Учебный проект «Что мы знаем о солнечных часах?»

ОГБОУ «Архангельская школа-интернат»

Информационный проект

«Что мы знаем о солнечных часах»

Выполнили учащиеся 7 класса

Руководитель: Рожкова Е.И., учитель математики

2025

Введение

А знаете ли вы - что самое быстротечное в нашей жизни???

Оно не ждет и не стоит,

Оно всегда вперед бежит.

Все берегут его. Друзья,

Его вернуть, увы, нельзя (время)

С древнейших времен люди не просто существовали во времени, но и пытались осмыслить его суть. Человечество всегда отдавало себе отчет в том, что течение времени необратимо, но всегда пыталось его измерить.

Вся наша жизнь организована по часам, и трудно вообразить, как можно было прожить день, не следя за временем.

Мы измеряем время годами, месяцами, днями, часами, минутами, секундами... Мы знаем самые разные пословицы, поговорки и афоризмы о времени: "Делу - время, а потехе - час", "Всякому овощу свое время", "Лучше поздно, чем никогда", "Счастливые часов не наблюдают" и многие другие.

Чтобы ориентироваться во времени, человек изобрел специальный прибор - часы. Шло время, и люди совершенствовали механизм его отсчета. Известно, что далеко не сразу человечество стало отсчитывать начало нового дня с полуночи.

Гипотеза

Мы заинтересовались вопросами:

• Как люди определяли время раньше, когда не было часов?

• Как можно самим определять время, не пользуясь современными часами?

• Какова история солнечных часов?

• Как работают солнечные часы?

• Стоит ли переводить часы?

• Как изменится состояние людей после перевода часов?

Цель проекта: Развить умение собирать и анализировать информацию, систематизировать рабочие материалы к выступлению, выделять главное (существенные признаки и особенности исследуемого предмета), научиться работать с разными источниками информации, развить свою любознательность в процессе изготовления часов совместно со взрослым; закрепить и расширить знания о различных видах часов, о принципе их работы и их роли в жизни человека.

Задачи проекта:

• Исследовать историю происхождения часов, познакомиться с их устройством.

• Собрать интересные сведения о солнечных часах.

• Научиться определять время по солнечным часам.

• Определить истинный полдень до перевода часов и после, сравнить результаты.

• Изготовить макет солнечных часов.

• Развить умение устанавливать связь между разнообразием часов и потребностью человека в них.

• Отобрать материал для презентации.

Информационный материал

Самые старые известные в мире солнечные часы из Долины царей Египта (около 1500 г. до н.э.) использовались для измерения рабочего времени. 

Солнечные часы представляет собой устройство , которое указывает время с помощью светового пятна или тени , отбрасываемой положение Солнца на эталонной шкале.  

Когда Земля поворачивается вокруг своей полярной оси, кажется, что солнце пересекает небо с востока на запад, поднимаясь на восходе солнца из-под горизонта в зенит в полдень и снова опускаясь за горизонт на закате. Как азимут (направление), так и высота (высота) могут использоваться для создания устройств измерения времени. Солнечные часы были изобретены независимо в каждой крупной культуре и становились более точными и сложными по мере развития культуры. 

Солнечные часы показывают местное время . До появления железных дорог в 1840-х годах местное время отображалось на солнечных часах и использовалось правительством и коммерцией.

До изобретения часов солнечные часы были единственным источником времени. После изобретения часов солнечные часы сохранили свое важное значение, поскольку их нужно было регулярно сбрасывать с солнечных часов, потому что точность ранних часов была низкой. Часы и солнечные часы использовались вместе для измерения долготы. Циферблаты были разложены с использованием прямых граней и циркуля.

Солнечные часы больше не были утилитарными, они оставались популярным украшением, и несколько популярных книг продвигали этот интерес и давали детали конструкции. Доступные научные калькуляторы сделали алгебраические методы такими же доступными, как и геометрические конструкции, а использование компьютеров сделало дизайн циферблата тривиальным. Наследие солнечных часов было признано, и во всем мире были созданы общества солнечных часов.

История солнечных часов

Одним из таких сооружений в Европе является Стоунхендж, служивший весьма точным календарем для прогнозирования смены времен года, нужного для ведения сельского хозяйства, и обсерваторией для предсказания солнечных и лунных затмений, необходимого, по видимому, для осуществления культовых обрядов.

Время его постройки, согласно исследованиям ученых, датируется 1850-м годом до н.э.

Огромные каменные постройки для астрономических наблюдений найдены в разных уголках мира: на территориях Древнего Вавилона, Египта, в Китае.

Самые известные из них это "Игла Клеопатры", находящаяся сейчас в Лондоне, и гигантский обелиск недалеко от Каира, построенный за 3000 лет до н.э.

