W moim przykładzie używam szerokości geograficznej miasta, z którego pochodzę – Łodzi (ok. 51◦). Odpowiednią dla Twojego miasta liczbę możesz znaleźć za pomocą Internetu lub sprawdzić w atlasie geograficznym. Dla ułatwienia podaję szerokości geograficzne dla kilku innych miast w Polsce.

• Gdańsk 54◦
• Warszawa 52◦
• Kraków 50◦

Szkic z książki Felixa Drzewińskiego

Można jeszcze zapytać po co, w dobie komputerów, używać kartki i ołówka ?

Przede wszystkim komputer nie zawsze mamy przy sobie, a opisana metoda pozwala, za pomocą bardzo ograniczonych środków, narysować zegar słoneczny w dowolnym miejscu.

Dodatkowo, co nie mniej ważne, nic nie zastąpi Ci satysfakcji z własnoręcznie wykonanego zegara słonecznego.

Na dowód, że przedstawiona metoda nie jest tylko moim wymysłem, ale stosowaną od dawna techniką, przedstawiam rysunek zegara słonecznego pochodzący z książki Felixa Drzewińskiego “Jeografija Fizyczna oraz Gnomonika” wydanej w Wilnie w 1825 r.

Odrobina teorii

Zanim rozpoczniesz rysowanie, warto żebyś wiedział jaki typ zegara słonecznego będziesz rysował (tak, tak – jest ich przynajmniej kilkanaście typów).  Dzisiaj zajmiemy się zegarem poziomym (horyzontalnym). Jest to chyba najpopularniejszy typ zegara słonecznego, znany  z parków, ogrodów, placów etc.

Horyzontalny zegar słoneczny wykonany przez Gnomonica.com

Rysując swój zegar słoneczny będziesz korzystać ze związku pomiędzy zegarem poziomym (horyzontalnym), a zegarem równikowym.

Równikowy zegar słoneczny- najprostszy typ zegara słonecznego. Do jego wykonania nie potrzeba żadnych skomplikowanych obliczeń, a jego tarcza może być użyta na każdej szerokości geograficznej. Linie godzinne układają się promieniście wokół gnomonu (skierowanego w stronę bieguna niebieskiego), równo, co 15 stopni.

Zegary poziomy oraz równikowy posiadają element wspólny, którym jest gnomon (wskazówka). W przypadku zegara poziomego nachylona jest ona względem tarczy godzinnej pod kątem odpowiadającym szerokości geograficznej. W przypadku zegara równikowego jest ona do tarczy godzinnej prostopadła.

Rysunki poniżej pokazują wzajemną relację pomiędzy dwoma, wspomnianymi, typami zegarów.

Rysunek 1. Wzajemna relacja pomiędzy równikowym i horyzontalnym zegarem słonecznym. Na rysunku możesz zobaczyć wspólny gnomon, tarcze zegarów (w przypadku zegara równikowego ograniczoną do dolnej połowy) oraz linie godzinne zegara równikowego.

Rysunek 2.Widok z drugiej strony, pokazujący kilka linii godzinnych zegara poziomego i ich związek z liniami godzinnymi zegara równikowego.

Kreśląc swój zegar słoneczny w prosty sposób dokonasz „transferu” lini godzinnych zegara równikowego na płaszczyznę poziomą, która będzie tarczą zegara horyzontalnego.

Rozpoczynamy rysowanie

Jak wspominałem, wszystko czego potrzebujesz to kartka papieru, ołówek i cyrkiel.

Oczywiście kartkę zastąpić może dowolne podłoże, na którym można rysować (np. piasek na plaży, ścieżka w lesie etc), ołówek z powodzeniem zastąpisz zaostrzonym patykiem, a rolę cyrkla spełni kawałek sznurka.

Zacznij od narysowania poziomej linii na kartce papieru.

Rysowanie zegara słonecznego - etap 1.

Narysuj teraz, prostopadłą do niej, linię pionową. Punkt przecięcia oznacz umownie jako „O”. Linia, którą właśnie narysowałeś będzie linią południka lokalnego. Kartkę, na której rysujesz swój zegar będziesz musiał później ułożyć tak, aby linia ta leżała w płaszczyźnie północ-południe. Jeżeli chcesz narysować zegar gdzieś w terenie zacznij rysowanie od lini pionowej (północ-południe) i później narysuj linię poziomą, prostopadłą do niej.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 2

Na linii pionowej zaznacz teraz dowolny punkt (nie za blisko linii poziomej), który nazwiemy sobie „B”. Punkt ten będzie punktem centralnym Twojego zegara. Z niego też rozchodzić się będą wszystkie linie godzinne.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 3

Teraz czeka Cię zadanie nieco trudniejsze. Z punktu B musisz narysować linię tworzącą z linią południka kąt równy szerokości geograficznej, dla której rysujesz zegar. W moim przypadku będzie to 51◦.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 4

Z punktu „O” poprowadź teraz odcinek prostopadły do właśnie narysowanej linii. Punkt przecięcia oznacz jako „C”. Odcinek ten będzie promieniem tarczy zegara równikowego, którą narysujemy za chwilę.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 5

6.
Teraz potrzebował będziesz cyrkla lub innego przyrządu mogącego pełnić podobną rolę. Narysuj łuk, o środku w punkcie O oraz promieniu równym odcinkowi „OC”, tak aby przeciąć linię południka lokalnego. Punkt przecięcia oznacz jako „D”. Będzie to punkt centralny zegara równikowego.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 6

Przyszedł czas na narysowanie tarczy zegara równikowego. Umieść teraz igłę cyrkla w punkcie „D” i narysuj okrąg o promieniu „DO”. Zwróć uwage, że „DO”= „OC”.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 7

Możesz wreszcxie narysować linie godzinne Twojego zegara równikowego. Jak już wiesz, rozchodzą się one promieniście ze środka tarczy. Pomiędzy jedną i drugą linią godzinną jest zawsze ten sam kąt równy 15◦.

