Čtyřiadvacetníkem se nazývá vnější pohyblivý ciferník astrolábu Pražského orloje na kterém sluneční rafie ukazuje pravý sluneční český čas, nyní nazývaný staročeský čas. Tento čas rozděluje "celkem rovnoměrně" den na 24 hodin počítáno od západu Slunce. Český čas byl hlavním používaným časem na území Prahy v době vzniku orloje.
Celé je to trochu složitější, jak historicky, tak technicky. Čtyřiadvacetník je v současné době (možná i díky rozsáhlé modernizaci v roce 1957) poněkud nedoceněn. Je však jedním z hlavních důvodů pro označení Pražského orloje za unikátní dílo. Pražský orloj byl v 15. století patrně jediný orloj na světě, který dokázal zobrazit denní i roční pohyb Slunce i s jeho kulminací a zároveň stejnou rafií ukazovat zde platný, tedy italský případně český čas. Italské orloje (např. Benátky) nepoužívají astroláb a čas ukazují na pevném ciferníku s číslicí 24 vpravo a na otočném ciferníku pozici Slunce v ekliptice. Neukazují tedy polední kulminaci. Německé orloje (např. Stralsund) využívající astroláb zobrazují plnohodnotně denní i roční pohyb Slunce, ukazují však pouze německý čas. Italský čas by mohly ukazovat na doplněné síti čar nakreslené na ciferníku (viz. stránka o českém času ). O takové úpravě však nevíme. Považujeme tedy Pražský orloj za první a unikátní orloj, který skloubil plnohodnotné zobrazování pohybů Slunce pomocí astrolábu s ukazováním italského času. Po všeobecném zavedení německého času a později SEČ byla tato unikátní vlastnost opomenuta, protože současný způsob měření času začal být považován za přirozený.
Německý čas byl zaváděn koncem středověku. V roce 1547 jej už v Čechách zaváděl tvůrce habsburské říše ve Střední Evropě, Ferdinand I Habsburský. Definitivně byl nařízen v roce 1621 Ferdinandem II. Štýrským. Vyznačuje se tím, že není závislý na rovnoběžce lokality, neboť je počítán od půlnoci, která na celém místním poledníku nastává ve stejnou dobu.
Římské číslice německého času namaloval na orloj astrolábu až Jan Táborský. Poněkud násilné pozdější dopsání dokladuje jejich stísnění pod kružnicí obratníku Raka, kde jsou navíc překrývány kolem ekliptiky. Citujme slova Jana Táborského: "Přidal jsem také na sféře veliké počet hodin poloorlojních, kterého prve nebylo, neb v Čechách německých hodin neužívali a málo o nich věděli neb nic, až teprv za kralování krále Ferdinanda."
Čtyřiadvacetník je na Pražském orloji snad od jeho vzniku. Na některých vyobrazeních orloje se zdá, že jeho podoba se časem měnila. Těžký a rozměrný mechanizmus čtyřiadvacetníku asi nebyl zcela spolehlivý a někdy i nefungoval. Je možné si představit, že byl zastaven v poloze s číslem 24 nahoře a ukazoval nouzově německý čas. Takový stav možná vidíme na Kochově rytině vlevo, která má zachycovat orloj v roce 1791. Problém je, že čas je ukazován rafií Slunce. Horní poloha odpovídá kulminaci Slunce a proto bychom očekávali nahoře číslici 12 německého času. Tak byl i nastaven porouchaný čtyřiadvacetník po 2. světové válce. Horní poloha půlnoci u pevně nastaveného ciferníku astronomických hodin je velmi nepravděpodobná.
Staré rytiny však těžko můžeme považovat
za věrohodný zdroj, zejména pokud jde o zakreslení technického
zařízení. Celý ciferník působí poněkud zmateně. Zdá se, že
rytec si nákres neprovedl dostatečně podrobně. Na rytině najdeme ještě
další
nesrovnalosti, odpovíme proto raději na
výše položenou otázku negativně.
Středověk
používal římské
číslování asi tak, jak je dodnes v
italské Venezii (to jsou Benátky).
Arabské číslice Evropa
ještě neznala. V Čechách se začaly používat až v průběhu 15. století.
Originální arabské číslice pochopitelně vypadají úplně jinak, ale jsou
v desetinné soustavě, tj. 0 - 9.
Číslice na pražském čtyřiadvacetníku jsou pozdější konstrukcí ve stylu gotického lomeného písma, české bastardy, která se používala na dvoře císaře Karla IV. Tímto písmem byly tištěny i první knihy. V dalších historických obdobích se i tvar písma vracel k římským kořenům. Kapitála z římských monumentálních sloupů je dva tisíce let stará a i dnes je to nádherně vyvážené písmo. Takže dnes píšeme latinkou a číslice máme arabské.