История солнечных часов берет свое начало в Ассирии и Вавилоне. Вавилоняне достигли больших успехов в астрономии и математике.

Одним из инструментов, необходимых для астрономических наблюдений являлись полусферические солнечные часы, которые они приспособили и для определения ночного времени.

Двенадцать известных древним астрономам созвездий, которые мы сейчас знаем как "знаки зодиака", появлялись в небе с разницей в один час.

Шар из проволоки скользил по циферблату в виде чаши. Вокруг шара был круг, представляющий эклиптику.

На нем изображались двенадцать созвездий, так чтобы угловые расстояния соответствовали реалиям.

По такому инструменту можно было определить место Солнца на проволочной сфере, если иметь знание о положении дневного светила в том или ином знаке зодиака.

Этот астрономический прибор позволял заметить разницу между солнечным и звездным временем, сравнить время пути Солнца и созвездий по эклиптике. Сравнение производилось с помощью водяных часов (клепсидры).

Таким образом, солнечные часы (гномон) Древнего Вавилона положили начало развитию самостоятельной ветви науки - гномоники, тесно связанной с астрономией и математикой.

Самое раннее упоминание в египетских рукописях о солнечных часах датируется 1521 годом до н.э., хотя это вовсе не означает, что до этого времени они там не использовались.

Египетские солнечные часы того периода определяли время по длине тени от гномона.

О солнечных часах в Древней Иудеи мы знаем из Книги Пророка Исайи. Когда царь Езекия просит у Бога знамение, Бог отвечает ему через своего Пророка: " - Вот, я возвращу назад на десять ступеней солнечную тень, которая прошла по ступеням Ахазовым. И возвратилось солнце на десять ступеней по ступеням, по которым оно сходило." (Исайя 38;8)

Итак, что же представляли из себя "Ахазовы ступени"?

Исследователи Священного Писания полагают, что это не что иное, как солнечные часы, устройство которых Ахаз позаимствовал у ассирийцев и вавилонян.

Как полагают те же исследователи они представляли из себя стоящую на возвышении колонну, от нее вниз шли ступени, являющиеся делениями, по падению тени на которые определяли время. Время правления царя Ахаза 873—852 годы до н.э.

В Китае гномоном пользовались для определения времен года с VIII века до нашей эры.

В округе Гуйчжоу археологи нашли нефритовые солнечные часы, относящиеся к III-му веку до н.э. Из-за особенностей исчисления времени, история солнечных часов в Китае достаточно самобытна.

Это был диск из камня с установленным в центре гномоном.

На двух сторонах диска была шкала, возле делений которой написаны названия 12-ти китайских сдвоенных часов.

По верхней части диска измеряли время от весеннего до осеннего равноденствия, а по нижней части от осеннего до весеннего равноденствия.

А вот водяные часы появились в Китае, судя по всему, раньше солнечных, в 2696 году до нашей эры.

Древние цивилизации Мексики и Перу тоже владели знаниями о том, как отмечать времена года с помощью гномона.

В Греции солнечные часы упоминаются в древних документах VI века до нашей эры и не описываются как что-то необычное. Еще в IV веке до нашей эры, согласно известным древнегреческим источникам, там прочно вошло в быт определение времени по аналемматическим солнечным часам, в которых в качестве гномона выступал человек.

Однако, история солнечных часов в Греции не так однозначна: существует мнение, что уже в X-м веке до н.э. в Грецию были привезены солнечные часы из Ассирийского или Вавилонского Царства. Несомненно лишь заимствование у вавилонян солнечных часов, что, учитывая торговые связи того времени, неудивительно.

В III-м веке до н.э. в Греции использовались полусферические солнечные часы, в которых наклон полусферы повторял наклон эклиптики на широте места где был изготовлен.

В античной Греции добились значительных успехов в астрономии и математике. Конические солнечные часы были изобретены на основе теории конических сечений Аполлония.

Суть этих часов в том, что ось вогнутого сегмента конуса находится параллельно Земной оси.

Конус направлен туда же, куда и горизонтальный гномон.

На основной, направленной на юг, стороне солнечных часов имелся циферблат, расположенный перпендикулярно конусной оси и параллельно экватору. Через разделенные на 12 равных частей дуги были проведены часовые линии.

Падающая тень пересекала эти дуги, и по точкам пересечения можно было узнать который час. Несколько конических солнечных часов сейчас хранятся в Лувре.

Плоские солнечные часы появились в результате усовершенствования конических. Такие часы с вертикальным циферблатом устанавливали на башне, чтобы по ним можно было издалека видеть который час. Так появились первые солнечные башенные часы. В Афинах на Башне Ветров находятся едва ли не самые древние вертикальные солнечные часы, сохранившиеся до наших дней. Вообще, эта башня сама по себе уникальна уже тем, что является первой метеорологической станцией. На крыше был расположен флюгер, в ней самой находились водяные часы, на фасаде первые солнечные башенные часы.

