היסטוריה של שעוני השמש

מבוא

למן הזריחה ועד לשקיעת השמש, הצל נע על גבי לוח השעות של שעון השמש ומסתרי הזמן מוצגים לראווה על המשטח. זמן הוא דבר שאנו לוקחים כמובן מאליו. אם ננסה להגדירו, קרוב לוודאי שניכשל.

במילון מרים וובסטר, הגדרת הזמן היא: "רצף שאינו מרחבי הנמדד במושגים של אירועים עוקבים מהעבר דרך ההווה אל עבר העתיד."

"a non spatial continuum that is measured in terms of events which succeed one another from past through present to future."

מהו הזמן? האם הוא באמת קיים? האם ישנו דבר שהו ה"זמן האמיתי" שאנו מנסים למדוד או שהכל הוא המצאה של המוח האנושי במטרה לתאר רצף אירועים. האם זו פונקציה של הזיכרון?

יש המאמינים שישנו רק "עכשיו הנצחי" ושהזמן הוא אשליה. אולם הזמן קם ונופל עם המרחב והתנועה. אם הזמן אינו קיים, גם המרחב וגם התנועה הופכות לאשליות. נסו למדוד תנועה ללא ממד הזמן. נסו לחשוב על נסיעה ממקום אחד למשנהו ללא ידיעת הזמן. "הייתי שם, עכשיו אני כאן, ואהיה שם" והנסיעה ארכה זמן.

שעון שמש – גשר ברדינג, קליפורניה

שעון השמש הוא האמצעי הקדום ביותר הידוע לנו ששימש למדידת זמנים, וכנראה גם המכשיר המדעי הראשון. שעון השמש מבוסס על העובדה כי צלו של חפץ נע מצדו האחד לצדו האחר כתלות ב"תנועת" השמש ממזרח למערב במשך היום. למעשה השמש אינה נעה ונשארת במקומה וכדור הארץ מסתובב סביב עצמו בכוון המנוגד לכוון השעון כשפנינו לכוון צפון. מכיוון שאנו לא מרגישים את סיבובו העצמי של כדור הארץ, השמים (וגרמי השמים שבהם) נראים לנו כנעים ממזרח למערב.

להלן "קיצור תולדות הזמן" של שעוני השמש

5000-3500 לפנה"ס

המתקן הראשון שמציין את הזמן ביום הוא כנראה הגנומון Gnomon. הוא נבנה בדרך כלל ממקל אנכי או אבנים שנערמו זו על גבי זו. הצל שהמקל או ערימת האבנים הטילו על הקרקע, נתן סימן לזמן במשך היום.

3500 לפנה"ס

ממלכת שומר – הציוויליזציה האנושית הראשונה, במסופוטמיה (עיראק)

2500-2000 לפנה"ס

הבבלים והמצרים בונים אובליסקים עמודים מונומנטאליים גבוהים בעלי ארבע פאות. הצל שמבנים אלו מטילים משמש כשעון שמש ומאפשר לתושבים לחלק את היום לשניים בציינם את הצהריים בעת שהצל הוא הקצר ביותר. מדידת אורכי הצללים לאורך כל השנה מאפשרת להם להגדיר גם את היום הקצר ביותר והיום הארוך ביותר בשנה באשר אורכי הצללים הם קצרים וארוכים ביותר בהתאם. חלוקות משנה שנעשו בזמנים מאוחרים יותר, הגדירו את השעות.

אובליסק

800 לפנה"ס

במצריים נבנים שעוני שמש מדויקים יותר. הקדום ביותר שנתגלה מתקופה זו עשוי אבן צפחה. הבסיס ישר ועליו קורת רוחב. בבסיס ישנן חלוקות לששה תחומי זמן, מונח על ציר מזרח-מערב צילה של הקורה מוטל על המזרח בבוקר ונע לכוון המערב אחר הצהריים.

שעון שמש מצרי קדום

300 לפנה"ס

התיאור הקדום של שעון שמש המגיע מבבל הוא של ברוסוס Berossus, מטיף וסופר בבלי. שעון השמש שלו הוא קובייה ממנה החסירו צורת חצי כדור. חרוז קטן מוצמד למרכז חצי הכדור. במשך היום הצל של חצי הכדור עושה קשת מעגלית. קשת זו מחולקת לתריסר חלוקות – שעות. מכיוון שאורך היום משתנה במשך עונות השנה, גם אורכן של "השעות" משתנה מעונה לעונה ולכן הן נקראות "שעות ארעיות". ("שעות שוות" הוגדרו רק במאה ה-14 בעת המצאת השעונים המכאניים).

290 לפנה"ס – שעון השמש הראשון ברומא מובא ומוצב.

250 לפנה"ס

היוונים מפתחים שעוני שמש מורכבים המושתתים על ידיעותיהם בגיאומטריה. אפולוניוס מפרגה מפתח את ההמיסיליוםHemicylium תוך כדי שהוא משתמש במשטח קוני עליו משורטטים קווים המציינים את השעות ומגיע לדיוק גבוהה יותרבמדידית הזמן.

