naspis

Novinky


Mapa


Kontakt


Vyhledávání



Péče o památky Prahy



Český spolek horologický


TOPlist

Valid XHTML 1.0 Transitional

Secesní ECLIPSOSKOP z roku 1911 - Steinich, Hassenteufel

Nestává se často, že se náhle objeví i pro odbornou veřejnost dosud neznámý, více než sto let starý speciální orloj. V aukční síni Dorotheum se 23. 11. 2013 jeden takový dražil. V nedostatečném popisu bylo pouze uvedeno: "55 cm vysoké dřevěné secesní stolní hodiny, dýhované mahagonovou dýhou. Polokruhová schránka je nesena dvěma černě lakovanými sloupky s mosazným kováním, stroj je kotvový s pérovým pohonem. Označen je: Dle výpočtů a nákresů Karla Steinicha zhotovil Josef Hassenteufel v Praze 1911." Dražba začala na vyvolávací ceně 10 000.- Kč a stoupla včetně poplatku na částku 72 000.- Kč.

Střípek z historie

K historickému začlenění tohoto orloje jsme nalezli jen tuto dosud opomenutou poznámku. Karel Jaromír Erben ve svém rukopise z roku 1867 o Pražském orloji  kritizuje Balbínův text o funkci Pražského orloje. S větou "... krom toho také se tu spatřuje zatmění slunce i měsíce...."  Erben nesouhlasí a píše: "v této věci byl poctivý Balbín na omylu, neb nebylo, aniž potud jest jakého stroje, jenž by zvěstoval zatmění slunce a měsíce." Rukopis však zároveň obsahuje přípisek tužkou, kde kdosi namítá, že p. Steinich, řed. školy P. Marie Vit. zhotovil r. 1911 Eclipsoskop. O existenci Eclipsoskopu, tedy o přístroji umožňujícím vyhodnotit zatmění, nebylo dosud mnoho známo. Můžeme tedy předpokládat, že Steinichův Eclipsoskop byl právě objeven

Autor výpočtů a nákresů Karel Steinich věnoval značnou pozornost studiu zatmění (přesněji řečeno zákrytům těles - eclipses). Publikoval například tento článek. Byl téměř renesanční osobnost. Byl učitel, astronom, přírodovědecký publicista, botanik, zoolog a amatérský entomolog (lepidopterolog). Některé své práce publikoval v časopisu Vesmír a v Archívu pro přírodovědecký výzkum Čech. Zajímavé jsou i jeho knihy Počátky zeměpisu hvězdářského nebo HISTORICKÁ ZATMĚNÍ SLUNCE zaznamenaná v českých letopisech od r. 813 do 1574. Ve dvou vydáních (roku 1883 a 1890) vydal i popis Pražského orloje pod názvem "Staroměstský orloj na radnici v Praze - Věrné vypsání původu a výkonů jeho ". 

Základní funkcí eklipsoskopu je zobrazovat polohy Slunce, Měsíce a uzlové přímky (průniku roviny dráhy Měsíce s ekliptikou) tak, aby bylo možné posoudit, zda při úplňku či novu dojde k zatmění, případně jakého bude druhu. Steinichův eclipsoskop má podobu hodin, hodin se čtyřiadvacetihodinovým dělením času, hodin s astronomickými prvky. Jde tedy o přístroj, který zobrazuje některé astronomické údaje i čas tak trochu nad plán. Popis však musíme začít od popisu základních funkcí.

Highslide JS   Highslide JS   Highslide JS

Astronomická koncepce

Z čelního pohledu vidíme čtyři otáčivé prvky před pevným hodinovým ciferníkem. Sluneční a měsíční rafii, otáčivou mapu oblohy a speciální stupnici eclipsoskopu. Na ciferníku je číslování jak dvakrát dvanáct hodin zapsaných římskými číslicemi, tak také arabské číslování 1-24 s číslem 24 nahoře. Běžný čas ukazuje rafie se symbolem Slunce ve čtyřiadvacetihodinovém dělení. Pro orloje se trochu neobvykle nachází poledne dole. Sluneční rafie dále zobrazuje polohu Slunce ve znameních zvěrokruhu uvedených na hvězdné mapě v prostoru od 30. do 40. stupně jižní šířky, případně na stupnici ekliptikální délky v hodinovém úhlu jarního bodu na okraji mapy hvězdné oblohy. Druhá rafie nese symbol Měsíce. Je to tmavý kotouč bez možnosti zobrazovat fáze Měsíce. Rafie ukazuje polohu Měsíce vůči Slunci a polohu Měsíce ve znameních. 

