ЧАСЫ ИЗ ТОПОРА
ЮТ 1984 №7
В мудрой русской народной сказке хитроумному солдату удалось сварить щи... из топора. Однако получилось все не благодаря топору... А вот то, что из топора можно сделать самые настоящие солнечные часы и что подобными часами пользовались в средние века, - известно доподлинно.
Представьте себе большой пень с круглым горизонтальным срезом, ясную звёздную ночь и, конечно, топор. Встав спиной к Полярной звезде, нужно было вогнать лезвие топора в середину пня. Затем направить топорище на Полярную звезду. Провести под топорищем риску - это полуденная линия часов. Ровно в полдень по местному времени тень от топорища совпадет с этой риской. А если использовать пень как циферблат - тут уже и в самом деле как будто недалеко до часов...
Конечно, в наши дни солнечные часы не очень нужны. Почти у каждого есть механические, а кое у кого и электронные - их даже и заводить не нужно. И все-таки... Представьте себе такую ситуацию: забрели вы в лес, а наручных часов как на грех ни у кого с собой нет. На небе светит солнышко. Если уметь им пользоваться, можно не только время определить, но и сориентироваться на местности. Кроме того, разве не интересно узнать, как определяли время в глубокую старину, когда никаких наручных или карманных часов и в помине не было? Давайте посмотрим, какими часами пользовались наши соотечественники сотни лет назад.
Перед нами треугольный кусок дерева с отвесом, найденный примерно сто лет назад в Ярославской губернии. В середине треугольника - большое круглое отверстие. Неужели это часы? Да, представьте себе, часы. Ими пользовались русские пастухи по крайней мере три столетия назад, а то и намного раньше.
Часы имеют форму равнобедренного треугольника с углом при вершине 47°. Этот угол, разумеется, не случаен, 47°:2=23°30'. А эта величина хорошо известна каждому, кто хоть немного знаком с астрономией. + 23°30' - максимальное склонение Солнца в течение года. А минимальное равно -23°30'. Разница между ними вновь даст те же 47°.
К сожалению, у нас нет возможности приводить все астрономические вычисления и рассуждения, обосновывающие конструкцию часов. Те из вас, кому это интересно, сами разберутся в этом, используя учебник по астрономии и постоянную часть астрономического календаря. А мы обратим внимание на другое. Мы сказали, что этими часами пользовались на Руси простые пастухи. Люди не то что неучёные - неграмотные. И вдруг оказывается, что в основе конструкции пастушеских часов лежат довольно сложные научные истины, которые и в наши-то дни не постигнешь без вдумчивого упорного труда. Удивительно?
Конечно, никакого чуда здесь нет. Пастухи не знали астрономии и всё-таки смогли сделать эти часы, основываясь на многовековой практике, на наблюдениях, передававшихся в народе из поколения в поколение. Примеры таких «умных вещей» можно найти во многих музеях, а может быть, они есть и у вас дома. Будьте внимательны к старым вещам. Как и старые люди, они могут рассказать многое.
Однако вернёмся к нашим треугольным часам, вернее, к их изображению (к сожалению, ни один «живой» экземпляр этих часов не дошёл до наших дней). Слева на ребре треугольника видно маленькое сквозное отверстие (точка «а»), а внутри круга напротив этой точки нанесена отметка «б» - так, что прямая аб проходит через центр круга. Мы ещё ничего не сказали о том, как выбирали на треугольнике место для отверстия а. Разумеется, это было не безразлично. Правило для нахождения его центра было такое: угол между прямой аОб и основанием треугольника равен углу между полуденным положением Солнца и горизонтом в дни равноденствия.
У основания треугольника видны два параллельных ряда отверстий: 9 в нижнем и 8 в верхнем. Это своеобразная шкала. Сейчас мы увидим, как она работает. Привесим к вершине треугольника отвес и попытаемся определить по этим часам время. Делается это следующим образом. Наводим часы на Солнце отверстием а - так, чтобы на отметку б упал солнечный зайчик. Ясно, что при этом отвес займёт определённое положение относительно отверстий, зависящее от времени дня. Если Солнце только что взошло, отвес пройдёт очень близко к ребру А. Дальше... впрочем, процитируем то, что сказано в старом журнале, где мы нашли сообщение об этих часах.
«По мере того как будет подниматься Солнце, при наблюдении надо будет последовательно поднимать и отверстие а, вместе с чем будет изменяться и положение отвеса, который постепенно будет двигаться слева вправо; проходя по нижнему ряду точек, которых всего девять, он будет указывать утренние часы дня: последняя точка направо покажет 11 часов утра, в полдень отвес перейдёт на ребро Б, а отверстие а достигнет высшего положения. Затем, по мере понижения Солнца, отверстие а начнёт опускаться, а отвес будет указывать послеобеденные часы, проходя по верхнему ряду точек, но уже справа налево; первая точка будет означать час пополудни, вторая 2 часа и т. д., последняя - 8 вечера, а при закате Солнца отвес снова ляжет вдоль ребра А».
