Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Orloje - hi-tech 14. století (první díl)

Které části pražského orloje tvořily nejvyspělejší techniku své doby? Které části, pro diváka většinou zcela skryté, mají i po staletích mimořádné kouzlo pro milovníky matematiky a přesné techniky?

Historie se v oblasti přírodních věd netěší příliš dobré pověsti. Ono je totiž pro současnou vědu většinou jedno, zda nějaká vesnička patřila v historii panu Vomáčkovi nebo Vopičkovi, či zda se šarvátka ta a ta udála tehdy a tehdy nebo o měsíc dřív. Bohužel tento přístup se občas promítá i na dějiny vědy. Přitom je pro nás dnes tím nejdůležitějším nalézt v těchto dějinách poučení pro současnou dobu a vyvodit si z nich závěry pro náš budoucí vývoj. Jinak řečeno, díky znalosti historie bychom se měli pokusit vyvarovat se chyb, kterých se při prošlapávání cestičky vědění dopustili naši předchůdci. Na druhé straně bychom si měli vzít co nejlepší příklad z jejich největších úspěchů a pokusit se nalézt okolnosti, které k nim vedly. Díky této péči je známo mnoho milníků ve vědě -- tedy objevů i životopisů vědců -- od doby antiky přes renesanci, technickou revoluci až po dnešek. Doba gotiky nám ale dost ustupuje do tmy. Často se o ní hovoří jako o temném středověku. Myslím, že je to trochu neprávem a pokusím se vám předvést na příkladu středověkých časoměrných zařízení, především orlojů a konkrétně toho pražského, že lidstvo na své cestě za poznáním nestálo v té době nehybně na místě.

Ilustrační foto...Mechanické hodiny -- tlak na přesnou mechaniku
Již říše starověku, ale i celá evropská antika, se pokoušely co nejlépe měřit čas. Snažily se o to tím nejpřirozenějším způsobem, totiž měřit čas pohybem Slunce. Bylo vyvinuto více způsobů jak určovat polohu Slunce na obloze a jak z této polohy odvodit čas. Nutno přiznat, že se to těmto dávným odborníkům podařilo celkem dost úspěšně a celkem i dost přesně. Slunečními hodinami se ale zabývat nebudeme.

Problém samozřejmě vznikal tehdy, když Slunce nebylo vidět -- v noci a taktéž vždy při špatném počasí. Obecně se dá říci, že požadavky byly proto větší v Evropě než v severní Africe, či na blízkém východě. Evropa si ale musela na svou dobu ještě počkat. Vznikala nejrůznější časoměrná zařízení, ale jejich přesnost byla dost špatná. V této staré době patřily k těm lepším jen přesýpací hodiny a vodní hodiny. Jejich znalost se předpokládá už u starých Egypťanů kolem 1500 př.n.l. a v Číně kolem 1200 př.n.l. Kvalitnější přesýpací hodiny lahvového tvaru zmiňuje Archimédés ze Syrákús (Sicilie, 287 -- 212 př.n.l.). Vodní hodiny -- klepsydry, zmiňuje už 422 př.n.l. Empedoklés z Akragantu (Akragás, dnešní Agrigento, Sicilie, asi 493 - 433 př.n.l.).

Přesto stavba těchto hodin ještě nevyvolala žádný větší tlak na přesnou strojírenskou konstrukci. Zlom nastal až později. Podle dosavadních znalostí se předpokládá, že první mechanické -- tím se myslí kolečkové hodiny -- sestrojili v Číně v roce 725 Liang Liang-san a I Hsing. Nicméně tato konstrukce Evropu nejspíš neovlivnila a ani v Číně nezakořenila. Navíc se autor necítí být kompetentní k rozhodnutí, o jaké hodiny tenkrát vůbec šlo. Jejich objev se spíš pokládá do Evropy.

Vznik prvních kolečkových hodin v Evropě je dost nejasný. Snad to byl Pacificus, kněz z italské Verony, který kolem roku 850 prý sestavil první mechanické kolečkové hodiny poháněné závažím. Jiní tento vynález přisuzují Papeži Silvestru II. (narozen kolem 950, na stolci 999 -- 1003), který se předtím jako mnich Gerbert (či Gilbert) z Aurillacu věnoval studiu především vodních hodin.