המיספריום

פתולומי משתמש ב-אנלמה Analemma המטילה את הצללים על משטחים שונים בזוויות שונות ביחס לאופק.

ש"ש מסוג אנלמה. האדם העומד משמש כגנומון
המקומות השונים מסמנים את החודשים בשנה 
כך שבכל חודש עומדים על מרצפת אחרת 
והצל שנופל מותאם לעונות השנה

הוראות תכנון לשעון אנלמה בקישור הזה

164 לפנה"ס

לראשונה נבנה (להבדיל מ"הובא") ברומא שעון שמש על ידי הארכיטקט והמהנדס מרכוס ויטרוויוס פוליו MarcusVitruvius Pollio, הוא מזכיר בכתביו (De Architectura) סוגים רבים של שעוני שמש חלקם ניידים.

100 לפנה"ס

מגדל הרוחות נבנה באתונה. צורתו המתומנת (בעלת שמונה צלעות) מכילה שמונה שעוני שמש הבנויים ל כל אחת מן הפאות. מאותו זמן, נעשה שימוש בשעון השמש גם כמציין לכוון הצפון.

מגדל הרוחות באתונה. הגנומונים במרכז כל פאה נוטים מעט למטה.

הולדת ישו

ג'וטו – הולדת ישו

(ציור ממבשרי הרנסאנס, עליו ישנם מחקרים לגבי טיבו של "כוכב בית לחם" המופיע למעלה)

100 לספירה

התגלה כי צל הנופל מחפץ הנמצא כשהוא באלכסון, מאפשר למדוד את הזמן בצורה מדויקת יותר מאשר צל הנופל מעצם מאונך. כאשר החפץ מטיל הצל נמצא במקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ, אזי הצל ננע במנות קבועות של זמן לאורך כל ימות השנה ללא תלות בעונות השנה.

150 לספירה

היוונים משלבים את הטריגונומטריה במתמטיקה, כלי זה מאפשר להם כלי לשרטוט קווים ששיפועיהם הם תוצאה חישובים פשוטה יחסית, מאשר כתוצאה של בניות הנדסיות מסובכות. שיטה זו תבוא לידי ניצול מאוחר יותר על ידי המתמטיקאים הערבים ובשלב מאוחר עוד יותר על ידי יצרני שעוני השמש האירופאים.

1200 לספירה

אבו-אל-חסן כותב על חלוקת משטחים כגון גליל, קונוס ואחרים לשעות. החלוקות שהוא מציע מביאות להגדרת השעות "הקבועות" ונעשה בהן שימוש לצרכים אסטרונומיים.

1300 לספירה

השעון המכאני הראשון נבנה. מבנה גדול מברזל המונע על ידי משקולות. מטרת השעונים המכאניים הראשונים לאהיתה להראות את הזמן על לוח כלשהו, אלא לשמש כמכשיר עזר למדירות אסטרונומיות ולצלצל או להשמיע רעש כלשהו שיבדיל בן שעה לרעותה. שעונים אלה ממוקמים במנזרים ובמרומי מגדלי פעמונים. הדגם הישן ביותר הפועל הידוע כיום הוא משנת 1386. הדגם נמצא בקתדראלת סיילסבורי , אנגליה. שעונים מכאניים מגדירים שעות "קבועות". כלומר משך הזמן לכל שעה – קבוע ולא משתנה בעונות השנה או בכל הגדרה אחרת.

השעון המכאני של קתדראלת סיילסבורי 1386

1500-1800 לספירה

תור הזהב של שעוני השמש האירופאים.שעונים בעלי חלוקת שעות "קבועה" נכנסים לשימוש.

1635 לספירה

גלילאו מתכנן שעון העושה שימוש במטוטלת כגורם אשר קובע את משך הזמנים.

1656 לספירה

שעון המטוטלת הראשון מושלם נבנה על ידי כריסטיאן הויגנס Christian Huygens (אסטרונום) בהולנד. השימוש במטוטלת מאפשר דיוק שלא נודע עד כה במדידת זמנים.

מנגנון המטוטלת של הויגנס

1700 לספירה ואילך

שעוני קיר ושעוני יד מתחילים להחליף את שעוני השמש. יתרונם העיקרי הוא שהם אינם נזקקים לאור השמש ופועלים גם בימים מעוננים ובעיקר גם בלילות… חסרונותיהם: הם אינם מדויקים די צרכם. ולעיתים קרובות נעשה שימוש בשעוני שמש כדי לכיילם…

1776 לספירה – ג'והן האריסון מקבל את פרס "קו האורך" על המצאת השעון הימי שאפשר לקבוע את קו האורך במדוייק. עוד על האריסון והמצאתו המופלאה בקישור הזה.

1777 לספירה

הגנרל הצרפתי לפאייט Lafayette נותן שותפו לקרב (במהפכה האמריקאנית) ולנשוא הערצתו – הגנרל ג'ורג וושינגטון, מתנה בדמות שעון שמש מכסף.

רפליקה של האקספלורר, שעון השמש שניתן לג'ורג וושינגטון.