Rozpoczynając od punktu „O”, zaznacz na krawędzi okręgu punkty oddalone od siebie o 15◦. Nie musisz tego robić dla całego okręgu, wystarczy tylko jego dolna połowa.

Następnie przez te punkty poprowadź proste, do przecięcia z linią poziomą. W miejscu przecięcia oznacz punkty.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 8

Teraz z punktu B (bedącego centrum rysowanego zegara poziomego) poprowadź odcinki do poprzednio wyznaczonych punktów. W ten sposób dokonałeś właśnie transferu linii godzinnych zegara równikowego na płaszczyznę będącą tarczą zegara poziomego. Masz już w tej chwili wykonaną skalę godzinną zegarka horyzontalnego.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 9

Podpisz teraz godziny. Godzina 12 będzie leżała na linii południka lokalnego. Wiedząc, że Słońce wschodzi na wschodzie, czyli po prawej stronie ( gdy patrzysz z góry na swój rysunek), godziny przedpołudniowe będziesz miał po lewej stronie. Analogicznie, godziny popołudniowe po prawej. Na rysunku poniżej, dla ułatwienia, usunąłem wszystkie niepotrzebne linie pozostawiając tylko skalę godzinną rysowanego zegara.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 10

Jeżeli chcesz zaznaczyć na zegarze nie tylko godziny, ale także np. odstępy półgodzinne oczywiście możesz to zrobić. Pamietaj tylko, że 15 stopni = 60 minut, w związku z tym 30 minut to 7,5 stopnia. Dla odstępów półgodzinnych narysuj linie nie co 15, ale co 7,5 stopnia.

Zwróć uwagę, że w miarę zbliżania się do godziny 6 (niezależnie czy rano czy po południu) linie godzinne układają się coraz bardziej poziomo. Dlatego też narysowanie interwałów pośrednich pomiędzy godziną 5 i 6 może okazać się trudne. W takich przypadkach stosuje się nieco bardziej skomplikowaną graficzną metodę kreślenia zegara.

Gdybyś chciał dodać dodatkowe linie godzinne przed godziną 6 i po godzinie 6 wieczorem, możesz zrobić to w prosty sposób, przedłużając po prostu linie już istniejące.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 11

Wszystko, czego teraz potrzebujesz to wskazówka, czyli gnomon. Możesz go wykonać z kartki papieru, choć lepsza do tego celu byłaby tekturka. Dobrze, aby gnomon był dosyć sztywny. Pamiętaj, że powinien on być umieszczony pionowo na tarczy zegara. Krawędź gnomonu musi być nachylona względem płaszczyzny Twojego zegara pod kątem równym Twojej szerokości geograficznej. Gnomon umieszczasz w punkcie B, a jego podstawa musi leżeć na linii północ-południe, a więc na linii południka lokalnego.

Warto zauważyć, że niejako przy okazji, wyrysowaliśmy sobie już gnomon. Kreśląc zegar wyznaczaliśmy już raz kąt równy szerokości geograficznej. Teraz wystarczy to tylko wykorzystac kopiując odpowiedni (zaznaczony na rysunku poniżej) fragment rysunku. Oczywiście gnomon nie musi być trójkątem. Ważne jest to, aby jego krawędź ułożona była pod odpowiednim kątem względem tarczy. Możesz nawet ograniczyć się tylko do krawędzi używając jako wskazówki kawałka drutu, prostego patyka etc.

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 12

Pozostaje mi już tylko pogratulować Ci pierwszego zegara słonecznego wykonanego samodzielnie. Oczywiście jeżeli chcesz możesz skopiować narysowany zegar na inną (większą) kartkę i ozdobić w zależności od własnych upodobań.

Uwaga: Narysowany zegar słoneczny pokazuje tzw. miejscowy czas słoneczny, związany z lokalnym południkiem. Z różnych powodów jest on różny od czasu, który możesz odczytać na swoim zegarku. W zależności od pory roku różnica ta może być raz większa, a raz mniejsza. Raz nasz zegar słoneczny będzie się śpieszył, a raz późnił. Chcąc odczytać poprawną godzinę będziesz musiał uwzględnić poprawkę wynikająca z tzw. równania czasu oraz poprawkę związaną z długością geograficzną.

Czas pokazywany przez zegarek = wskazanie narysowanego zegara słonecznego + poprawka związana z długością geograficzną + poprawka wynikająca z równania czasu.

Nie wdając się w zawiłe szczegóły przedstawiam tabelę równania czasu, której wskazania należy uwzględnić odczytując godzinę. Do godziny wskazywanej przez Twój zegar słoneczny musisz dodać wartośc odczytaną z tabeli (oczywiście jeżeli wartość ta jest ujemna będziesz musiał ją odjąć).