Na otočném kotouči hvězdné mapy je kromě hvězd vyznačena ekliptika, poledníky a rovnoběžky od 30. stupně jižní šířky po 30. stupeň severní šířky. Na mapě nejsou naznačeny obratníky, ani nelze jednoduše rozeznat jednotlivá souhvězdí. (Proto jsme názvy souhvězdí doplnili na dalším obrázku.) Ze značek znamení a polohy ekliptiky usoudíme, že obratník Kozoroha je blíže středu zobrazení než obratník Raka. Je tedy překvapivě použito zobrazení vhodné spíše pro mapu jižní hvězdné oblohy. Zobrazen je však jen pás kolem rovníku, tedy stejná část z obou polokoulí. Naše cirkumpolární hvězdy jsou mimo rozsah této mapy. 

Konstrukční odlišnost proti jiným známým orlojům spočívá zejména v tom, že zde není použita stereografická projekce hvězdné oblohy a mechanika orloje tak netvoří astroláb. Je použito Postelovo zobrazení (Guillaume Postel 1581), tak jak je známe z otočných map hvězdné oblohy, avšak se středem v Jižním pólu. Toto zobrazení je konstrukčně jednoduché, nemá však vlastnosti, které u orloje trochu předpokládáme. Kružnice nebeské sféry, které nejsou v rovině rovnoběžné s rovníkem, nejsou zobrazeny jako kružnice. Proto ani ekliptika v tomto zobrazení není a nemůže být kružnice, ale podstatně složitější křivka. Možná to nevadí, protože na tomto orloji není snaha udržet symboly Slunce a Měsíce na ekliptice. Podotkněme ještě, že stereografická projekce promítaná ze severního pólu zobrazuje jižní pól ve středu zobrazení právě tak jako Postelovo zobrazení konstruováno z jižního pólu. Mapa je od 30. rovnoběžky jižní šířky zakryta symboly zvěrokruhu a nepohyblivým zobrazením severní zemské polokoule. Toto uspořádání je voleno patrně proto, aby se ekliptiky a celá mapa hvězdné oblohy točila doprava, jak je obvyklé i u Pražského orloje. (Běžná otočná mapa hvězdné oblohy se otáčí doleva a pozorujeme jí z podhledu.)

Dračí rafie a uzly dráhy měsíce

Eclipsoskop je vybaven po obou stranách hvězdné mapy protilehlými pohyblivými segmenty. Vidíme je přibližně u čísla 8 a 20. Každé zakončení nese symbol pro vzestupný nebo sestupný lunární uzlový bod, tedy průsečík dráhy Měsíce a ekliptiky a dále dvě neoznačené stupnice. Body se také nazývají dračí či drakonické a označují se někdy jako hlava a ocas draka. Název je odvozen od představy starých Číňanů, kdy při zatmění hrozný drak požírá velké nebo malé světlo na obloze. Pouze v okolí těchto bodů může dojít k zatmění Slunce či Měsíce. Zda jde o hlavu či ocas draka není rozhodující. Při zatmění Slunce jsou Slunce a Měsíc v konjunkci, tedy Měsíc je ve fázi Nov a jejich symboly jsou na jednom konci uzlové přímky. Při zatmění Měsíce je měsíc v úplňku a oba symboly jsou v opozici, tedy na opačných segmentech eklipsoskopu. 

Na jiných orlojích, pokud vůbec, polohu uzlové přímky ukazuje dračí rafie. Středy segmentů eclipsoskpu zde dračí rafii zastupují. K zatmění, přesněji řečeno k zákrytům Slunce Měsícem nebo Měsíce Zemí, může dojít jen tehdy, když všechna tři tělesa se nacházejí přibližně na jedné přímce. Pokud by se Měsíc pohyboval v rovině ekliptiky, docházelo by k zákrytu při každém oběhu. Měsíc se však pohybuje po dráze skloněné o cca 5°. K zákrytu dojde v okolí uzlového bodu, pokud dráhy nejsou příliš vzdáleny. V důsledku gravitačního působení zemské rovníkové deformace se mění orientace roviny dráhy Měsíce kolem Země s periodou s délkou 18,61 let. Ve stejné periodě vykonává zemská osa jemný kývavý pohyb kolem precesní kružnice - takzvanou nutaci. Na orloji dračí segmenty pomalu předbíhají hvězdnou mapu rovněž s periodou 18,61 let. Je to nejpomalejší pohyb na orloji a vyžaduje, aby mechanika minimálně po tuto dobu udržela potřebnou přesnost. 