Надо думать, если бы мы сегодня решили воспользоваться подобными часами, шкалу для них можно было бы сделать удобнее и точнее, чем на старинном образце. Как? Это мы, пожалуй, оставим на ваше усмотрение. Точнее всего показания часов будут в июне, когда Солнце стоит выше всего над горизонтом. Если в июне ребро Б служит отметкой времени полудня, то в другие месяцы её придётся сместить на одну точку нижнего ряда влево (для мая и июля), на две точки (для апреля и августа) и т. д.: так мы учтем уменьшение долготы солнечного дня.
А вот другой вариант тех же солнечных часов. Разница лишь в том, что изготовлены они из меди и найдены чуть южнее - во Владимирской губернии (произошло это до революции). На первый взгляд у этих двух «хронометров» нет ничего общего. В самом деле, где тут треугольник, где круглое отверстие, где «шкала»? Если посмотреть внимательнее - всё это есть. Вместо круглого отверстия - круглая чашечка сверху, с таким же маленьким отверстием для солнечного луча и отметкой для «зайчика». Роль шкалы играют два лимба с буквами. Вверху на чашечке - крючок для отвеса. Остальное - скорее всего «для красоты».
Существуют предположения, что те и другие часы могли служить также и календарём...
Автор следующей конструкции солнечных часов нам известен. Как сообщал журнал «Известия русского астрономического общества», были они «проектированы и построены священником 17-й артиллерийской бригады Д. П. Мудролюбовым». Вот они, на следующем рисунке. На неподвижном основании установлена вертикальная металлическая скоба с натянутой на ней тонкой проволокой. Перпендикулярно скобе в её середине приварена дуга в 1/3 окружности. Вся эта система может вращаться вокруг вертикальной оси и в плоскости скобы. На дуге (она служит лимбом) нанесена часовая шкала: в центре (точке пересечения дуги со скобой) - полуденное деление (12 часов), влево отложены дополуденные часы (11, 10, 9, 8, 7, 6), вправо - послеполуденные (13, 14, 15 и т. д.). Цена часового деления - 1/24 часть окружности (15°). Почему так - на этот раз должно быть вам ясно без особых экскурсов в астрономию.
Но как же заставить эти часы показать время? Интересно, что для начала нужно дождаться... ясной звёздной ночи. Рамку с лимбом следует зафиксировать в таком положении, чтобы натянутая на рамке проволока была направлена на Полярную звезду, а отвес, подвешенный к середине проволоки, указывал точно на полуденное деление. Теперь в солнечный день тень от проволоки укажет на лимбе час дня, а если прибор имеет достаточные размеры, точность его показания может быть очень высока. Единственное замечание: истинный астрономический полдень соответствует 12 часам только на экваторе. Во всех других случаях он зависит от широты места.(Прим. OCR - это не так - истинный астрономический полдень зависит от уравнения времени.) Например, на широте Москвы астрономический полдень соответствует приблизительно 12 часам 30 минутам. Так что необходимо ввести соответствующую поправку. Не забудьте также о декретном и сезонном времени.
Не правда ли, эти часы очень похожи на древние, с которых мы начали свой рассказ? И неудивительно: новое - это хорошо забытое старое.
Посмотрите на рисунок. На нём изображены солнечные часы, которыми пользовались древнеримские легионеры. Найден этот каменный циферблат в западногерманском городе Висбадене. По периметру круга - надписи по-гречески, обозначающие страны света, а в середине - замысловатая фигура в форме двусторонней секиры древнеримского ликтора (охранника). Учёным пока ещё не вполне ясно, как отсчитывалось по этим часам время. Вероятно, у часов были ещё какие-то части. Время не сохранило их...
И последнее - может быть, самое неожиданное во всём нашем рассказе. Знаете ли вы, что самые простые и надёжные солнечные часы (да заодно и компас) - это... вы сами? Сейчас мы это докажем. Пусть утром вы пошли в лес по ягоды, за день ушли очень далеко и теперь, когда дело к вечеру, не уверены, верной ли дорогой возвращаетесь к дому. Не сомневаемся, что вам известно немало способов, как выйти из такого затруднения. Но вот ещё один. Вспомните, видели ли вы свою тень, когда входили поутру в лес. (Как правило, человек обращает внимание на свою тень, так что эта деталь вряд ли ускользнет от вас). Если до полудня ваша тень то и дело попадалась вам на глаза, значит, теперь возвращаясь домой, вам следует идти так, чтобы тень вновь была впереди: ведь солнце за день успело перейти на запад. И наоборот, если утром вы не видели своей тени, - после полудня, если вы хотите поспеть к ужину, надо идти все время от своей тени. Конечно, такая ориентировка очень приблизительна, и всё же в большинстве случаев она выручает заблудившегося путника.
А. ЛЕВИН, действительный член Всесоюзного астрономо-геодезического общества при АН СССР