Sposób rysowania zegara słonecznego - etap 13

Jeżeli zaś idzie o poprawkę związaną z długością geograficzną to związana jest ona z faktem, że nasze zegarki pokazują czas tzw. strefowy, czyli dla południka 15 stopni (czas zimowy) i 30 stopni (czas letni). Twój zegarek słoneczny będzie znajdował się prawie na pewno na innej długości geograficznej. Wszystko, co musisz zrobić to obliczyć różnicę w stopniach pomiędzy Twoją długością geograficzna, a południkiem strefowym. Następnie, pamietając, że jeden stopień równy jest 4 minutom możesz obliczyć poprawkę czasu.
Poprawka na długość = (Południk strefowy – Południk lokalny) * 4 minuty
Dla przykładu. Przyjmijmy w uproszczeniu długość geograficzną dla Łodzi równą 19 stopni. Dla czasu letniego obowiązujący południk strefowy to 30 stopni. Poprawka wynosi więc (30-19) *4 = 11*4= 44 minuty.

Godzina wskazywana na zegarze słonecznym: 16
Rownanie czasu dla 4 września: ok. jednej minuty (zwróć uwage na znak „-„)
Poprawka dla długości geograficznej: 44 minuty
Godzina na zegarku = 16 – 1 minuta + 44 minuty = godzina 16 i 43 minuty

Na koniec dowód na to, że w trakcie pisania tekstu naprawdę rysowałem zegarek słoneczny. Jest to wynik kilku minut rysowania. Wszystko czego potrzebowałem jest na zdjęciu. Niestety talentów artystycznych u autora raczej brak, nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby Twój zegarek wyglądał o niebo lepiej.

Sposób rysowania zegara słonecznego - wynik końcowy

W okresie letnim obowiązuje w Polsce tak zwany czas letni, różniący się o 1 godzinę od czasu zimowego, zwanego czasem środkowo-europejskim. Ze względu na krótkie dni i małą ilość okresów pogodnych podczas zimy zegary słoneczne są użyteczne przeważnie w okresie letnim. Dlatego podam poprawki, które należy wprowadzać, aby ze wskazań zegarów słonecznych otrzymać czas możliwie najbardziej zbliżony do czasu letniego.

Pierwsza poprawka ma wartość stałą i zależy od długości geograficznej danego miejsca i obliczamy, o ile stopni miejscowość ta znajduje się na zachód od 30^o wschodniej długości geograficznej. Np. Warszawa ma długość geograficzną wschodnią wynoszącą 21^o, czyli o 9^o na zachód od południka 30^o. Różnicę długości mnożymy przez 4 i otrzymujemy poprawkę P wyrażoną w minutach. Dla Warszawy P=9ox4=36 minut. Poprawka P jest wielkością, o którą należy powiększyć wszystkie napisy na podziałkach zegarowych wykonanych według poprzednio podanych reguł.

A więc na zegarze poziomym linia północna powinna określać nie godzinę 12, lecz 12 godz. 36 min., podobnie jak i linia skierowana pionowo na zegarach pionowych. Wobec tego nowa godzina 12 znajdzie się tam, gdzie poprzednio była 11 godz. 24 min. Wprowadzenie poprawki P wymaga więc cofnięcia wszystkich napisów godzin o 36 min. Takie przesunięcie skali jest łatwe do wykonania na zegarach równikowych o podziałkach jednostajnych. W skalach niejednostajnych przesunięcie takie jest jednak nieco kłopotliwe, ponieważ jednakowym czasom odpowiadają w różnych częściach skali różne wartości kątowe.

Można więc w przybliżeniu ocenić, gdzie należy umieścić nowe oznaczenie godzin albo posłużyć się wykresem. Na papierze milimetrowym lub kratkowanym rysujemy krzywą przedstawiającą zależności między kątem a i czasem t dla zegara poziomego, lub kątem ß i czasem t dla zegara pionowego. Wykres taki możemy wykonać na podstawie podanych wzorów lub tabel, jeżeli na papierze obierzemy dwie osie prostopadłe do siebie i na jednej z nich oznaczymy skalę kątów a lub ß, a na drugiej skalę czasu t. Odpowiednie wartości a lub ß i t określają poszczególne punkty na wykresie, które dadzą się łatwo połączyć linią krzywą. Następnie obok skali t oznaczamy skalę czasu powiększoną o poprawkę, np. 36 min., i dla tej nowej skali odczytujemy kąty a lub ß odpowiadające całym godzinom lub odstępom mniejszym, np. półgodzinnym lub 15-minutowym. Po określeniu w ten sposób kątów a i ß możemy sporządzić właściwą podziałkę zegarową z odpowiednimi napisami (Tutaj rada: nie należy dążyć do zbyt dużej ilości podziałek, ponieważ mogą one utrudniać odczytywanie położenia cienia). Praktycznie należy się liczyć z możliwością określenia czasu z dokładnością kilku minut, więc odstępy 15 minutowe są zupełnie wystarczające.

