Солнечные часы Древнего Рима
Самые первые солнечные часы в Риме были установлены Папирием Курзором в 292 г. до н. э. на колонне храма Квиринал. Они показывали, впрочем, не римское время, а время того места в Греции, откуда эти часы были вывезены. Другие солнечные часы типа гемицикла, по свидетельству римского писателя I в. до в. э. Марка Теренция Варрона, попали в руки римлян как добыча при взятии Валерием Мессалом города Катаны в Сицилии (263 г. до н. э.). Часы были поставлены в Риме на колонне Ростра. Хотя они неверно определяли время, поскольку не были приспособлены к широте Рима (город Катаны лежит на северо-западе от Рима), тем не менее, римляне употребляли их в течение 99 лет, пока цензор Квинтий Марцин Филипп в 164 г. до н. э. не поставил возле них другие, более точные солнечные часы.
Третьи часы несколько позже были установлены в форуме на базилике Эмилия. Их циферблат был начерчен не на сферической, а, на плоской поверхности. Солнечные часы в Древнем Риме вскоре становятся неотъемлемой частью быта и начинают устанавливаться в общественных местах. На рис. 11 показана старинная серебряная ваза из Порто Анзио, установленная на постаменте, на которой изображены солнечные часы; раб и рабыня смотрят на часы, чтобы узнать время. Это сцена из древнеримского быта.
В царствование Августа был установлен обелиск Сезостриса в 34 м высотой. Он был перевезен из Египта и по указанию императора установлен на Марсовом поле (руководил этой операцией математик Факундус Новус). Он стоял в центре специальной панели, на которой был расчерчен циферблат; часовые линии были выложены из бронзовых металлических частей. По словам Плиния Старшего, обелиск служил для определения времени года и долготы дня. Он простоял несколько веков, но в эпоху упадка Древнего Рима был сброшен и на долгое время забыт; в 1463 г. н. э. он вместе с металлическими частями циферблата был найден, но только в 1792 г. вновь установлен на площади Монтечиторио в Риме, где стоит и поныне.
Витрувий, живший значительно позже Плавта, перечисляет около тридцати различных видов солнечных часов, которые были распространены в его время. О них он говорит как о давно известных и ничего нового уже не прибавляет. В александрийско-римские времена солнечные часы получили большое распространение; крупные чиновники состязались с учеными в том, чтобы ставить во всех городах (даже мелких) солнечные часы для общественного пользования и охотно снабжали ими храмы, цирки и бани.
В 1867 г. были найдены солнечные часы среди развалин римских бань около горячего, еще и поныне используемого источника в древнем Aque Mattiacae (нынешний Висбаден). Это были горизонтальные часы типа пеликан, устроенные для широты Висбадена (50°), с циферблатом весьма грубой работы. Дуги (линии) на циферблате, отмечающие оба солнцестояния, оказались весьма неточными. По этим часам, как и по часам в помпейских банях, регулировался вход в бани публики.
Солнечные часы, особенно типа пеликан, были распространены во всей обширной Римской империи. Следы их существования находят также в Италии, Франции, Германии, Испании и Дании. Виллы частных лиц не только в Риме, но и в провинции имели солнечные часы, служащие одновременно и украшением. При раскопках на территории виллы Сципио в 1769 г. были обнаружены два циферблата удивительных солнечных часов. Один циферблат был размещен над другим. Верхний имеет вертикальное расположение. На сегменте пологого цилиндра выгравированы часовые линии, которые пересекаются дугами овальной формы. Нижний циферблат имеет полусферическую форму и поддерживается с обеих сторон летящими фигурами, которые, вероятно, изображали «летающие часы».
Солнечные часы, найденные в Патерно, являются часами полусферического типа. Сегмент полого шара с начерченными на нем часовыми линиями поддерживается фигурой античного героя Атласа. Часы были найдены около 1790 г., а потом увезены в Англию. Согласно Витрувию, римляне в разработку гномоники нового внесли мало. Они пользовались в основном тем, что восприняли у греков. Большинство солнечных часов Рима и других мест были сделаны греческими мастерами.
