Zegary słoneczne

Gablota 1

Najcenniejszym zabytkiem śląskiej gnomoniki jest wrocławska linia południkowa – urządzenie astronomiczne służące do precyzyjnego określania wysokości kątowej Słońca w momencie południa na przestrzeni roku. W gablocie w jej pobliżu przedstawiono konstrukcje pokrewne – rozmaite zegary słoneczne związane w szczególny sposób z momentem górowania Słońca.

Na najwyższym poziomie prezentowany jest dziewiętnastowieczny zegar poziomy z armatką, popularna od początku XVIII stulecia atrakcja prywatnych ogrodów. Ustawiona pod właściwym kątem soczewka, skupiając promienie słoneczne na zapalniku, powodowała wystrzał, który oznajmiał południe. Na korpusie instrumentu widoczne są ślady prochu po odpaleniach armatki.

W sąsiedztwie umieszczono dipleidoskop – przyrząd opatentowany w 1842 roku przez Johna Edwarda Denta (1790–1853) - niepodobny do typowego zegara słonecznego - przeznaczony do precyzyjnego wyznaczenia momentu południa.

W stożkowej mosiężnej tulei umieszczony jest podwójny pryzmat. Padające promienie Słońca powodują powstanie dwóch obrazów schodzących się w momencie południa. Przy odpowiedniej kalibracji instrumentu możliwe jest uzyskanie precyzji wskazania z dokładnością do jednej sekundy.
Na środkowym poziomie znajduje się unikatowy wielofunkcyjny zegar słoneczny typu Le Roy. Zaprojektował go Julien le Roy (1686–1759), królewski zegarmistrz Ludwika XV, a wykonał w 1737 roku Jacques Le Maire, znany paryski wytwórca przyrządów naukowych, działający w latach 1714–1762.
Zegar typu Le Roy powstał w związku z potrzebą precyzyjnego wyznaczania w dowolnym miejscu momentu południa słonecznego, do czego potrzebna była znajomość przebiegu lokalnego południka. W celu jego wyznaczenia, należało w okresie poprzedzającym południe ustawić zegar w takiej pozycji, by światło słoneczne wpadające przez jeden z otworów w gnomonie, padało na tarczy na jeden z łuków oznaczonych numerami od 1 do 5. Następnie należało odznaczyć rysikiem kierunek zegara w miejscach dwu wypustek wystających z tarczy po stronie północnej i południowej. Analogiczną operację należało przeprowadzić pewien czas po momencie górowania Słońca, celując promieniem światła wpadającym przez ten sam otwór w gnomonie w przeciwległy łuk na tarczy oznaczony tą samą cyfrą. Przedłużenie wyznaczonych w ten sposób par punktów tworzyło kąt, którego dwusieczną był lokalny południk.
Oprócz wyznaczania południka zegar typu Le Roy łączy w sobie funkcje:
- klasycznego poziomego zegara ogrodowego dla szerokości geograficznej 49°N,
- zegara pochyłego, funkcjonującego w zakresie szerokości geograficznych od 35°N do 60°N dzięki pionom zawieszanym z gnomonu, odpowiedniej skali zapisanej na tarczy poniżej oraz śrubom regulacyjnym umożliwiającym odchylenie zegara o stosowny kąt,
- linii południkowej z informacją o aktualnym położeniu Słońca względem znaków zodiaku, punktach równonocy i przesileń,
- zegara księżycowego pozwalającego odczytywać czas słoneczny na podstawie światła Księżyca.
Projektowana szerokość geograficzna zegara (49°N) odpowiada paryskiej lokalizacji. Natomiast inskrypcja umieszczona na tarczy komunikuje, że został on wykonany dla niejakiego Pana Hackera, beneficjenta niemieckiego miasta Erbach, położonego na szerokości geograficznej 49°39’N – nieco odmiennej niż paryska. Zagadka różnych szerokości geograficznych wyjaśniła się podczas konserwacji urządzenia, kiedy odsłonięto umieszczony pod zegarem księżycowym bogato dekorowany kartusz herbowy króla Francji, Ludwika XV. Nieznane są okoliczności zmiany nabywcy instrumentu.
Sąsiedni zegar, uproszczona wersja zegara Le Roy, został wykonany w technice odlewu cynowego w 1758 roku przez André Bertheta, zegarmistrza z Dijon.

Na dolnym poziomie gabloty przedstawiono przykłady heliochronometrów – precyzyjnych zegarów słonecznych typu równikowego, zaopatrzonych w wykres równania czasu zwany analemmą lub – przez kształt zbliżony do cyfry 8 – leminiskatą. Zogniskowanie promieni słonecznych na pionowej linii wykresu wskazuje lokalny prawdziwy czas słoneczny, zaś na krzywej analemmy – czas skorygowany o wartość równania czasu, czyli lokalny średni czas słoneczny.
Do XVIII w. czasem powszechnie stosowanym w Europie był lokalny czas słoneczny prawdziwy, tj. wskazywany przez zegary słoneczne i różny dla miejscowości położonych na innych długościach geograficznych. W XVIII stuleciu, w celu dostosowania biegu życia społecznego do rozpowszechnionych zegarów mechanicznych oraz wymogów nauki, czasem obowiązującym stał się czas słoneczny średni, odpowiadający powtarzalnemu biegowi zegarów mechanicznych. Wciąż jednak miał on charakter lokalny.
Ostatecznie, na skutek rozwoju transportu kolejowego, dokonano ujednolicenia w granicach krajów i terytoriów, lokalny czas słoneczny średni zastępując czasem metropolii. W Anglii średni czas słoneczny Greenwich (GMT) zaadaptowano w 1880 roku zaś we Francji czas paryski w 1891. Około roku 1900 większość terytoriów świata miała wyznaczone czasy strefowe. Przez kilka kolejnych dekad toczył proces ich korygowania względem czasu południka zerowego w Greenwich, do różnicy wynoszącej pełny interwał.

Dwa prezentowane heliochronometry powstały około 1870 roku w Paryżu w warsztacie Paula Flécheta, trzeci został wykonany około 1860 roku przez zakonnika, ojca Antoniana Berthiauda z Peronnas. Podobne urządzenia były powszechnie wykorzystywane w drugiej połowie XIX wieku, np. przez koleje francuskie do regulacji zegarów stacyjnych. Straciły znaczenie, kiedy przekaz ustandaryzowanego sygnału czasu powierzono telegrafom i falom radiowym.