Poprawienie podziałki zegara słonecznego o wielkość P powoduje, że zegar taki wskazuje w przybliżeniu czas zgodny z czasem letnim. Dla zupełnego uzgodnienia należałoby zastosować jeszcze jedną poprawkę, której wartość zmienia się w ciągu roku. I właśnie ta zmienność powoduje , że nie możemy poprawki tej uwzględnić w ten sposób jak poprawkę P poprzednio omawianą. Ta nowa poprawka nazywa się równaniem czasu. Wielkość jej nie przekracza 16 min. i powtarza się w przybliżeniu w okresie rocznym. Pomiędzy wskazaniem zegara słonecznego poprawionego na długość geograficzną o wielkość P a czasem letnim i równaniem czasu istnieje zależność:

Z równania tego wynika, że w okresie, kiedy równanie czasu ma wartość dodatnią, zegar słoneczny śpieszy się, w okresie zaś ujemnego równania czasu spóĽnia się, przy tym stale różnica: czas zegar – czas letni równa się równaniu czasu. Wartość tę podaje załączona tabelka i wykres.

Wykres równania czasu

czas letni = czas zegara – równanie czasu

autor tekstu: Krzysztof Igras

Jak już wspomniałem wszystkie zabytkowe zegary słoneczne Opolszczyzny należą do typu wertykalnego. Owszem w innych częściach Polski można spotkać zegary horyzontalne lecz zawsze są one w zdecydowanej mniejszości.

Zegar słoneczny w Otmuchowie

Powracając jednak do naszego województwa i przyglądając się występującym tu zabytkom gnomonicznym, zarówno pod względem ich ilości jak i wartości historycznej można śmiało powiedzieć, że jesteśmy pod tym względem w krajowej czołówce. Zaczynając je przedstawiać należy na pierwszym miejscu wymienić dwutarczowy narożny zegar słoneczny na Ratuszu w Otmuchowie , ufundowany w 1575 roku przez bpa Marcina Gerstmana.

Należy on do najpiękniejszych i najokazalszych tego typu obiektów w Polsce, i tylko dzięki temu należy przypuszczać, że była nad nim sprawowana dość dobra opieka konserwatorska. Z posiadanych przeze mnie dokumentów wynika, że konserwacje były przeprowadzone już na początku XIX wieku, potem wielokrotnie przemalowywany doczekał się poważniejszego odnowienia w 1933 roku. Dość niefortunnie zastosowano wtedy do uzupełnień ubytków – cement. Dzisiejszy stan zabytku możemy zawdzięczać niezwykle starannej konserwacji wykonanej przez zespół konserwatorski pod kierownictwem mgr Grażyny Kopal .

Niemal półtora stulecia po ufundowaniu zegara w Otmuchowie powstał zespół trzech zegarów na elewacjach dziedzińca w Pałacu Biskupim w Nysie .

Zegar słoneczny w Nysie

Uwagę na siebie zwraca już nie tak bogatym wyglądem ale bardzo precyzyjnie wykreślonymi liniami godzinnymi. Właśnie precyzja wykonania skłania mnie do przypuszczenia, iż rękę do ich powstania przyłożył Krzysztof Scheiner, który sprawował w Nysie od roku 1622 funkcję przełożonego kolegium jezuickiego. Jest on znany z rozległej wiedzy matematycznej i astronomicznej. Jako pierwszy zbudował lunetę, której konstrukcję zaproponował Kepler, a potem używał jej w pionierskich obserwacjach plam słonecznych. Scheiner znany jest też z zainteresowań gnomonicznych i jak podaje Tadeusz Przypkowski w Kwartalniku Historii Nauki i Techniki z 1962, nota bene wybitny znawca i konstruktor wielu zegarów słonecznych, był on twórcą dużego zegara słonecznego w Nysie z 1634 roku. Nie precyzuje jednak czy jest to jeden z owych trzech zegarów słonecznych z elewacji dziedzińca Pałacu Biskupiego.

Być może nieco wcześniej niż zegary w Nysie na początku II poł. XVII wieku wykonano ciekawy zegar słoneczny w Lewinie Brzeskim , na kościele ewangelickim p.w. św. Piotra i Pawła podczas jego odbudowy w 1660 roku.

Lewin Brzeski - Zegar słoneczny

Jest on o tyle ciekawy, bo do tej pory poza jednym jeszcze przypadkiem nie spotkałem się z drugim takim zabytkiem w województwie. Skalę godzinną wycięto w kamiennej płycie, którą potem przytwierdzono do południowej elewacji. Tego typu konstrukcje spotkałem w Małopolsce, rzadziej na północy kraju czy też na Mazowszu. Co prawda podobny sposób wykonania posiada zegar w Lasocicach pochodzący prawdopodobnie z początku XVII wieku, ale jest on zdecydowanie mniejszy. W tym przypadku ciekawość wzbudza nie stosowana na Opolszczyźnie w innych zegarach numeracja skali godzinnej. Miejscami, wręcz predestynowanymi do montażu zegarów słonecznych są klasztorne wirydarze.

Zegar słoneczny w Głogówku

Przykładem takiego usytuowania jest zegar znajdujący się na południowej elewacji wirydarza klasztoru pofranciszkańskiego w Głogówku, a pochodzący z 1687 roku.