Eclipsoskop

Jak jsme již uvedli, k zatmění může dojít pouze v okolí uzlových bodů, kdy je dráha Měsíce dosti blízká ekliptice. Vhodná vzdálenost místa konjunkce nebo opozice od uzlového bodu je značně větší než úhlová velikost obou těles. Není ani přesně ohraničena, protože jak dráha Země kolem Slunce, tak zejména dráha Měsíce kolem Země není rovnoměrná. Eclipsoskop má v okolí drakonických bodů dvě stupnice umožňující odečtení vzdálenosti konjunkce či opozice od uzlového bodu. Samostatně pro Měsíc a Slunce jsou vyznačeny hranice úhlů, mezi kterými může dojít k nějakému typu zatmění. Prakticky to znamená, že k zatmění Slunce dojde, pokud se setkají sluneční a měsíční rafie na širším dračím segmentu. K zatmění Měsíce dojde, pokud se rafie srovnají do přímky na opačných koncích užších dračích segmentů. Pro rozhodnutí o kvalitě zatmění se obvykle uvádějí následující hodnoty úhlů od uzlového bodu. Z údajů eclipsoskopu nezjistíme, kde na Zemi bude případné zatmění viditelné, ale i tak dostáváme informaci běžně nedostupnou.


Zatmění  Měsíce  Slunce
úplné  do 4,2 ° do 9,6 °
úplné nebo částečné
4,2 ° - 5,6 ° 9,6 ° - 11,9 °
částečné
5,6 ° - 9,5 ° 11,9 ° - 15,4 °
částečné nebo žádné
9,5 ° - 12,1 ° 15,4 ° - 18,4 °

Nastavení Ukazatelů

 Pro správné nastavení eclipsoskopu potřebujeme kromě přesného času i několik aktuálních astronomických údajů. Konkretně ekliptikální délku Slunce, Měsíce a výstupního dračího uzlu (hlavy draka). Dnes k získání těchto informací můžeme s výhodou využít Internetu. 

Platné údaje najdete na PC modelu EKLIPSOSKOPU


Stroj eclipsoskopu

O autorovi stroje Josefu Hassenteufelovi jsme zatím také nenašli žádné údaje. Na první pohled je zřejmé, že řemeslo ovládal. Z několika fotografií můžete sami posoudit, že navržené ukazovací soukolí je poměrně jednoduché a přesto přesné. Základním rysem převodů astronomické části je to, že trojice či dvojice ozubených kol s rozdílným počtem zubů je nasazena na jedné hřídeli. 

Celé soukolí je poháněno hřídelí tří ozubených kol (pastorků). Pastorky zasahující do souosých kol pro měsíční a sluneční rafii a pro desku mapy oblohy. Pořadí kol popisujeme od základové desky. Další dvě kola jsou diferenciální převod na dračí segment. První z nich je pevně spojeno s kolem hvězdné oblohy. Pohyb se dvojitým pastorkem přenáší na kolo segmentů eclipsoskopu. Při bočním pohledu na soustavu dutých hřídelí vidíme nejdelší pevný trn, na který se našroubovává pukla s vyobrazením Země. Směrem k základní desce následují dvě duté hřídele pro měsíční a sluneční rafii. Značně silnější hřídel s osazením slouží k přišroubování desky hvězdné oblohy. Poslední silná hřídel slouží pro pohyb dvojitého dračího segmentu.

Highslide JS  Highslide JS  Highslide JS   Highslide JS 

Schema převoduPřevody eclipsoskopu

Převodové poměry jsou složitější a přesnější než převodové poměry Pražského orloje. Počet zubů hlavních kol je přitom významně menší. Vyšší přesnosti je dosaženo větší a rozdílným počtem zubů "pastorků". Převody jsou značně přesnější a vycházejí z astronomických hodnot. Přesnost převodu by měla umožnit provoz eclipsoskopu bez seřizování po dobu delší, než je dračí perioda 18,61 let.

Hodinový stroj pohání hřídel s trojicí pastorků s 74, 76 a 103 zuby. Jednotlivý pastorky jsou ke hřídeli připojeny přes třecí spojky umožňující samostatné nastavení ukazatelů. Do pastorků zabírají měsíční kolo (129 zubů), slunečního kolo (128) a kolo pohybující diskem hvězdné oblohy (173). Ke kolu hvězdné oblohy je přišroubováno druhé ozubené kolo (142). Pastorky (47 a 48) přenášejí pohyb na kolo dračích segmentů (145). Trochu postrádáme ovládací prvek, který by umožňoval společné pootočení celého soukolí například po krátkodobém zastavení stroje.