תחילת המאה ה-19

שעונים מכאניים נעשים מדויקים מספיק כדי להחליף את שעוני השמש במקומות ציבוריים. אזורי הזמן המקובלים כיום עדיין לא נקבעו וכך יצא ששעונים בערים המרוחקות ולו רק כמה עשרות קילומטרים אחת מרעותה, הראו זמנים שונים במקצת.

1884 לספירה

הרכבת הופכת לכלי התחבורה המועדף בארצות הברית. תחבורת הרכבות מחייבת שימוש בלוחות זמנים מדויקים ומונח חדש נכנס לעגת הזמן "זמן אמיתי". הבעיה היתה כזו שבמסילת ברזל שחיברה שישה ישובים לאורך 160 ק"מ ממזרח למערב, היו נהוגים שישה שעונים שונים. נוסעים שרצו לדעת מתי תגיע הרכבת לתחנה פלונית ומתי תצא מתחנה אלמונית, התקשו לסדר את המועדים במדויק. חמורה יותר היתה האפשרות של התנגשות רכבות עקב אי התאמות בלוחות הזמנים השונים.

בוועידה שנערכה ב-1884, חולקה ארצות הברית לארבעה "איזורי זמן" Time Zones כל אחד ברוחב 15 מעלות. (מזרחי, מרכזי, הררי ופסיפי) בכל אזור זמן שכזה הזמנים קבועים ואמיתיים. נגדרת הזמן מעתה היא השעה ואיזור הזמן כגון "16:00 פאסיפי". באופן מוזר קביעת הזמנים של הרכבות הפכה לקביעת הזמנים של כל אזרחי ארצות הברית. וצפירת הקטרים כמציין זמן לכוון שעונים.

מקורות:

www.accuratesundials.com

איזכור הצל כמודד זמנים במקרא:

מלכים ב' פרק כ' פסוקים 8-11

ח וַיֹּאמֶר חִזְקִיָּהוּ, אֶל-יְשַׁעְיָהוּ, מָה אוֹת, כִּי-יִרְפָּא יְהוָה לִי; וְעָלִיתִי בַּיּוֹם הַשְּׁלִישִׁי, בֵּית יְהוָה. ט וַיֹּאמֶר יְשַׁעְיָהוּ, זֶה-לְּךָ הָאוֹת מֵאֵת יְהוָה, כִּי יַעֲשֶׂה יְהוָה, אֶת-הַדָּבָר אֲשֶׁר דִּבֵּר: הָלַךְ הַצֵּל עֶשֶׂר מַעֲלוֹת, אִם-יָשׁוּב עֶשֶׂר מַעֲלוֹת. י וַיֹּאמֶר, יְחִזְקִיָּהוּ, נָקֵל לַצֵּל, לִנְטוֹת עֶשֶׂר מַעֲלוֹת; לֹא כִי, יָשׁוּב הַצֵּל אֲחֹרַנִּית עֶשֶׂר מַעֲלוֹת. יא וַיִּקְרָא יְשַׁעְיָהוּ הַנָּבִיא, אֶל-יְהוָה; וַיָּשֶׁב אֶת-הַצֵּל, בַּמַּעֲלוֹת אֲשֶׁר יָרְדָה בְּמַעֲלוֹת אָחָז אֲחֹרַנִּית–עֶשֶׂר מַעֲלוֹת. {פ}

ישעיהו פרק ל"ח, פסוקים 4-8

ד וַיְהִי, דְּבַר-יְהוָה, אֶל-יְשַׁעְיָהוּ, לֵאמֹר.  ה הָלוֹךְ וְאָמַרְתָּ אֶל-חִזְקִיָּהוּ, כֹּה-אָמַר יְהוָה אֱלֹהֵי דָּוִד אָבִיךָ, שָׁמַעְתִּי אֶת-תְּפִלָּתֶךָ, רָאִיתִי אֶת-דִּמְעָתֶךָ; הִנְנִי יוֹסִף עַל-יָמֶיךָ, חֲמֵשׁ עֶשְׂרֵה שָׁנָה.  ו וּמִכַּף מֶלֶךְ-אַשּׁוּר אַצִּילְךָ, וְאֵת הָעִיר הַזֹּאת; וְגַנּוֹתִי, עַל-הָעִיר הַזֹּאת.  ז וְזֶה-לְּךָ הָאוֹת, מֵאֵת יְהוָה, אֲשֶׁר יַעֲשֶׂה יְהוָה, אֶת-הַדָּבָר הַזֶּה אֲשֶׁר דִּבֵּר.  ח הִנְנִי מֵשִׁיב אֶת-צֵל הַמַּעֲלוֹת אֲשֶׁר יָרְדָה בְמַעֲלוֹת אָחָז בַּשֶּׁמֶשׁ, אֲחֹרַנִּית–עֶשֶׂר מַעֲלוֹת; וַתָּשָׁב הַשֶּׁמֶשׁ עֶשֶׂר מַעֲלוֹת, בַּמַּעֲלוֹת אֲשֶׁר יָרָדָה.  {ס}