Sluneční hodiny

Sluneční hodiny velmi úzce souvisí s astronomií, a to tím, že čas je odměřován pohybem stínu vrženého sluncem. V pradávných dobách, kdy ještě neexistovaly složitější mechanismy na odměřování času, byl stín vržený stromem nebo tyčí jedinou orientací v tom, jak pokročil den. Později následovaly vedle vodních a přesýpacích hodin další mechanismy na měření času, avšak sluneční hodiny nás dodnes fascinují svou jednoduchostí a znázorněním proměnlivosti a opakovatelnosti přírodních jevů – pohybu země a nebeských těles. Mají však jednu velkou nevýhodu: neukazují v noci, a pokud je zamračeno.

Záměr zhotovit na hvězdárně sluneční hodiny měli členové astronomického kroužku již od prvopočátku, především pro didaktické účely. Řada modelů SH byla zhotovena p. Ing. Jiřím Vašíčkem koncem 70. let, k větším venkovním provedením ale v té době nedošlo. Přes řadu záměrů a dobrých úmyslů členů astronomického kroužku ( AK) se do díla nikdo nepustil. Až po vybudování další pozorovatelny se naskytla možnost zhotovit svislé sluneční hodiny na jejích zdech. Tento úkol vzali na svá bedra starší členové AK – vznikl tým pro realizaci slunečních hodin (nyní již v rámci UBAS tj. Uherskobrodský astronomický spolek).

Rozhodujícím impulsem k realizaci SH byla inspirace hvězdárnou v Hradci Králové. Zdejší ASHK (pracovní skupina Sluneční hodiny) je řadu let v této oblasti velmi aktivní, navíc na svých webových stránkách dala k dispozici program pro výpočet a konstrukci SH. To naši skupinu správně „nakoplo“. Výsledkem jsou dále popisované realizace SH na naší hvězdárně.

Svislé sluneční hodiny

Sluneční hodiny ukazují čas pouze po část dne (kdy je Slunce nad obzorem). Délka dne se samozřejmě mění dle ročního období. U svislých SH záleží na natočení svislé průmětny hodin – číselníku – vůči světovým stranám. Ideální je, pokud je číselník směřuje na jih – jeho tvar je souměrný a takové hodiny ukazují největší část dne. V praxi tento případ nastává málokdy, neboť jsme závislí na natočení stěny objektu, na které SH zhotovujeme. Pro SH na naší hvězdárně jsme se rozhodli využít malé pozorovatelny a zhotovit hodiny na 3 stěnách. Tím je možno odečítat čas od východu slunce až po jeho západ po celý rok. Jako provedení se nám jevilo nejjednodušší namalování číselníku hodin přímo na zdi fasádními barvami.

Pro didaktický účel mají hlavní (tj. jižní) hodiny jako ukazatel polos (tyčka vetknutá do stěny ve směru zemské osy), který ukazuje celým stínem. U ostatních hodin (východní, západní) slouží jako ukazatel gnómon tj. tyč kolmá k průmětně, k odečtení času pak slouží nikoli celý stín ale pouze poloha konce stínu (kam se umisťuje kulička neboli nodus. Nodus taktéž ukazuje kalendářní údaje (slunovraty, rovnodennosti). Je to nejčastější typ slunečních hodin.

Nejdříve byly vytvořeny hlavní SH na jižní stěně pozorovatelny (viz obr. 1). Azimut této stěny není zrovna ideální (ca 30 o na západ), což způsobí poněkud asymetrický obrazec hodin. Jako ukazatel byl zvolen polos. Na polosu je umístěna kulička (nodus), jejíž poloha znázorňuje kalendářní období – pro zjednodušení má pouze 3 křivky, tj. čáru rovnodennosti (přímka uprostřed) a křivku letního a zimního slunovratu (žlutá-letní a modrá-zimní plocha). Součástí kalendářní plochy jsou znaky zvířetníku – obratníky raka a kozoroha (slunovraty), dále znamení vah a berana (rovnodennosti).

Postupně jsme zhotovili hodiny též na východní a západní stěně – tentokrát s gnomóny.

Bohužel se časem ukázalo, že stěny, na kterých byly SH vytvořeny mají nekvalitní povrch – omítka postupně praskala a drolila se. Bylo nutno přikročit k obnově. Staré omítky byly odstraněny (i s hodinami) a stěny se znovu omítly. Tím jsme se ocitli znovu na začátku, ale to nás neodradilo. Byli jsme rozhodnuti sluneční hodiny vytvořit znovu. Tentokrát však jsme se rozhodli pro trvanlivější provedení především pro hlavní jižní hodiny. Číselník hodin se všemi značkami a symboly zvěrokruhu jsme nechali vytisknout na umělohmotnou trvanlivou reklamní fólii a nalepit na dibondovou desku (za laskavé spolupráce firmy Bismark). Tato deska pak byla přišroubována na jižní stěnu pozorovatelny – kdykoli lze ze zdi sejmout a znovu namontovat. Východní a západní SH jsme postupně znovu namalovali na nové omítky. Později jsme zhotovili ještě severní SH – ty však ukazují pouze omezenou část roku tj. červen až srpen pouze zrána a večer (což vyplývá z dráhy Slunce v tomto období, jindy nejsou hodiny osvíceny).

Sluneční hodiny ukazují i v noci. Údaj stínu ukazatele za měsíčního světla odečteme na hodinách a korigujeme o počet hodin dle tabulky.