Přesnost celého Steinichova převodu je pozoruhodná. Za jeden tropický rok by měl být počet otáček Zeměkoule reprezentované rotací hvězdné oblohy o jednu otáčku větší než počet otáček sluneční rafie. Převody realizují při vyjádření ve dnech: 

365,242 192 * 128 / 76 * 103 / 173 = 366,242 247 Tedy poměrně přesně tuto otáčku navíc. Po zaokrouhlení nacházíme rozdíl až na 4. desetinném místě, tedy asi pět sekund za rok.

Podobně pro Měsíc  platí, že počet otáček měsíční rafie za synodický měsíc je o jednu nižší, než počet otáček sluneční rafie. Převody realizují:
 29,530588
* 128 / 76 *74 / 129 = 28,530572 otáček. Požadovaný poměr je dosažen ještě s větší přesností.

Sluneční rafije za 6798 dní (18,61 let - perioda nutace) udělá 6798 otáček. Hvězdná obloha udělá za tu dobu  6798 * 128 : 76 *103 : 173 =  6816,61 otáček. Dračí segment by měl za tu dobu udělat otáčku navíc. Převody eclipsoskopu dají  6816,61 * 142 : 47 * 48 : 145 = 6817,61 otáček. 

To je výsledek maximálně  s chybou na 4. desetinném místě proti nastavenému přesnému času. Převodové poměry velmi přesně vyjadřují matematický model geocentrické soustavy založený na rovnoměrných kruhových pohybech. Ve skutečnosti tyto pohyby nejsou ani rovnoměrné, ani kruhové. Například Slunce se od rovnoměrného pohybu odchyluje v průběhu roku až o 2°. Dráha Měsíce je rovněž eliptická, nerovnoměrná a podléhá i dalším vlivům. Proto by si dalšího rozboru zasloužila otázka, zda při konstrukci eclipsoskopu byl tento aspekt zohledňován a zda je zcela zahrnut do úhlových tolerancí eclipsoskopu. 

Tento eclipsoskop musíme obdivovat jak po stránce konstrukční tak po stránce jeho provedení. Nenašli jsme jiný dobový přístroj, který by umožňoval posuzovat kvalitu vlastního zatmění. Oběma autorům patří náš velký obdiv.


Highslide JS

Highslide JSZ hodinářské hlediska je zajímavé nastavení rovnovážné polohy kyvadla. Obvykle se tento problém řeší vodorovným šroubem na vidlici kyvadla. Zde se stranově posunuje celý závěs kyvadla. Jedna z výhod je, že se při seřizování neovlivňuje příliš pohyb kyvadla. Vlastní kyvadlo bylo patrně kompenzováno rtutí. Skleněné trubičky jsou však nyní prázdné. 

Ohlasy

Nedlouho po tom, co byl eklipsoskop znovu objeven, vyrobil pan Volf jeho novodobou repliku. Na obrázku je vidět okamžik 20.3.2015, kdy došlo k částečnému zatmění Slunce. Toto páteční zatmění bylo největší v České republice viditelné zatmění mezi lety 2011 a 2026 a také až do června roku 2021 poslední zatmění Slunce, které z našeho území spatříme. Měsíc krátce před 11. hodinou dopolední středoevropského času zakrýval shora okolo 73 procent slunečního disku. Fáze zatmění proběhla poměrně vysoko, přes 35° nad obzorem.

Na ukazatelých eklipsoskopu je vidět, že k zatmění došlo v třetím tolerančním úhlu uzlového bodu, proto zatmění bylo jen částečné.

PC  ECLIPSOSKOP

Jedním z ohlasů je i vytvoření počítačového modelu, který využívá principu tolerančních úhlů na dračí rafii. (Kliknutím na obrázek přejdete do modelu.) Model funguje jen s funkčním připojením do internetu, neboť astronomické výpočty počítá server s využitím astronomické třídy PHP celestialSphere pana Jozífa. Při zobrazení je využito natáčení průhledných objektů pomocí stylů. Pro možnost statického vysvětlení je dále uveden snímek obrazovky s PC Ecklipsoskopem nastaveným na polostínové zatmění Měsíce ve 11. 2. 2017 v 1 hodinu 43 minut. Vidíte, že k zatmění dochází v posledním tolerančním úhlu, kdy k zatmění dojít může, ale také nemusí.

  PC Ecklipsoskop


 

Text a program PC Eclipsoskopu: Petr Král, PHP astronomická třída Jiří Jozíf, celestialSphere  foto: Dorotheum, Miroslav Baudisch
Telefon: 603 502 735, email: info (kyselá; ryba) orloj . eu