Jako hnací síla bylo tedy použito závaží. K němu pak byl vynalezen mechanismus, kterému se říká krok a který udržuje hodinový stroj v rovnoměrném chodu. Vynálezce tohoto mechanismu není znám. Regulátorem prvních hodin byl lihýř, laicky často řečený vahadlo, na jehož koncích byla závaží. Osa lihýře byla svislá. Lihýř pohánělo stupní, dnes říkáme krokové, kolo s vodorovnou osou. Krok byl vřetenový.

Nicméně rozšíření kolečkových hodin lze tušit až ve 13. století. Ostatně, píše o nich už Dante Alighieri (1265 -- 1321) ve své Božské komedii. Byly to mohutné železné stroje poháněné kamennými závažími s lihýřovým regulátorem, které neměly číselník ani ručičky, a které pouze odbíjely hodiny. Jejich konstrukce byla dílem těch nejlepších kovářů a zámečníků.

Ilustrační foto...

Od konce 13. století začíná výroba železných věžních hodin. Číselník měl jen jednu ručičku -- hodinovou -- a ta se otáčela jen jednou dokola za jeden den. Poledne bylo nahoře a půlnoc dole. Svým způsobem zobrazovala pohyb Slunce, i když nesmírně neobratně. První hodiny byly snad v Londýně (Westminster Hall) 1288, další v Canterbury 1292, ve Florencii 1300, v Caen 1314, v Modeně 1344 atd. V Praze je v době Karla IV. (1316 -- 1378) připomínán císařův hodinář Martin. Za Václava IV. (1361 -- 1419) už hodinářů přibývá. Je znám orlojník Jan, po něm Albert, který byl v letech 1405 -- 1415 správcem hodin na Staroměstské radniční věži. Kniha staroměstských poplatníků z roku 1429 zaznamenává už dvacet jedna druhů řemesel, ve kterých se pracovalo s kovy, včetně hodinářství. V té době tedy musilo jít o přímo explozivní nárůst počtu lidí zabývajících se přesnějším zpracováním kovů a současně o značný růst přesnosti tohoto opracování. A zde se už dá vystopovat přímá cesta ke Staroměstskému orloji. Ten sestrojil po mechanické stránce Mikuláš z Kadaně, když návrh astronomického, čili hlavního číselníku, udělal Jan Šindel (kolem 1375 -- mezi léty 1455 až 1458), od 1409 profesor astronomie na UK Praha, 1410 rektor UK po Janu Husovi.

Dlouho se předpokládalo, že pražský orloj byl postaven až roku 1490 Janem Růže, kterému se říkalo Mistr Hanuš. Je velkou zásluhou Dr. Zdeňka Horského (1929 -- 1988), že sladil dohromady čtyři různé důkazy pro vznik orloje v době předhusitské, a datoval orloj k roku 1410. Roku 1490 byl orloj Janem Růže pouze doplněn (např. o kalendářní desku) a některé části byly předělány. Šlo přesto o největší zásah do orloje během celé jeho existence.

Číselník orloje
Zatímco věžní hodiny zpočátku číselník ani neměly, základem orlojů byl právě číselník. Právě astronomický číselník dělá z orloje orloj. Nejstarší orloj byl v italské Padově, který v roce 1344 postavil Jacopo de Dondi. Orloj byl ale koncem 14. století již zničen. Znovu byl postaven podle původních výkresů mezi léty 1427 až 1437. Jeho číselník byl a dodnes je ovšem jiného typu, než máme v Praze. Je to tak zvaný italský koncentrický typ. Země je uprostřed, kolem ní po kruhových drahách obíhají Měsíc, Slunce a hvězdy.

Ilustrační foto...Jaký je tedy číselník v Praze? Je to vlastně obraz nebe. Pro mapování zemského povrchu i nebeské sféry je nutno promítnout kouli do roviny. V případě pražského orloje se jedná o stereografickou projekci ze severního pólu na jižní oblohu, takže bodem, odkud se promítá, je severní pól. Znamená to tedy, že se dobře zobrazí okolí jižního světového pólu, hůř se zobrazí oblast kolem rovníku a velmi špatně severní obloha. Severní pól je potom bodem singulárním. (Jeho obraz je ve všech směrech v nekonečnu.)