Солнечные часы делились на часы общественного пользования (ставились на площадях) и индивидуальные, переносные, которые можно было брать с собой в дорогу. Довольно известны портативные солнечные часы, выполненные в форме свиного окорока. Они были найдены при раскопках Геркуланума в 1754 г. и переданы Неаполитанскому музею. Часы изготовлены из бронзы. На их плоской стороне имеется шесть вертикальных линий, под которыми выгравированы сокращенные названия месяцев: зимние месяцы — под короткими линиями, летние —под длинными. Вертикальные линии пересекают горизонтальные линии, деля их на шесть секций, соответствующих шести часам от восхода Солнца до полудня и от полудня до его захода. Выступ слева, возможно, был длиннее, располагался перед часовыми линиями таким образом, что его тень ложилась на пространство соответствующего месяца, и показывал часы, когда прибор подвешивался за кольцо и поворачивался к Солнцу. Эти часы, вероятно, были изготовлены после 63 г. к. э.
Приборами этого вида можно было пользоваться только на одной широте, и о том, что римляне более позднего времени знали об этом недостатке, свидетельствуют другие часы, построенные по тому же принципу и найденные в конце XIX в. в Аквилее. Они представляют собой бронзовый диск диаметром 3,75 см и толщиной 0,78 см. Циферблаты имеются на обеих сторонах диска. Один циферблат с буквой О —для Рима, другой с буквой Л —для Равенны. Линии, разделяющие графы месяцев, расходятся радиусами от вершины, около которой установлен гномон. Часовые линии были выложены серебром, но их на экспонате недостает; нет и, гномона. Часовые линии, по-видимому, были нанесены так же, как и в часах в форме окорока.
В то время были и сложные солнечные часы, которые могли учитывать разницу времени в зависимости от местонахождения главнейших городов того времени — Александрии, Родоса, Афин, Рима, Массалии, Византии. Там имелись ученые, которые могли выверять часы. По главным городам определялось время в провинции. Тогда также были в употреблении универсальные солнечные часы, устроенные для всех широт. Из универсальных часов римской эпохи до нас дошли два экземпляра. Один из них найден в Риме и относится к 250— 300 гг. н. э. Квадрант часов мог быть ориентирован в плоскости, параллельной плоскости видимого движения Солнца, т. е. соответственно наклону Солнца в эклиптике по отношению к экватору в данное время года и в любом месте. На обратной стороне круглого диска — циферблата — обозначены 16 провинций (среди них город Анкона, где, очевидно, часы были изготовлены) с указанием их географических широт. На циферблате вверху (на вертикальном меридиане) находится колышек, предназначенный для гномона. В середине круга на сквозном шипе устроена треугольная линейка и на ее изогнутой гипотенузе сделано шесть засечек (часовые метки). Три диаметра, расходящиеся направо и налево, представляют: средний — равноденствие, крайние — оба солнцестояния (21 декабря и 21 июля). Угол по обе стороны равноденственной линии равен или должен равняться 24° (древние вычисляли эклиптику равной 23°42’ круглым счетом). По свидетельству Дильса, двойное деление на левой стороне диска до сих пор еще недостаточно выявлено.
Другим таким же типом солнечных часов, но более сложного устройства являются дорожные часы из Cret-Chatelardi (Луара). Они дошли до нас не вполне сохранившимися. Поэтому в их устройстве многое остается неясным. Их циферблат — бронзовый диск—по краю разделен на четыре квадранта, один из которых делится еще на три сектора по 30° каждый. На центральном секторе нанесены деления через каждые 10°, поскольку часы предназначены для применения в широтах 30, 40, 50.и 60°. На рис. 19, а можно видеть линию равноденствия, проведенную через центр диска. По обе стороны от нее отмечено склонение Солнца от экватора к северу или к югу при совпадении с каждым знаком зодиака; внешние знаки отмечены буквами VIII K.IVL, XIII KIAN т. е. восьмой день до первого июля и января (24 июля и 25 декабря). От линии равноденствия проведена другая линия под прямым углом к ней (от центра к периферической части).