Stosunkowo dużo zegarów słonecznych powstało w XIX wieku. Najczęściej można je spotkać na elewacjach kościołów, wyjątkiem może być zegar słoneczny w szczytowej części ryzalitu pałacu w Tułach.
Poznając najciekawsze zegary słoneczne Opolszczyzny, rozpoczęliśmy podróż od Otmuchowa, tutaj też chciałbym zakończyć szkic, wspominając o jeszcze jednym ciekawym obiekcie. Na kościele parafialnym p.w. św. Mikołaja i Franciszka Ksawerego nad portalem w północnej elewacji

Zegar słoneczny w Otmuchowie

umieszczony jest bardzo skromny, pozbawiony wskazówki, a jednocześnie ciekawy – wertykalny północny zegar słoneczny. Otóż jest to jedyny znany mi pionowy, jednotarczowy, północny zegar słoneczny w Polsce. Zaznaczyłem, że chodzi o zegar jednotarczowy, ponieważ znane są konstrukcje narożne dwutarczowe jak chociażby współczesne na Wieży Radziejowskiego we Fromborku na Wzgórzu Katedralnym, czy też na zegarach wielokrotnych z Morąga i odkrytego niedawno w Gdańsku Wrzeszczu.

Autor: Krzysztof Igras

1. Marcin Bylica z Olkusza – (1480-1487) połączył precyzyjnie wykreślone zegary słoneczne z instrumentami astronomicznymi.
2. Mikołaj Kopernik – (1517) wynalazł i zastosował metodę refleksji w budowie zegarów słonecznych.
3. Jan Heweliusz – (1638) skonstruował nowy typ zegara słonecznego, produkowanego do XVIII w.
4. Stanisław Pudłowski – (1649) opracował metodę kreślenia linii gnomonicznych na wewnętrznej stronie pierścienia.
5. Jan Swietecki – (1660) twórca instrumentu ułatwiającego tworzenie zegarów słonecznych.
6. Jan Hermani – (1680) opublikował własną metodę usprawniającą budowę zegarów słonecznych.
7. Wojciech Jastrzębowski – konstruktor “Gnomonografu” nagrodzonego przez w 1825 r.

XIII – XIV

Naukami astronomicznymi zaczęto interesować się w Polsce już dość wcześnie, nie bez znaczenia były w tym przypadku powiązania jej południowych i południowo zachodnich dzielnic z ogólnoeuropejskim nurtem intelektualnym. XIII wiek Do XV w. Polska nie posiadała swojego uniwersytetu. Sytuacja ta przesądziła o rozwoju nauki na ziemiach polskich. Mimo to, wraz z ugruntowaniem się organizacji kościelnej w Polsce powstały szkoły, na początku misyjne, później katedralne, które stały się do XIV w. głównym ośrodkami wiedzy. Już w XIII w. niektórzy adepci brali czynny udział w życiu naukowym Europy. Były to jednak przypadki odosobnione, jak chociażby działalność naukowa Franko z Polski (Frankon de Pologne), który zostawił po sobie zbudowane w 1284 r. torquetum. Wspomniane urządzenie zaopatrzone w zegar słoneczny mierzący godziny planetarne, służyło do przeprowadzania pomiarów współrzędnych ekliptycznych i było wzorowane na wcześniejszym, wykonanym przez Jabir ibn Afajah, a jeszcze wcześniej skonstruowane w IX w. przez Thabit ibn Quarra.

XV w.

Pod koniec lat 70-tych XV wieku wykładał gnomonikę na uniwersytecie w Bolonii Mikołaj Wodka z Kwidzyna, zachował się po nim manuskrypt w British Museum Library w Londynie, oraz co bardzo prawdopodobne, zegar słoneczny zaprojektowany przez niego, lub powstały na podstawie danych z jego tekstów, a umieszczony na ścianie katedry włocławskiej. Również Marcin Bylica z Olkusza wykładał poza granicami kraju w Bratysławie i w Budzie. Pozostały po nim zegary słoneczne umieszczone m.in. na sferze niebieskiej, którą można dziś zobaczyć w Muzeum Jagiellońskim.

XVI w.

Wiek XVI był złotym wiekiem gnomoniki. Wykładano ją na wielu uniwersytetach, pisano prace starające się kompilować wiedzę z tego zakresu nauki i oczywiście realizowano praktyczne rozwiązania pod postacią wspaniałych zegarów słonecznych. Omawiając ten okres, należy zaznaczyć wkład najznaczniejszego polskiego astronoma – Mikołaja Kopernika. Pobierał nauki zarówno na uniwersytecie krakowskim, jak i na uczelniach europejskich, pod koniec swego życia prowadził działalność naukową z dala od ośrodków uniwersyteckich, utrzymując jednak z nimi korespondencje. Przypisywano mu budowę wielu zegarów słonecznych, ale znana jest tylko jedyna praca gnomoniczna, a mianowicie tablica obserwacyjna na zamku w Olsztynie, służąca do pomiarów związanych z reformą kalendarza. Notabene jest to pierwsza znana w świecie realizacja wprowadzająca w budowie zegarów słonecznych zasadę refleksji, później często wykorzystywanej w epoce baroku. Niestety po zakończeniu soboru laterańskiego i prac nad reformą kalendarza, Mikołaj Kopernik nie spopularyzował swojego wynalazku, tak więc przez długi czas sama tablica, jak i odkryta przez niego zasada refleksji była nieznana. Należy tu wspomnieć, że zupełnie niezależnie zasadę refleksji stosowali później w swych zegarach Włosi.
Koniec XV i pocz. XVI w. to niewątpliwie okres wspaniałego rozwoju zarówno matematyki jak i astronomii, a co za tym idzie także gnomoniki na uczelni krakowskiej. Gnomonika na Uniwersytecie Jagiellońskim zapewne była wykładana wraz z astronomią i matematyką, należy też mieć pewność co do tego, że był to okres obfitujący w praktyczne realizacje zegarów słonecznych w pejzażu architektonicznym ówczesnej stolicy. Niestety mała ich trwałość, oraz częste i staranne remonty gmachów sprawiły, że do obecnych czasów dochował się jedynie fragment tarczy zegara wmurowanego w swoistym ściennym lapidarium na ścianie kruchty kościoła uniwersyteckiego p.w. św. Floriana.

