Pro tvorbu modelů či simulátorů jednotlivých funkcí Pražského orloje je mnoho důvodů. Může to být snaha modelovat přírodní děje moderní technologií a porovnávat tento model s dílem starých mistrů. Může to být snaha dokázat realizovat vlastními silami to, co obdivují lidé již více než šest set let a to v klidu na počítači. Nás povede zejména snaha ukázat co nejnázorněji principy jednotlivých ukazatelů různých časů. Všichni tvůrci modelů mají patrně jedno společné - obdiv a úctu ke starému dílu a snahu se na něm, alespoň vzdáleně, podílet.
Než se pustíme do přípravy nějakého modelu orloje, musíme si ujasnit, co chceme vytvořit. Orloj je vlastně model přírodních dějů. Model založený na celkem jednoduché, byť velmi vtipné, mechanice. Pohyby těles a plynutí času modeluje rovnoměrným kruhovým pohybem. Při tvorbě simulátoru, nebo modelu tohoto "modelu", můžeme použít dvě cesty. Můžeme modelovat "co by orloj ukazoval" bez zásahů orlojníka, tedy model vycházející z pevných převodových poměrů jednotlivých kol. To nevyžaduje příliš náročnou matematiku a snadno ji zvládnou i spíše prezentační programy jako je Flash. Nebo můžeme jít složitější cestou a modelovat "co by astronomický orloj ukazovat měl", tedy údaje vycházející z přesnějšího výpočtu polohy nebeských těles. To ovšem vyžaduje vyšší počítačový výkon. Nejlépe bude, když tento výpočet svěříme serveru. Pražský orloj je nařízen na čas SEČ, bez letního času a používá rovnoměrnou kruhovou interpolaci dráhy Země kolem Slunce s občasným zásahem orlojníka pro upřesnění astronomických hodnot. Ciferník byl pravděpodobně původně sestrojen pro polohu 50°N, 15° E a 23½° sklonu zemské osy. (Občasný zásah orlojníka je potlačen na minimum, pokud nejde o poruchu, tak jen v intervalech asi větších než rok.) To, že orloj jde rovnoměrně, také není zcela pravda, neboť nyní se pohyb čtyřiadvacetníku odvozuje od speciální vačky. Je tedy nerovnoměrný.
Podotkněme ještě, že pro kvalitu modelu není rozhodující, že je použita geocentrická soustava a nikoliv heliocentrická. Vzájemné vztahy mezi oběma tělesy jsou matematicky správně vyjádřitelné v obou soustavách. Geocentrické zobrazení je naopak značně názornější.
Nevadí příliš, že čas SEČ neodpovídá ani pravému slunečnímu
času, ani střednímu slunečnímu času
lokality orloje. Poloha cca 14° 25' E je nedaleko od 15.
poledníku, který SEČ určuje. Něco přes půl stupně rozdílu
představuje cca 2 minuty. To je asi interval, který na vysoko
položených cifernících zejména vlivem paralaxy stejně nerozpoznáme.
Větší chybu způsobí
Keplerovy zákony. Země obíhá Slunce po
dráze eliptické se skloněnou vlastní osou a obíhá proměnnou
rychlostí. Pravý sluneční čas, podle kterého
se určí i západ Slunce a tím třeba počátek staročeského času, se
během roku mění. Jednou z možností, jak tento rozdíl vyjádřit, je
časová
rovnice s posunem na zeměpisnou polohu. Často je zobrazována jako
křivka analema
na slunečních hodinách. Vyplývá z ní, že velikost odchylky je
+- čtvrt hodiny. To už je odchylka pozorovatelná. Druhým projevem je
různá
rychlost pohybu Slunce v ekliptice. Proti kruhovému modelu se poloha
Slunce bude lišit o několik dní. Případná občasná korekce je
na orlojníkovi. Nic se ale nemá přehánět.
Zobrazení založené na astrolábu zobrazuje ve shodě s přírodou rovnoměrné otáčení oblohy, tedy východ, kulminaci a západ jednotlivých znamení. Slunce i Měsíc se pohybují nerovnoměrně po eliptických drahách. Polohu slunce ztotožňujeme s rafií udávající rovnoměrně plynoucí pásmový čas. Kolizi požadavků nelze řešit jinak, než chápat umístění symbolu sluníčka jako střední hodnotu pravého slunce drobně posunutou o geografickou polohu orloje. Nastavení ekliptiky tak, aby poloha Slunce odpovídala jeho skutečné hodnotě, by způsobilo, že špatně budou nastaveny znamení a měsíček. U Měsíčku ještě přichází další důvody k nepřesnosti. Proto se orloj nastavuje na střední hodnoty a roční posun o 1/4 dne se obvykle opravuje jednou za 4 roky.