Выступающий прямоугольный гномон и треугольная линейка с пятью линиями, проведенными на изогнутой стороне, стоят под прямым углом к диску. Оба они насажены на толстый штифт (рис. 19, а и в). Часовые линии не пронумерованы. Для пользования этим прибором необходимо прежде всего установить линейку с выступом против широты места, а гномон— соответственно времени года.
Когда все на циферблате установлено, как должно быть, часы подвешивали на шнур, привязанный к петле, и поворачивали, пока тень гномона не падала на часовой круг. Число часовых линий, не находящихся в тени, показывало число часов до и после полудня (до 6 часов). Плоскость горизонтально расположенного диска была ориентирована с севера на юг, так что прибором можно было пользоваться и как компасом. Для пользования часами ранним утром или поздно вечером требовалось изменить расположение всех элементов. На обратной стороне циферблата (рис. 19, б) перечислены шестнадцать пунктов с указанием широт. Дорожные часы из Форбаха хотя и не могут быть причислены к универсальным солнечным часам, но как часы специального назначения заслуживают упоминания.
Семь радиусов на круглом бронзовом диске (диаметр 52 мм), вставленном в металлическое кольцо, определяют по порядку положение Солнца от июля (CW) до января (CS) и обратно опять до летнего солнцестояния. Поскольку названия обоих месяцев IAN и IVL написаны, то нетрудно определить остальные промежуточные месяцы. Под углом в 90° от Я имелось конусообразное отверстие А, через которое попадал солнечный луч, если плоскость отвесно висящего диска совместить с направлением луча. Маленькое солнечное пятно перемещалось по внутреннему краю в порядке месяцев. Эти часы можно было подвешивать, для чего через отверстие Н пропускалась нитка.
Отметчик С показывает шестой час, считая от полудня, т. е. восход и заход Солнца. Сохранилась бронзовая линейка, которая могла вращаться вокруг центра С, Это нужно было для того, чтобы, когда солнечное пятно установится на определенном месте, перехватить его на боковую плоскость линейки. Тогда с помощью нанесенных на диск часовых линий можно определить время, помня, что С указывает восход и заход Солнца, а положение диска — полдень.
Посредством этих часов определялась высота Солнца и полюса. Допустим, что сейчас полдень и время близко к летнему солнцестоянию, тогда луч попадает через отверстие А на внутренний край кольца возле 5. Угол СAS показывает высоту Солнца в градусах. Так как Солнце в знаке Рака имеет северное склонение от экватора — 23,5° (или круглым числом, как считали древние, 24°), т,о .CAS — 24°=90°—ф (высота полюса). При равноденствиях Солнце находится в точке В, <р= ’=90° — ZCAB, а в конце декабря оно в точке W и <р=90° — (Z-CA №+24°). Отсюда вычисляется высота полюса.
Солнечные часы с коническим циферблатом.
Кроме полусферических солнечных часов двух типов, в античном мире имели применение часы с коническим циферблатом. Конический циферблат по существу является модификацией полусферических циферблатов солнечных часов. На поверхности конуса легче было выполнить все то, что требовалось для устройства циферблата
полусферической формы. Античные ремесленники предпочитали не вытесывать шара из камня, а придавать часам Бероза (hemicyclium) коническую форму. Таким образом создавался конусный тип часов, и особенно успешно, когда был достигнут необходимый для этого уровень развития математики. Теория конических сечений Аполлония служила подготовкой того условия, без которого создание конических циферблатов солнечных часов было затруднительно. Только на основе практического использования этой теории, возможно, было изобретение часов конусного типа. Витрувий упоминает в связи с этим множество имен изобретателей, в их числе Дионисидора из Мило.
Согласно Витрувию, солнечные часы этого типа состоят из вогнутого сегмента округленного конуса. Ось вогнутой поверхности лежит параллельно оси Земли. Направление конуса совпадает с направлением горизонтального гномона. Все части конуса, выступающие над плоскостью гномона, должны быть удалены. Циферблат наносился на главной стороне часов, обращенной к югу. Устройство циферблата аналогично полусферическим часам Бероза, или часам типа гемицикла. Он расположен перпендикулярно оси конуса, следовательно, параллельно экватору. Каждая дуга, пересекаемая тенью, делилась на двенадцать равных частей, и через них проводились часовые линии. Таким образом, обозначались «временные» часы, т. е. часы, изменяющиеся по временам года.