W drugiej połowie XVI w. przy widocznych już oznakach upadku nauk matematycznych i przy wzroście znaczenia astrologii na Uniwersytecie Krakowskim, zaznaczają się inne ośrodki naukowe związane ze środowiskiem protestanckim. Są to głównie powstałe w 1536 r. gimnazjum w Elblągu, założony w 1544 r. uniwersytet w Królewcu, a przede wszystkim powołane w 1558 r. gimnazjum w Gdańsku. Poziom nauk przyrodniczo-matematycznych, a w tym czystej astronomii, był znacznie wyższy niż na Uniwersytecie Krakowskim. W owym czasie działał w Gdańsku Aleksander Glaser, który pozostawił po sobie rozbudowany, malowany olejno projekt zegara słonecznego tego okresu z 1588 r. dla Ratusza Głównego Miasta, którego uproszczenie wykuto w kamieniu. Również w Gdańsku działali w owym czasie: Wawrzyniec Zachau, Henryk Lose oraz Henryk Hoing, a w okolicach Szczecina zaś rozwijał działalność Dawid Herlicius.

Omawiając II poł. XVI w. należy też wspomnieć o Śląsku, a przede wszystkim o dwóch braciach: Zachariaszu i Bartłomieju Sculteus ze Zgorzelca. Pierwszy z nich był autorem niezwykle rozbudowanego zegara słonecznego na aptece miejskiej w Zgorzelcu, drugi zaś pozostawił po sobie znakomity podręcznik gnomoniki, będący przed dziełem Claviusa najlepszym naukowym wykładem tej dziedziny wiedzy.

XVII w.

Mimo zdecydowanej przewagi astrologii i schematyzacji wykładów matematyki i astronomii na Uniwersytecie Jagiellońskim, w I poł. XVII w. działali też uczeni, którzy próbowali uwolnić się z tego skrępowania. Matematyk Jan Brożek z Kurzelowa, który pozostawił po sobie liczne zapiski dotyczące gnomoniki na marginaliach, musiał też niewątpliwie poświęcać się budowie zegarów słonecznych.

Stanisław Pudłowski, również profesor Uniwersytetu Krakowskiego i zagorzały zwolennik Mikołaja Kopernika, pozostawił wiele opracowań gnomonicznych w formie manuskryptów. Zbudował on około 1649 r. według własnego wynalazku urządzenie do wyznaczania gnomonicznego południka, i opracował uproszczony system do kreślenia linii skali godzinnych we wnętrzu pierścienia.

Inaczej niż na uczelniach katolickich kształtowała się sytuacja astronomii, a przy tym i gnomoniki na uczelniach niekatolickich, gdzie niejednokrotnie katolicki zakaz wykładania heliocentryzmu budził szczególne zainteresowanie astronomią. Wśród tych szkół na pierwszym miejscu należy wymienić gimnazjum w Gdańsku. Dzięki związkom m.in. z uniwersytetem królewieckim, astronomia na początku XVII w. zdecydowanie zaczęła górować nad poziomem Uniwersytetu Krakowskiego. Z Gdańskiem związany był Piotr Kruger, od 1607 r. profesor w gimnazjum gdańskim, wytwarzał on też kieszonkowe zegary słoneczne z precyzyjnie wyznaczoną deklinacją magnetyczną. Nieco później na polu gnomoniki działał gdański kamieniarz Krzysztof Zwicker, mający przy swym praktycznym zawodzie dobre astronomiczne przygotowanie. Napisał ciekawy w układzie i ścisły podręcznik, który niewątpliwie służył do wykreślania licznych w połowie XVII w. zegarów słonecznych w mieście.

Omawiając ten okres, nie sposób pominąć osobę Jana Heweliusza, który współpracował w 1635 r. w dziedzinie budowy refleksyjnych zegarów słonecznych ze słynnym astronomem Atanazym Kircherem. Oprócz swoich licznych notatek i różnorodnych typów zegarów słonecznych wykorzystywanych do zastosowań czysto astronomicznych, Heweliusz pozostawił po sobie również kieszonkowy zegar słoneczny, skonstruowany w 1638 r. Ten typ zegarów słonecznych był produkowany aż do XIX wieku z niewielkimi tylko modyfikacjami stylistycznymi. Heweliusz jest również współautorem, a w każdym razie był jednym z autorów zegara słonecznego wykonanego w 1680 r. na elewacji ogrodowej pałacu w Wilanowie, którego faktyczną realizacją zajął się Adam Kochański, jezuita, matematyk, fizyk i zręczny konstruktor.