В Риме первые солнечные часы появляются в 292 году до нашей эры. В результате Первой Пунической войны и уже после ее окончания римлянами были завоеваны греческие острова и часы были вывезены оттуда в качестве трофея. Впрочем из-за этого они показывали время того места, где были сделаны. Уже очень скоро солнечные часы стали неотъемлемой частью быта римлян. Их устанавливали на площадях, возле храмов и в других общественных местах.

На площади Монтечиторио в Риме и сейчас можно увидеть один из древнейших обелисков с солнечными часами.

Установленный еще во времена императора Августа на Марсовом поле, он был убран с площади в эпоху упадка империи, но найден в 1463 г. и поставлен вновь в 1792 году.

Римляне стали устанавливать и использовать солнечные часы для разных бытовых нужд. Так, по ним регулировали вход в бани.

Появились часы на частных виллах и переносные солнечные часы, которые можно было брать с собой в дорогу. Они учитывали разницу во времени в крупных городах - Риме, Александрии и других. Существовали также солнечные часы для всех широт, из которых до наших дней сохранилось два экземпляра.

Римляне мало привнесли в развитие гномоники, они пользовались тем, что делали греческие мастера.

В начале Средних веков в Европе пользовались лишь солнечными и водяными часами.

Приблизительно в XIII в. там входят в употребление песочные часы,которые, являясь альтернативой водяным, получают значительное распространение уже к началу XIV века.

В Византии, в Средневековье были популярны вертикальные солнечные часы. Их размещали на фасадах монастырей, башен, общественных зданий и храмов. На циферблатах впервые указывают числа. В связи с популярностью походных часов появляется профессия часовщика. Совершенствуется астролябия Гиппарха. В это же время арабские мастера учатся у византийцев изготавливать солнечные и водяные часы.

Развитие гномоники в Индии и на мусульманском Ближнем Востоке в средневековье дает начало изучению тригонометрии, геометрии и математике. Индусы активно используют в расчетах теорему Пифагора и другие знания, заимствованные у эллинов.

К развитию тригонометрии у арабов привело появление переводов трудов Птоломея и индийских "сиддхант".

После завоевания турками Константинополя, на всех мечетях, в которые нередко переделывали Православные Храмы, устанавливали солнечные часы. По ним определяли время молитв, а на циферблате наносилась линия, указывающая направление на Мекку.

В Багдаде и Дамаске были построены обсерватории.

Переняв у византийцев искусство создания астролябий и угломерных инструментов, водяных и солнечных часов мусульманские ученые достигли больших успехов в их совершенствовании.

В Европе одним из первых людей, проявивших интерес к гномонике, был папа Сильверст II.

Прочитав книги Боэция по геометрии и астрономии, где были описаны основные виды часов того времени, он написал трактат по геометрии, где озвучил основные правила для сооружения солнечных асов. Благодаря ему Европа узнала про устройство и применение астролябии. Это был X век нашей эры.

В XII - XIII веках арабские астрономические таблицы и трактаты перевели на латинский язык. Гномоника продолжила свое развитие уже в Европе.

Перевод греческих текстов в XIV веке способствовал новому интересу к науке и к гномонике, как ее частному направлению. В конце XIV в. Европа перешла на новый счет времени, основанный на равных дневных и ночных часах. И это был очень важный шаг для всей истории часов. Нужно было модернизировать солнечные часы к этому счету времени.

В XVI веке солнечные часы устанавливают на фасадах общественных зданий и Соборов, башнях и стенах. Они уже адаптированы для измерения равных часов. Набирают популярность переносные солнечные часы, в том числе совмещенные в исполнении с компасом.

В XVI -XVIII веках они еще достаточно популярны, но по мере удешевления и совершенствования механических часов, применение их начинает постепенно падать. Как мы видим, история солнечных часов включает в себя различные временные периоды развития гномоники: от Древнего мира, через эпоху античности и средневековье до XIV века, когда набирающие популярность механические часы стали постепенно вытеснять солнечные.

Однако в наше время стало модным украшать солнечными часами парки, бульвары и скверы городов.

Солнечные часы Севастополя.

Так, например в 2008-м году, к 225-летию города, на Приморском бульваре Севастополя, вблизи Памятника затонувшим кораблям были устроены солнечные часы, которые несомненно стали украшением города. Они привлекают внимание многочисленных туристов и горожан. Циферблат выложен разноцветной плиткой, а тень небольшого гномона довольно точно показывает время.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/636301-uchebnyj-proekt-chto-my-znaem-o-solnechnyh-ch