О существовании солнечных часов с устройством циферблата конической формы не было известно до тех пор, пока М. Ренан, возглавлявший археологическую экспедицию, снаряженную в Финикию Наполеоном III в 1860 г., не нашел среди развалин древнего финикийского города Умм-эль-Авамид обломка мрамора, на который обратил внимание профессор Вупке, сразу опознавший в нем конический циферблат. На вогнутой части обломка были видны три часовые линии, нижняя
плоскость имела наклон, соответствовавший широте данной местности. На этом финикийском фрагменте сохранилась часть надписи: «...твой слуга Абдосир, сын Е...». Это, должно быть, обращение к божеству, а фрагмент, по-видимому, был частью стены храма. Абдосир — имя, часто встречающееся в финикийских надписях. На основе изучения фрагмента полковник Лоссадат воспроизвел полную модель солнечных часов с коническим циферблатом, которая находится теперь в Лувре.
Образцы часов с коническим циферблатом найдены археологами во многих местах, что свидетельствует о их распространении, особенно в александрийско-римское время. В том же Лувре находятся и другие часы с коническим циферблатом, изготовленным из серовато-белого куска мрамора. Он был найден в 1837 г. французским ученым Райе во время раскопок в городе Гераклее у Латмоса в Карий1.Надпись, высеченная на южной стороне часов, называет творцом этих часов Фемистогора, сына Мениско из Александрии, а устроителем их — Аполлония, сына Аполлодота. Эти часы были приспособлены к высоте полюса малоазиатского города, а не Александрии. Часы были воздвигнуты в честь царя Птолемея, вероятно Филадельфа (283—247 гг. до н. э.), покровителя астрономии и науки.
Циферблат часов был устроен, как обычно, на продолжении полуденной линии. Справа и слева от нее проведены часовые линии, сходящиеся к гномону. Они пересекаются семью кривыми — дугами. Профессор Райе предполагает, что часовые линии и семь дуг, их пересекающие, соответствуют тому, что на полусферических часах носит название «арахны» (паук) и что этот циферблат относится к классу, который Витрувий назвал «конарахна» (conarachna) —«конус с паутиной». Предполагают, что изобретателем этого циферблата был Аполлоний из Перги, разработавший теорию конических сечений. Как показал Деламбр, вычисления, нужные для создания таких часов, представляли собой серьезную математическую проблему, которая могла привлечь внимание великого уроженца Перги Г.
Южная сторона часов 5 расположена по вертикальной линии под углом в 38°. (Гераклея лежит на широте в 37°30’). К этим часам присоединены другие часы в форме чаши, обращенные к северу и имеющие другое устройство. На их циферблате только две дуги, которые также пересекают одиннадцать часовых линий. По этим вторым часам определяли время летом, с марта по сентябрь. А их циферблат можно датировать III в. до н. э. Подобное соединение часов двух систем в античных образцах часов встречается довольно часто.
Профессор Райе в 1875 г. упоминал о существовании еще двух солнечных часов с коническим циферблатом: одни — в Афинском музее, другие — в развалинах Акрополя. Первые из них имеют орнамент из львиных лап. В Неаполитанском музее хранятся пять образцов таких часов из Помпеи. Они были найдены в 1842 г. при раскопках развалин дома за храмом Fortuna Augusta. В 1854 г. в Помпеях был найден почти целиком сохранившийся экземпляр часов типа конарахна. Часы стояли на крыше фригидария (отделение римской бани) в стабианских термах, которые, как все бани вообще, должны были иметь такой инструмент для измерения и регулирования времени купания. Надпись между львиными лапами гласит: «Мара Атиний, сын Мара, квестор, по постановлению совета, распорядился устроить из поступивших штрафных денег». Кроме часовых линий, на вогнутой поверхности конуса нанесены линии экватора, зимнего и летнего солнцестояния. На этом экземпляре часов сохранился
на своем прежнем месте языковидный гномон.
