Obr. 1.Přední strana pracovní verze zhotovené M. T. Wrightem
Při prohlídce dochovaných zbytků by asi těžko někdo předpokládal, ža se jedná o části velice důmyslného a na svojí dobu jedinečného zařízení, určeného nejen k měření času, ale také k určování fáze a stáří Měsíce včetně zobrazení polohy Měsíce a Slunce ve zvěrokruhu.
Tělo přístroje se původně skládalo z přední a zadní kruhové desky po obvodu spojené obrubou a opatřené závěsným okem. Ve vnitřním prostoru se nacházela soustava ozubených kol, ovládaná otočným knoflíkem na přední straně.
Obr 2. Dochované části; London, Science Museum, inv. 1983-1393
Dochovala se ale jenom přední strana, na jejímž povrchu je vyryto několik stupnic a soustava tří ozubených kol. Středovou ryskou je tato deska rozdělena na severní a jižní polovinu. Podél této roviny jsou vynesené úhlové výseče pro výšky Slunce s vyznačenými měsíci pro leden až červen na levé straně a červenec až prosinec na straně pravé. Každý měsíc je navíc rozdělen na tři díly po deseti dnech. Ve zbývajícím prostoru nad a z části i pod touto stupnicí je seznam šestnáctí měst s udáním zeměpisné šířky. Všechny texty jsou psány řeckými znaky.
Ve středu kružnice je na čepu otočně uchycen číselník s ukazatelem. Číselník je tvořen zakřivenou plochou a jednotlivé hodiny jsou vyznačené ryskami bez čísel. Na začátku stupnice je kolmý ukazatel, který při správném nastavení vzhledem ke Slunci vrhá stín na plochu číselníku.
V levém horním kvadrantu je po obvodu vyryta stupnice v rozsahu 0 – 90° s hrubým dělením po 5° a jemným dělením po 1° sloužící k nastavení zeměpisné šířky stanoviště.
Ve spodní části se nachází kruhová stupnice se sedmi piktogramy. Jednotlivé piktogramy v mezikruží rozděleném na sedm dílů symbolizují jednotlivé dny. V otvoru ve středu kružnic je otočně zasazen čep s ručičkou sloužící k nastavení dne v týdnu.
Před použitím slunečních hodin musíme nejdříve nastavit závěs na hodnotu příslušné zeměpisné šířky. Dále musíme natočit ukazatel s číselníkem podle aktuálního data.
Nastavený přístroj svisle zavěsíme za úchyt a nasměrujeme vzhledem ke Slunci tak, aby stín vržený ukazatelem padal celou svou šířkou na plochu číselníku. Hodinu odečteme podle polohy konce stínu mezi hodinovými ryskami.
Přístroj ukazuje temporární hodiny, které jsou nerovnoměrné a jejich délka je závislá na délce světlé části dne. Chyba měření dosahuje v naších zeměpisných šířkách asi 20 minut. V době, kdy byly tyto hodiny používány, se jednalo o velice přesné zařízení, určené nejspíš pro potřebu učenců. Běžnému člověku na velké přesnosti nezáleželo.
Obr. 3: Reprodukce Al-Biruni’s Mechanical Calendar (British Library, MS OR 5593) Stejný mechanismus použil při konstrukci Astrolábu s kalendářem Muhammad b. Abi Bakr ve 13. století (Museum of the History of Science, Oxford).
Neméně zajímavá byla zadní strana a vnitřek tohoto přístroje. Jak bylo již uvedeno výše, dochovala se toliko přední strana a dvě soukolí. I přes tento nedostatek můžeme provést rekonstrukci celého zařízení a to díky podrobnému popisu včetně náčrtku, který nám pod názvem Huqq al-Qamar (Box of the Moon) zanechal al-Biruni v knize z roku kolem 1000 n. l., Vnitřek zařízení skrýval důmyslnou sestavu ozubených kol, která byla ovládaná prostřednictvím otočného knoflíku s ručkou ukazující den v týdnu na přední straně. Tento knoflík je upevněn na osičce uchycené ve vnitřní části, kde je napevno spojená s rohatkovým mechanizmem A3 o sedmi zubech umožňujícím otáčení jen v jednom směru, co zub to den. Pomocí dvou pastorků A1 a A2 je rozváděn točivý pohyb z hřídelky na dvě velká ozubená kola. Deseti zuby pastorek A2 pohání kolo B se 40 zuby, které ukazuje v otvoru na zadní stěně polohu Měsíce ve zvěrokruhu. Druhý pastorek A1 o 7 zubech otáčí velkým kolem C1 s 59 zuby. Po obvodu tohoto kola jsou vyryté znaky ukazující stáří měsíce. Kolo se otočí jednou za dva synodické měsíce a prostřednictvím dvou kruhových otvorů v tomto kole, které byly pravděpodobně vyplněné nějakou tmavou hmotou, znázorňují v kruhovém výřezu zadní strany fázi Měsíce. Přes kolo C2 s 19 zuby je další pohyb veden přes soukolí D1 a D2 s 59 a 24 zuby na sluneční kolo E s 48 zuby, které se otočí jednou za 366,42 dne. Točící se ukazatel na zadní straně ukazuje polohu Slunce ve zvěrokruhu.
Obr. 4. Schéma ozubených převodů
Celková konstrukce, datována do 6. století, svědčí o vysoké technické zručnosti a vzdělanosti v období Byzantské říše. Byzantské sluneční hodiny s ozubeným kalendáriem jsou často přirovnávané k jinému objevu, k mechanismu z Antikythery, oproti kterému jsou ale podstatně jednodušší. Funkční repliku tohoto přístroje zhotovil dle dostupných pramenů pan Michael T. Wright z Londýna. (4)
Obr. 5. Zadní strana repliky od pana Michaela T. Wrighta. Kruhová stupnice v levé části se znaky zvěrokruhu a symbolem Slunce a v pravé části stejná stupnice, ale se symbolem Měsíce, ukazují aktuální polohu těles na ekliptice. V kruhovém otvoru ve spodní části je vidět aktuální fáze Měsíce a v přilehlém okénku vlevo se zobrazuje jeho stáří. (4)
Obr. 6. Pokud chceme důkladně poznat princip na jakém zařízení pracuje, je nejlepřím způsobem praktické ověření. A tak jsem zhotovil dle dostupných snímků tento dřevěný model. Snad mi bude prominuto že jsem se nedržel úplně přesně předlohy. Foto: J. Ciesla.
Další odkazy:
1. J.V. Field & M.T. Wright, ‘Gears from the Byzantines: a Portable Sundial with Calendrical Gearing’
2. Hong-Sen Yan, Marco Ceccarelli: International Symposium on History of Machines and Mechanismus – 2008. Strana 270 – 274 T. Koetsier: Mechanical Modeling of Astronomical Phenomana
3. J.Evans: The Material Culture of Greek Astronomy, Journal for the History of Astronomy
4. M. T. Wright: “THE ANTIKYTHERA MECHANISM AND THE EARLY HISTORY OF THE MOON-PHASE DISPLAY“
5. Science Museum / Science and Society Picture Library