Druga połowa i schyłek XVII w. w Krakowie to okres niemal całkowitego zamierania życia naukowego związanego z astronomią i jedynie praktyczna dziedzina astronomii jaką byłą gnomonika przedstawiała się nieco lepiej. Opierała się ona już nie na uniwersytecie, lecz na zakonie jezuickim, gdzie powstają prace mające wyraźnie naukowy charakter a oparte na dziełach Claviusa i Kirchera. Jakub Swietecki jest autorem krótkiej, acz skondensowanej rozprawki poruszającej w sposób naukowy kwestie wykreślania hiperbol zodiaku, zawierającej również własne pomysły dotyczące ciekawego zegara nocnego, almukantaratowego, a także pewne prekursorskie pomysły do Gnomonografu, skonstruowanego później przez Wojciecha Jastrzębowskiego. Również ciekawą pozycją jest praca innego jezuity, Jana Nepomucena Hermanniego w której, poza skrótowym wykładem gnomoniki wykreślnej dał on bardzo prosty pomysł geometryczny na wykreślenie zegara słonecznego odniesionego do równoleżnika Krakowa. Największy jezuicki podręcznik w Polsce z tych czasów wydany w 1686 r., zawierał rozdział zatytułowany: ” Zabawą XIII około zegarów słonecznych”. Zawierał on obszerny materiał z literatury obcej lecz nie proponował własnych pomysłów.

XVIII w.

W XVIII wieku ukazuje się wiele publikacji z zakresu budowy zegarów słonecznych, jak i mnogość zegarów słonecznych mniej lub bardziej naukowo kreślonych, lecz nie wnoszących nowych pomysłów do ich konstrukcji.

Pogłębiający się regres nauk przyrodniczo-matematycznych na Uniwersytecie Krakowskim w XVII wieku jeszcze bardziej przybrał na sile w wieku XVIII. Można jedynie wspomnieć o Janie Józefie Przypkowskim, który jest prawdopodobnie autorem zegara słonecznego z 1740 r. na Kościele Mariackim w Krakowie.

Pod tym względem kolegia jezuickie zdecydowanie górowały nad poziomem naukowym uczelni krakowskiej. Można zaznaczyć, że we Wrocławiu w gmachu dawnego kolegium jezuickiego na wieży astronomicznej były prowadzone obserwacje astronomiczne, a w jej wnętrzu znajduje się intarsjowana marmurem linia południkowa, służąca dla określania ze znaczną precyzją chwili południa, za pomocą gnomonu otworkowego, zastanawiające jest to, że podobną linie możemy podziwiać w Pradze.

Inaczej rzecz miała się w niekatolickich ośrodkach naukowych na północy kraju, choć trzeba przyznać, że w Gdańsku po śmierci Heweliusza już nie było jemu godnych kontynuatorów. W Królewcu ukazał się w r. 1751 najlepszy w Polsce podręcznik teoretycznej i praktycznej gnomoniki Józefa Tuławskiego. Tuławski najprawdopodobniej był także autorem zegarów słonecznych w Lidzbarku Warmińskim i Fromborku, a także zegara wielokrotnego z 1741 r. ze Sztynortu na Warmii, obecnie ulokowanego na dziedzińcu przed zamkiem w Morągu. Z północy kraju pochodził także wybitny konstruktor ręcznych zegarów słonecznych Salomon Krygner.

Należy też wspomnieć, że z końcem XVII w. w Krakowie działał warsztat wyrabiający zegary słoneczne pierścieniowe o bardzo wysokim poziomie technicznym i dokładnym wykonaniu gnomonicznym.

W drugiej połowie XVIII w. powstały doskonałe zegary słoneczne wykonane przez komornika Wielkiego Księstwa Litewskiego, Ignacego Manuvira.

XIX w.

Renesans teoretycznej sztuki budowy zegarów słonecznych przypada na pierwszą połowę XIX wieku. Około roku 1825 opublikowane zostały bardzo dobre podręczniki omawiające sposób obliczania i wykreślania zegarów słonecznych, a sztuka ich budowy stanowi jeden z przedmiotów programów szkolnych. Liczni są konstruktorzy wytwarzający zegary słoneczne, czasem nawet bardzo skomplikowane. Najznaczniejsza realizacja tego okresu przynależna jest Albertowi Jastrzębowskiemu, który skonstruował swoje własne urządzenie, nazywając je “Kompasem Polskim” lub “Gnomonografem”. Pozwalało ono na wykreślanie metodą optyczną linii skali godzinnych zegara słonecznego na wszelkiego rodzaju powierzchniach. Za pomocą tego urządzenia wykonał w 1828 r. zegar słoneczny na nierównej powierzchni dużego głazu granitowego.

Ostatnimi przejawami praktycznego zastosowania sztuki budowy zegarów słonecznych w XIX wieku są zegary powstające na poboczach dróg. Dopiero kilkadziesiąt lat później ponownie zaczęły się ukazywać, jak i w całej Europie, ale ich funkcja – jak wspomniałem przy omawianiu ogólnej historii gnomoniki na świecie: miała już zupełnie inny charakter.