Плоские (горизонтальные и вертикальные) солнечные часы.
Плоские циферблаты на первый взгляд кажутся самыми простыми, хотя на самом деле это не так. Как конические циферблаты явились усовершенствованием полусферических, так и плоские циферблаты являются шагом вперед по сравнению с коническими. Полусферическими и коническими солнечными часами можно было пользоваться, только наблюдая их с близкого расстояния, а вертикальные циферблаты позволяли видеть часы на расстоянии.
Вертикальные солнечные часы сохранились на стене восьмиугольной Башни ветров, построенной из отесанного камня в Афинах в I в. до н. э. астрономом Андроникусом из Сирии.
По этим часам афиняне могли определять время дня. На них, кроме того, имелся флюгер. Под крышей имелся фриз с лепными изображениями летящих фигур, символизирующих восемь ветров. Ниже фриза на стенках выгравированы восемь циферблатов, и, по утверждению историка астрономии Делабра, часовые линии, линии разных времен года, солнцестояний и равноденствий нанесены на циферблатах очень точно. Внутри башни помещались водяные часы сложного устройства. Время создания этих часов установить не удалось. Витрувий, описывая эту башню, не упоминает римские цифры, нанесенные у основания линии; видимо, они появились уже в современную эпоху. Известны вертикальные солнечные часы с циферблатом, заключенным в полукруг, на котором имелось десять часовых линий в нижних углах полукруга помещены фигуры двух птиц. Часовые линии были пронумерованы греческими литерами.
Часы такого устройства видел доктор Кларк на стене церкви, одного монастыря, когда он, путешествуя по Греции, посетил Орхомены и развалины города Беотии. Церковь стояла на месте храма Грации, где в языческие времена происходили музыкальные и драматические состязания. Она была построена в IX в. н. э. из обломков храма, а в 1889 г. разрушена землетрясением. Вертикальные солнечные часы того же типа (но они имели не 10, а 12 часовых линий) были открыты в Геркулануме. Следовательно, такой тип часов имел уже распространение в александрийско-римские времена. Часы такого устройства видел доктор Кларк на стене церкви, одного монастыря, когда он, путешествуя по Греции, посетил Орхомены и развалины города Беотии. Церковь стояла на месте храма Грации, где в языческие времена происходили музыкальные и драматические состязания. Она была построена в IX в. н. э. из обломков храма, а в 1889 г. разрушена землетрясением. Вертикальные солнечные часы того же типа (но они имели не 10, а 12 часовых линий) были открыты в Геркулануме. Следовательно, такой тип часов имел уже распространение в александрийско-римские времена.
В древнем мире были также весьма распространены горизонтальные солнечные часы, у которых часовые линии обычно вписывались в круг или в четырехугольник. Эти часовые линии высекались на каменной плите, утвержденной на подставке; к плите подходили, как к столу. Здесь горизонтальные часовые линии для летнего и зимнего солнцестояния образуют гиперболы, вершины которых лежат на меридиане, тогда, как экватор представляет собой прямую линию, идущую посредине между ними; одиннадцать часовых линий идут к востоку и западу, скашиваясь все больше по направлению к югу. В правильности такого расположения часовых линий на плоскости можно убедиться, если в течение одного дня каждого месяца ежечасно отмечать путь солнечной тени. Соединив между собой найденные таким образом точки, мы получим прямую для дней равноденствий, а для времени солнцестояний — гиперболу, сильно изогнутую к меридиану. Часы такого устройства греки называли «часами пеликан» из-за сходства на них рисунка часовых линий с формой античного двойного топора.
Так возникла естественная схема расположения линии, вычислить и построить которую было делом специалистов-математиков. Согласно Витрувию, первым изобретателем таких часов был Патрокл; он же и дал математическую теорию их устройства. Самые древние часы пеликан были найдены на Делосе; они имели широкое распространение в римские времена, а затем были в употреблении и на мусульманском Востоке.