Vodorovné analematické sluneční hodiny

Po registraci uvedených svislých SH v rejstříku hvězdárny Hradec Králové jsme přemýšleli o dalších hodinách tentokrát vodorovných. Inspirovali jsme se opět v časopise Povětroň analematickými vodorovnými hodinami. Tyto hodiny se staví dostatečně velké, tak, aby gnómón mohl být nahrazen postavou člověka, jehož stín ukáže, kolik je hodin. Toto provedení je atraktivní především pro děti a mládež, i pro všechny zájemce o sluneční hodiny. Další výhodou je možnost změny polohy ukazatele/postavy dle kalendářní stupnice na základní desce a tím eliminace nepřesnosti způsobené analemou* u nepohyblivého ukazatele. Hodiny jsme zhotovili v provedení s betonovou základní deskou, číslice číselníku jsou kovové, ukotvené v betonových sloupcích (viz obrázky).

Stavba hodin byla velmi pracná, trvala téměř 2 roky. Vnější vzhled se několikrát měnil. Podklad měl být jen ze šotoliny, později jsme přidali pásy z červené drtě a z osázení buxusem. Vnější obvod byl zpevněn dlažebními kostkami. Provedení je však velmi bytelné a trvanlivé (je však nutná pravidelná údržba). Návštěvníci hvězdárny jeví o tyto hodiny velký zájem. Především děti na nich rádi skotačí – zatím bez větší újmy.

*Analema je proměnný rozdíl mezi skutečným pásmovým časem (SEČ, SELČ) a místním slunečním časem (činí dle data až 20 minut, do plusu i mínusu).

Pracovní skupina pro sluneční hodiny na hvězdárně v Hradci Králové vede katalog slunečních hodin v celé ČR. Také námi zhotovené SH jsme přihlásili do tohoto registru. Při této příležitosti jsme navázali kontakt s pracovníky ASHK. Ti v rámci pravidelných návštěv slunečních hodin v Česku zařadili naši hvězdárnu do plánu prohlídky na jaro 2015. V uvedený termín navštívili naši hvězdárnu, prohlédli si všechny SH. Pochvalně se vyjádřili především k vodorovným SH a též k digitálním (tehdy umístěných ještě vedle vodorovných). Zvláště ocenili provedení těchto SH po konstrukční stránce.

Digitální sluneční hodiny

Po úspěchu svislých a analematických slunečních hodin u návštěvníků hvězdárny jsme přemýšleli co v této oblasti dále. V debatách se členy sluneční skupiny hvězdárny Hradec Králové jsme se dozvěděli o modelu tzv. digitálních SH. U těchto není čas znázorňován běžným ukazatelem, ale projekcí číslic na plochu hodin. Jak se Slunce pohybuje po obloze, promítá na určenou plochu přímo čas znázorněný číslovkami. Rozhodli jsme se tuto zajímavost pro hvězdárnu sestrojit ve větším a trvalejším provedení, než nabízela vystřihovánka v odborném časopise.

Volba padla na ocelové profily ke zhotovení kostry, průmětna a pás pro číselník opět na dibondové desky s potištěnou fólií. Svaření základní kostry z profilů jekl, nebyl velký problém – horší to bylo s obloukem pro číselník o průměru 1 metr. Nakonec jsme využili ohýbačky profilů v COPt Uh. Brod, kde nám provedli základní tvar. Při přivařování oblouku jsme museli vyvinout ještě hodně úsilí (korekce rádiusu), ale nakonec se vše zdařilo. Poté jsme konstrukci natřeli bílým lakem. Dalším problémem bylo přesné vyvrtání děr, které tvořily číslice na číselníku. Nejprve jsme chtěli tuto práci zadat do některé obráběcí firmy na souřadnicovou vyvrtávačku, ale nakonec se to podařilo pomocí stolní vrtačky v garáži jednoho s nás. Zhotovený číselník jsme pak svrtali s rámem oblouku a k tomuto přinýtovali nýty Nitax. Připevnění obdélníkové desky (průmětny) již bylo celkem jednoduchým úkonem. Zbývalo vyřešit jak a kam hodiny umístit. Nejdříve jsme je instalovali na podstavec z ocelových profilů vedle vodorovných analematických SH. Poloha to byla výborná z hlediska doby oslunění. Bohužel většině členů AK se toto umístění nelíbilo z estetického hlediska. Nakonec nás napadlo tyto SH umístit na zábradlí stojanu zařízení pro sledování slunečního spektra. Shodou okolností je situováno směrem jih-sever což je nezbytné pro umístění těchto hodin. Tak byly digitální SH instalovány na hvězdárně k obecné spokojenosti. Jako další počin jsme zhotovili informační tabuli se základním výkladem o slunečních hodinách, a instalovali ji hned u vchodu na hvězdárnu.

Závěr

Do budoucna hodlá tým sluneční sekce realizovat další atraktivní verze slunečních hodin a zároveň vytvořit jakousi naučnou stezku pomocí informačních panelů. Účelem je učinit prohlídku hvězdárny zajímavější a praktickými příklady přiblížit zájemcům některé přírodní jevy. Jak se nám to podaří – o tom snad za čas v některém z dalších článků ve Zpravodaji.

---

Na projektu pracuje:
Karel Šobáň, Alexander Římovský, Zdeněk Šiftař (plánování, realizace)
Karel Šobáň (text)