Nezbývá než před tvůrci smeknout, protože model, který zvolili, až neuvěřitelně dobře se skutečností souhlasí. Pokus o upřesnění mechanické konstrukce by vedl k zásadnímu zvýšení složitosti.
Uvedenými problémy jsou zasaženy všechny ukazatele časů odvozených od Slunce. Tedy i doba slunečního dne, nerovnoměrného času, staročeského času, doba západu Slunce na ciferníku a podobně. Na druhé straně dodatečně doplňované mechanismy tuto závislost činí komplikovanější. Nastavení čtyřiadvacetníku, tedy ciferníku pro staročeský čas, je nyní odvozováno od speciální řídící vačky, tedy přímo nesouvisí s ukazatelem Slunce. Rovněž pohyb Měsíce je řízen dodatečně vloženým převodem, který ho posouvá blíže reálným hodnotám.
Při výpočtu hvězdného času nám naopak nevadí, že "běžný čas" plyne rovnoměrně. Hvězdný den odpovídá otáčce Země kolem své osy o 360o a počítá se od kulminace jarního bodu. Otáčení Země je prakticky rovnoměrné. Hvězdný den je cca o 4 minuty kratší než den sluneční. Je to způsobeno tím, že Země se po celé obrátce vůči původní poloze ke Slunci musí ještě kousek pootočit, protože směr ke Slunci se změnil. Každodenní změna polohy dá za rok právě jeden den. Při zjednodušeném výpočtu běžný čas trochu zrychlíme a posuneme podle aktuálního data. Další vysvětlení na stránce Štefánikovy hvězdárny. Nastavení na pravý sluneční čas můžeme srovnat na stránce simulátoru malého astrolábu.
Výpočet vychází z času SEČ (bez letního času) a je pro souřadnice Pražského orloje GPS: 50° 05' 13.59" N 14° 25' 14.49" E. Model funguje jen s funkčním připojením do internetu, neboť astronomické výpočty počítá server s využitím astronomické třídy PHP celestialSphere pana Jozífa. "Běh času" je následně animován již na vašem počítači Poněkud nesmyslně uvádíme zde i sekundy, ačkoliv tato jednotka vůbec nepatří do doby staročeského, nebo dokonce nerovnoměrného času. Přesto "tikání sekund" docela dobře vyjadřuje plynutí času. Umožňuje dokonce pozorovat různou rychlost plynutí nerovnoměrných hodin. Neberte proto sekundy zcela vážně.
Simulátor se v některých prohlížečích (například Safari) bohužel nepodařilo zprovoznit.
SEČ | Čas SEČ uveden bez úpravy na letní čas (bez DST). Hodnotu času nám pošle server. |
Slunce ve znamení: znameni Slunce ( °)
Střední slunce: ° Na tuto hodnotu by v tomto okamžiku mělo být nastaveno sluníčko na ekliptice Pražského orloje. |
|
Měsíc ve znamení: znameni Měsíce ( °) | |
Český čas | Český čas. Den má 24 hodin počítaných od západu Slunce ( dnes v Západ Slunce ). Zjednodušeně jde jen o časový posun. Že provádění tohoto posunu také zkracuje či prodlužuje den, tedy i hodiny, minuty a sekundy momentálně zanedbáváme. |
V noci neuveden | Temporární čas. Světlý den rozdělen na 12 hodin s proměnnou délkou hodiny během roku. Den začíná východem Slunce, končí jeho západem. (Je označovaný též jako Babylonský čas, či lépe jako "planetní hodiny".) Uvádí se pouze celočíselně, tedy Planetní hodina: Neuvedeno . |
HČ | Hvězdný čas
(siderický čas) je vždy místní čas. Jako jediný čas na orloji se nevztahuje ke Slunci a
není ovlivněn nerovnoměrným pohybem Země kolem Slunce. Má 24
rovnoměrných hvězdných hodin. Hvězdný den je přibližně o 4 minuty
kratší a počítá se od kulminace jarního bodu.
Měl by být proto zobrazován na 24 hodinovém ciferníku o 12 hodin
posunutém proti ciferníku běžných hodin. Na Pražském orloji se odečítá na ciferníku 12 + 12 hodin a trochu to plete. Hvězdný čas se počítá od horní kulminace jarního bodu, tedy od okamžiku kdy hvězdička ukazuje vzhůru. To je právě opačně než u rafie Slunce. Pokud rafie Slunce ukazuje vzhůru je poledne, dvanáct hvězdných hodin je dole. |