazatel přišroubujeme doprostřed šroubek M3/30 mm. Pomocí dvou kartonových klínů s úhlem 40° (= 90°až 50°) spojíme stupnici se základovou destičkou. Tím si zajistíme, že je ukazatel kolmý k rovině stupnice a s vodorovnou rovinou svírá úhel 50°. Při měření času položíme hodiny na vodorovnou plochu a natočíme severním směrem (obr. 4, obr. 5, obr. 6).

Svislé hodiny na jižní stěnu

Na základní destičku narýsujeme vzájemně kolmé rysky pro 6, 12 a 18 hodin. Pak si připravíme ukazatel ze špejle. Na jeden jeho konec přilepíme malý kartonový úhelník, který zajistí, že po přilepení bude polos svírat se základnou úhel 40° (= 90°až 50°). Za slunečného dne natočíme stupnici přesně k jihu a každou hodinu (nebo i půlhodinu) na ni vyznačíme směr stínu, vrženého ukazatelem. K čarám připíšeme časový údaj a sluneční hodiny jsou hotové. Na fotografii je pokus o „uměleckou“ výzdobu stupnice pomocí nalepených knoflíků (obr. 7, obr. 8).

Nezapomeňte, že v období letního času musíme k údaji na stupnici slunečních hodin připočítat jednu hodinu! Snímky byly zhotoveny v období letního času, náramkové hodinky proto ukazují o hodinu víc než hodiny sluneční.

Zkušenosti získané stavbou modelů slunečních hodin můžete uplatnit při konstrukci „skutečných“ hodin na zahradě, stěně domu nebo na školním dvoře. Obrazovou inspiraci pro jejich umělecké ztvárnění najdete třeba v Google, zadáte-li výraz „sundial“.

Dvě zajímavosti

1. Příklady latinských nápisů na slunečních hodinách

• NIL SINE SOLE SOLET – Nic není bez slunce
• SINE SOLE SILEO – Bez slunce mlčím
• SINE SOLE NEQUID SUM – Bez slunce nejsem nic
• OMNIBUS AEQUE MENTOR – Měřím všem stejně
• CARPE DIEM – Užívej dne
• UT UMBRA SIC VITA FLUIT DUM STARE VIDETUR – Život jako stín ubíhá, i když se zdá, že stojí

2. Názvy menších jednotek času (částí hodiny) pocházejí z latiny

• pars minuta prima = první malá část = minuta
• pars minuta secunda = druhá malá část = sekunda (vteřina)