Pisząc powyższy tekst korzystałem z tekstu referatu wygłoszonego przez Tadeusza Przypkowskiego pt.: “The Art of Sundials in Poland from the Thirteenth to the Nineteenth Century”, oraz I-go tomu “Historia Astronomii w Polsce”, pod redakcją Eugeniusza Rybki, a także książki Antoniego Opolskiego: “Zegary słoneczne”. Użyteczne też były artykuły publikowane w nr 5/1995 i 2/1989 “Wiedza i Życie” pt.: “Najstarsze zegary” autorstwa Jarosława Włodarczyka, oraz artykuł: “Zagadkowy zegar słoneczny z Lublina” pióra Zdzisława Skroka. Liczne źródła obcojęzyczne, szczególnie wybitnego znawcy naukowych przyrządów astronomicznych – Ernsta Zinnera wybitnie pomogła mi zweryfikować pewne dane dotyczące J. Heweliusza, braci B i S Sculteus i Józefa Tuławskiego. Popełniłbym niewybaczalny błąd gdybym pominął pomoc jaką uzyskałem od dyrektora Muzeum w Jędrzejowie Piotra Macieja Przypkowskiego, a także od pani kustosz Teresy Niemeckiej.

autor: Krzysztof Igras

Gdy gnomonika arabska wykazywała już dość znaczne zaawansowanie, w Europie dopiero dokonywano pierwszych kroków w tej dziedzinie, między innymi dzięki przenikaniu islamskich doświadczeń naukowych do istniejących już europejskich uniwersytetów. Od tego czasu notuje się stały i znaczny wzrost wiedzy gnomonicznej, aż do XV wieku i następnych, kiedy osiągnięto jej szczyt rozwoju.

Pojawiają się nowe konstrukcje gnomoniczne, a zegary słoneczne są umieszczane w wielu miejscach i przybierają różnorodne formy. W XVII i XVIII w. kilka ośrodków europejskich stało się miejscem wręcz przemysłowej produkcji przenośnych, kieszonkowych zegarów słonecznych.

Zmierzch praktycznego zastosowania zegarów słonecznych przypada na koniec XIX w., kiedy dokładność zegarów mechanicznych znacznie wzrosła, oraz fakt, że ze względów praktycznych wprowadzono 24 strefy czasowe, unifikując w ten sposób system mierzenia czasu i zarzucając pomiar czasu oparty na czasie prawdziwym miejscowym.

Wiek XX to czas realizacji wielu projektów gnomonicznych, teraz jednak spełniają już inne funkcje, stały się dziełami sztuki użytkowej ozdabiającej ogrody, elewacje ścian budynków, miejskich skwerów, a część z nich awansowała do rangi zabytków dających świadectwo ludzkiej wiedzy i rzemieślniczego kunsztu.

Tak jak w poprzednich typach pręt rzucający cień jest ustawiony w sposób opisany wyżej. Górnym swoim końcem przymocowany jest do ściany i odchylony od niej w stronę południową w ten sposób, że z poziomem tworzy kąt j, czyli ze ścianą pionową (90o-j) (rys. 6 a, b, c).

Podziałka umieszczona na ścianie składa się z linii rozchodzących się promieniście od punktu przymocowania pręta i podobnie jak przy zegarze poziomym jest niejednostajna. Najprostszą postać posiada wtedy, kiedy ściana, na której umieszczony jest zegar, zwrócona jest dokładnie w stronę południową, czyli znajduje się w płaszczyźnie wschód-zachód. Pręt rzucający cień odchylony dolnym końcem w stronę południową znajduje się w płaszczyźnie pionowej prostopadłej do ściany. Godzina 12 określona jest linią pionową skierowaną w dół od punktu przymocowania pręta; podziałki odpowiadające godz. 6 i 18 przebiegają poziomo, inne zaś godziny umieszczone są symetrycznie po obu stronach godz. 12. Określenie tych podziałek pośrednich można wykonać za pomocą wzoru dla zegara pionowego:

We wzorze tym b oznacz kąt między linią pionową odpowiadającą godzinie 12 a podziałką dla godziny szukanej. Wartości j i t oznaczają odpowiednio: j szerokość geograficzną miejsca, dla którego robimy zegar, t czas liczony od południa, czyli od godziny 12. Np. dla godziny 14 t wynosi: 14-12=2 godz., co po zamianie na stopnie daje t =2×15^o=30^o.
Jeżeli ściana, na której umieszczony jest zegar, nie jest dokładnie zwrócona na południe, podziałka będzie niesymetryczna.

Pręt rzucający cień musi jednak zachować swoje położenie w płaszczyźnie północ-południe. W stosunku do ściany będzie przeto odchylony w ten sposób, że z jednej strony znajdzie się bliżej ściany i tutaj wystąpi zagęszczenie podziałek godzinnych, z drugiej zaś strony odpowiednie odstępy będą znacznie szersze. Przy tym godz. 12 pozostanie nadal na linii skierowanej pionowo w dół, ale godz. 6 i 18 nie będą na liniach poziomych, lecz ukośnych, skierowanych jedna do góry, a druga w dół (Rys. 7 a, b).

Jeżeli przez j określimy kąt, o jaki odchyla się ściana od kierunku wschód-zachód, w ten sposób, że część zachodnia jest skręcona ku północy, czyli ściana jest zwrócona w kierunku południowo-zachodnim, to podziałki można obliczyć ze wzoru:

autor tekstu: Krzysztof Igras