Stereografickou projekci znali už staří Řekové. Objevil ji snad Hipparchos z Níkaie (190 -- 125 př.n.l.), používal ji též Klaudios Ptolemaios (asi 90 až 100 -- 160 či 178?). Je to projekce pozoruhodná, protože jakýkoli kruh na kouli, tedy i jakákoli vedlejší kružnice, se zobrazí do roviny opět jako kružnice. Lze proto při konstrukci obrazu nebeské sféry v rovině bezproblémově používat kružítko. Tato projekce se používala při konstrukci astrolábů, velice starých astronomických přístrojů s nejrůznějším využitím. Nejdůležitější jejich funkce byla ta, že to byly více méně otáčivé mapy hvězdné oblohy.

Ilustrační foto...Ciferník pražského orloje je tedy v podstatě mechanicky poháněná mapa hvězdné oblohy. Obraz Slunce, který je na okraji ekliptiky, je prodloužen na obvod ciferníku k časovým údajům malou pozlacenou rukou, čili doslova a do písmene "ručičkou". Stejně jako na obloze se na orloji otočí Slunce jednou dokola za 24 hodin a ne jako malá ručička na našich hodinkách dvakrát za den. Poloha Slunce na orloji je obrazem jeho skutečné polohy na nebi, a proto je mírou času (konkrétně pravého slunečního). Navíc z této polohy můžeme třeba i zjistit, zda je Slunce nad obzorem, či pod ním, a to dokonce jak hluboko, takže se dá dobře zjistit, zda či kdy nastává astronomická noc (Slunce pod obzorem víc než 18 stupňů).

Je tedy zřejmé, že ciferníky používající stereografickou projekci poskytují proti italským koncentrickým typům mnohem více informace, kde "polohopis" chybí.

Na orloji, stejně jako na astrolábu, jsou rovník, oba obratníky a taktéž ekliptika, čili zvěrokruh. Na rozdíl od astrolábu bývají na orlojích hvězdy značně redukovány. Základní rozdíl je ale v tom, že na orlojích je vždy, jak již naznačeno, Slunce pro určování času a také Měsíc. Nevím o tom, že ten by někde chyběl. Na astrolábech samozřejmě nejsou.

Ciferník pražského orloje je mapa jižní oblohy, kterou tehdy skoro nikdo neznal. Není to mapa viditelné severní oblohy. Je nasnadě otázka, proč tomu tak je. Je to proto, že při tomto zobrazení vykonává Slunce svým denním pohybem v létě velký kruh a v zimě malý, čili opisuje na orloji obdobnou dráhu jako v přírodě. To, že ve středu orloje je zóna, která je ze severní polokoule, a tedy i od nás, nepozorovatelná, tehdejším lidem nevadilo. Stejně se na orloji v té době žádné hvězdy nezobrazovaly.

Ilustrační foto...Toto uspořádání je typické pro starší orloje a lze říci, že Praha mezi nimi není nejstarší. Tuto projekci má už orloj v Lundu (1380), ve Stralsundu a v Doberanu (oba 1394), ve Wismaru (asi 1390), Villingen (1401), či v Lübecku (1405). (Je pozoruhodné, kolik orlojů tohoto typu a té doby vzniklo v oblasti Baltského moře.) Praha je při datování orloje k roku 1410 na konci tohoto seznamu.

Astroláb, který byl původně exklusivním přístrojem se začal postupně rozšiřovat. V době, která pak následovala, začala převládat obliba astrolábů natolik, že koncem 15. a v průběhu 16. století se už dělaly orloje pouze s projekcemi z jižního pólu na severní oblohu. Tehdy šlo už doslova o mechanicky poháněné astroláby se Sluncem a Měsícem navíc. Krásným příkladem tohoto typu orloje pak může být Fabriciovo planisférium z renesanční přestavby orloje v Olomouci v létech 1573 -- 1575. Byla to otáčející se síť astrolábu včetně zobrazení mnohých hvězd a ne jen ekliptiky, jak bývalo běžným zvykem. Je to unikátní příklad skvělého číselníku v celosvětovém měřítku. Škoda, že je dnes uložen a téměř zapomenut ve Vlastivědném muzeu v Olomouci, zatímco současný olomoucký orloj má se skutečnými orloji společného už jen pramálo.

U těchto číselníků (projekcí z jižního pólu) si každý potom mohl porovnat bez nejmenších problémů svůj astroláb s orlojem, čímž získal ihned obraz celého nebe v daný okamžik nad sebou. Muselo se ale oželet to, že Slunce opisovalo na těchto cifernících v zimě velký kruh a v létě malý, což bylo proti duchu přírody.

