Если кто не помнит, то цитата из советского мультика про Маугли :)
Как животные определяют стороны света, - это отдельная и интересная тема, однако, в первой статье пойдёт речь о том, как определялись стороны света нашими предками, и почему их знание стало для человека основой для счёта Времени. Ни много, ни мало!
Солнечные часы на приведенной выше фотографии с сайта BBC, представляют собой самые примитивный способ определения сторон света по Солнцу. Точнее, по направлению тени от центрального камня-гномона можно было узнать, когда Солнце находится на юге и отбрасывает тень на север. Одиночные засечки на камне-циферблате обозначают этот момент времени. (Астрономически это означает, что Солнце пересекает меридиан наблюдателя и находится в наивысшей точке.)
Поскольку артефакты использовались стационарно, то скорее всего служили ритуальным целям. А не навигационным. Впрочем, одно другому не мешает, и до сих пор самый верный и простой способ определить направление на север - это направление тени от вертикального гномона в истинный полдень.
Однако, чтобы правильно расположить циферблат нужно наблюдать за солнечной тенью целый день. Как не пропустить тот момент, когда тень от вертикального гномона будет минимальна? Ведь, это и будет означать, что Солнце достигло максимальной высоты и наступил полдень.
Можно только пофантазирвать о том, как это делали наши предки, но со времён появления наук в Шумере, Древнем Египте и Китае этот момент времени (точнее, направление) можно рассчитать. И, что удивительно, несмотря на многочисленные различия в этих древних цивилизациях метод был одинаковым. Дело в том, что скорость движения Солнца (вращение Земли) можно считать постоянной. Значит, и траектория движения Солнца по небу будет симметричной относительно наивысшей точки, - истинного полудня.
Если вокруг установленного вертикально шеста, который называется гномон, нарисовать концентрические окружности, то направление север-юг определяется по двум отметкам на одной из них. Одна делается в первой половине дня, а вторая вечером, как это поясняется на рисунках, листайте:
Все указанные построения легко сделать с помощью обычной верёвки: 1) вертикальное положение гномона контролируется с помощью отвеса, 2) концентрические окружности также легко начертить с помощью натянутой верёвки и, наконец, 3) поделить отрезок пополам - элементарно, если сложить верёвку пополам.
А догадались, зачем нужно несколько концентричных кругов? - Правильно, на небе могут появиться тучки в неподходящий момент, поэтому чем больше окружностей отмечать, тем надёжнее результат.
Ну, а теперь, как же направление связано со временем? На фото ниже гномон, установленный в обсерватории Гринвича.
Знание того, когда Солнце пересекает меридиан позволяет посчитать продолжительность суток (оборот Земли вокруг своей оси). Это уже кое-что и можно даже сутки в чём-то начать измерять (об огненных, водяных и прочих часах речь пойдёт в других статьях, подписывайтесь), но наблюдение за тенью от вертикального гномона на протяжении года дает и представление о продолжительности года в сутках.
На картинке ниже схема движения Солнца (в северном полушарии), которая позволяет сделать соответствующие наблюдения.
Обратите внимание на то, что Солнце восходит на востоке и садится на западе только в дни равноденствия. То, что так происходит каждый день, - общераспространненое заблуждение.
Однако, самое главное, что даёт нам знание направления север-юг, - это "точка 0" для счёта времени в днях и годах.
Мало того, наблюдение за тенью от вертикального гномона, который китайцы называли тугуй, позволяет многое узнать о положении Земли в Солнечной системе. Например, в древнем китайском трактате около 2500 лет назад было написано:
"По наблюдению за солнечной тенью в период зимнего и летнего солнцестояния можно определить эклиптику. По наблюдениям тени в период осеннего и весеннего равноденствия можно определить
экватор. Зная эклиптику и экватор, можно вычислить высоту северного полюса". (Ха-ха. И как это сделать? Было бы неплохим вопросом для ЕГЭ по физике :)
Ниже в галерее можно увидеть, как выглядел древнекитайский тугуй и как этот же принцип был реализован в римской базилике Санта-Мария-дельи-Анджели.
В отличии от Шумера и Египта, где астрономическими наблюдениями занимались высшие жрецы, в Китае этим занимались астрономы и специалисты по феншую, а информация об используемых инструментах и принципах их использования сохранилась в многочисленных трактатах.
Помимо гномона тугуй использовались: шипань (аналог астролябии, где для определения направлений и времени использовались созвездия) и магнитный компас синань, который появился в Китае в III-V веках до н.э. Поэтому китайцы по праву считаются первыми, кто стал использовать магнитный компас. Они так же заметили расхождение между магнитным и географическим полюсами и составили соответствующие таблицы поправок.
Для целей навигации в прошлом использовались звёзды. В северном полушарии полюс располагается вблизи Полярной звезды созвездия Малая медведица и найти его несложно. А, вот, в южном полушарии придётся постараться.
Следующая статья посвящена измерению временных интервалов и делению суток на части.
О том, как самому сделать солнечные часы (или заказать, что приветствуется :), написано на сайте analemma.ru.
А с помощью солнечного калькулятора можно посмотреть положение Солнца (азимут и высота) для заданных координат и времени.