Ilustrační foto...Lze tu ještě delší dobu hovořit o tom, co všechno ciferníky obou typů, obou těchto projekcí ukazují. Je toho o mnoho víc, než co můžeme vyčíst i z těch nejchytřejších dnešních hodinek. Přesto toto není smyslem mého článku. Ciferník byl po astronomické stránce, čili z hlediska sférické astronomie opravdu na výši, ale byla to tehdy už celkem běžná věc. Byla to velmi vysoká kvalita, ne však průkopnická práce.

Přesto existuje na číselníku jedna věc, která je ve světě nebývalá. Jde o Měsíc. Je představován kuličkou, která je z jedné poloviny černá, matná a z druhé je postříbřená, lesklá. Tím, jak se kulička natáčí, ukazuje v jaké fázi Měsíc právě je. Při úplňku je tedy k divákovi obrácena celá lesklá stříbřitá polokoule, při novu matná, černá. Až potud je tato věc na orlojích zcela běžná. Co není běžné je to, že není vidět, a to ani po podrobné prohlídce zblízka, žádný mechanismus, který by kuličku natáčel. Jednu dobu z toho vzniklo pro orlojníky skoro mystérium. Kdo pootáčí touto kuličkou? Na všech jiných orlojích lze vystopovat tento mechanismus.

Rozřešení se našlo až po nějaké době, když se orloj v létech 1864 -- 65 opravoval. Veškerý mechanismus k pootáčení kouličky je totiž skryt uvnitř ní. Je to systém závažíček a zubů, které jsou v kouličce uvnitř po jejím obvodu. Jak se orloj denním pohybem otáčí, a Měsíc se otáčí zhruba za jeden den také, závažíčko uvnitř kouličky využije tento pohyb a za jednu otočku Měsíce o 360 stupňů na ciferníku posune kouličku po obvodu o dva zuby. Ilustrační foto... Zubů po obvodu kouličky je celkem 57. Velice prosté, ale nesmírně důvtipné. A navíc přesné. Pokud by mechanismus pracoval bez poruch, nastala by citelná chyba až po čtyřech létech! Je pozoruhodné, že při oné opravě 1864 -- 65 chtěli tuto chybu odstranit, takže počet zubů v kouličce změnili. Výsledek byl špatný, chyba se o mnoho zvětšila, takže se pokorně vrátili ke starému počtu zubů. Minulé století bylo domýšlivé.

Jak starý je tento mechanismus? Odpověď na tuto otázku není snadná. Již Táborského zpráva z roku 1570 jednoznačně hovoří o tom, že Měsíc ukazoval své fáze. Jenže se k tomu používal jiný mechanismus. Se Sluncem bylo spojeno korunové kolo, do kterého zapadal pastorek na tyči vedoucí ke kouličce Měsíce. Jak se Měsíc vzdaloval či přibližoval ke Slunci, natáčel se podél osy mířící k tomuto korunovému kolu. Pokud byly zuby kol dobře spočítány, nemohl mít mechanismus žádnou chybu. Jeho nevýhodou bylo ale to, že byl "do očí bijící", čili z daleka vidět, a tím kazil vzhled číselníku. Takovéto mechanismy jsou dodnes k vidění na orlojích spíše kabinetní povahy. Táborského zpráva ale znamená, že orloj ukazoval fáze Měsíce nejspíš už od svého vzniku, nejpozději pak od své přestavby roku 1490.

O přestavbě tohoto mechanismu na dnešní nemáme žádných zpráv (a tím tedy ani o jeho konstruktérovi). Nejspíš tento světově ojedinělý mechanismus pochází z jedné z přestaveb v létech 1629 či 1659. Je to tedy opravdu hi-tech, ne však století čtrnáctého, ale sedmnáctého. "Tajuplné konstrukce" se pak výrazněji rozšířily, ale až v století osmnáctém. I zde představoval náš orloj průkopnickou konstrukci.

 

(dokončení příště)

Vychází s laskavým svolením autora a redakce Československého časopisu pro fyziku, v jehož loňském šestém čísle byl článek o orloji původně vytištěn.

Zdislav Šíma

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Návod na použití vesmíru I
Ilustrační foto...
O svícení 34
Ilustrační foto...
Kometa 177P/Barnard
Ilustrační foto...
Sombrero vmáčklé do čela
Ilustrační foto...
Instantní galerie 34 – galaxie a mlhoviny
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691