Technické řešení pohybu čtyřiadvacetníku naopak prošlo bouřlivým vývojem. Známé jsou tři zcela odlišné koncepty. Jako nejstarší známé řešení se uvádí dále popisovaný klikový mechanismus odvozený od pohybu kalendářního kola. Zároveň se dosud předpokládá, že kalendářní kolo přidal až Jan Růže kolem roku 1490. Orloj ale snad ukazoval čas již od dob svého vzniku. Představa, že si autor vystačil s časem nestejných planetních (babylonských) hodin, není příliš pravděpodobná. Vznik mechanizmu pro natáčení čtyřiadvacetníku je zahalen obvyklým tajemstvím jako u jiných důležitých částí Pražského orloje.
Předpokládáme tedy, že orloj ukazovat český čas a to na otočném ciferníku od samého počátku. Nabízí se dvě vysvětlení. Kalendářní kolo také bylo na orloji již odpočátku (odpovídalo by to textu v listině datující orloj do roku 1410) nebo byl čtyřiadvacetník natáčen ručně. Ruční obsluha by orlojníka příliš pracovně nezatěžovala. Správnou polohu mohl určit podle západu Slunce nebo podle pomůcky obdobné jako bylo astrolabium parvum v rozmezí několika dnů. V pozdější době byly mechanizmy natáčení někdy nefunkční a ke slovu přišla opět ona neviditelná ruka orlojníka.
Jeden z nejvýznamnějších technických prvků středověkého stroje orloje je klikový převod mezi kalendářním kolem a čtyřiadvacetníkem. Obvykle se datuje rokem 1490 a za autora je považován Jan Růže. Existuje ale i názor, že kalendářní kolo bylo na orloji již dříve. Obecně je klikový převod znám již asi od 12. století. Zde je však použit mnohem rafinovaněji. Aproximuje se jím pohyb potřebný pro zobrazení západu Slunce. Bylo asi obtížnější správně zvolit velikost a úhly ramen.
Použití pro změnu otáčivého pohyb kalendářního kola na kývavý pohyb čtyřiadvacetníku popisuje již Jan Táborský. Poprvé byl asi zakreslen v Balbínových Miscellanecích, T. I. cap. XH. $ III. pag. 160. Vpravo je novější výkres Romualda Božka překreslený Ing. Fr. Rottem.
Václav Rosický v knize Staroměstský orloj v Praze tento mechanizmus moc kladně nehodnotí. Píše: "Klika byla postavena tak, že v čas letního a zimního slunovratu byla v mrtvých bodech a v čas jarní a podzimní rovnodennosti uprostřed mezi mrtvými body. Větší správnosti a dokonalosti toho pohybu se tehdy nežádalo. Ale ústrojí mělo své vady a proto nahraženo jiným".
Zdeněk Horský a Emanuel Procházka v práci Pražský orloj jsou jiného názoru. Na základě výkresu odvodili rozměry a polohy ramen v intervalech zhruba 15 dní. Porovnání se středním a pravým slunečním časem přineslo zajímavé výsledky. Větší shody bylo dosaženo s pravým slunečním časem. Střední odchylka činí jen 4 minuty a dostupuje maximální hodnoty 11 minut koncem února. Jednoduchý mechanizmus měl tedy dostatečnou přesnost. Na úplném zvětšení nákresu můžete pozorovat variabilní připojení spojovací tyče ke koši čtyřiadvacetníku. Je vidět, že se hledal nejvhodnější poměr mezi délkou kliky a táhla také empiricky.
Unikátní klikový mechanizmus byl odstraněn před rekonstrukcí v roce 1865. Hlavním důvodem byla změna uložení hřídele kalendářní desky. Místo něj byl zkonstruován nový strojek vypouštěný kolíky kalendářního kola, tedy také jakousi vačkou.
Stroj z roku 1865 popisuje V. Rosický kresbami ve své knize z roku 1923 (před ciferníkem nejsou zakresleny další stroje orloje). Zařízení zkonstruovali a vyrobili V. Daněk s J. Holubem. Princip je zřejmý z bočního nákresu, celku ciferníku a detailu spouštěcího strojku. Horním kolečkem (zůstalo i po rekonstrukci 1948) otáčela dlouhá převodní tyč. Ve spouštěcím strojku byla tři kola s kuželovým ozubením. Pákou se kola přesouvala tak, aby vždy byla v záběru jen dvě. Přesunutím protilehlého kola do záběru se změnil směr otáčení. V tahu byl udržován závažím s ručním navíjením na buben přes rohatku a západku. Rosický píše, že strojek je řízen kalendářním strojem, ale v jeho době bylo užíváno už jen ruční nastavování. Hlavním důvodem k přechodu na ruční nastavování byla malá přesnost celého systému. Strojek byl řízen a spouštěn od kalendářního kola, na jehož obvodu jsou dodnes osazené kolíčky s nepravidelnými odstupy. Seřízení bylo takové, že se strojek pohne, až když rozdíl mezi skutečnou dobou západu Slunce a nastavením na ciferníku dosáhne 8 minut. Takový rozdíl je při rovnodennostech naplněn už za šest dní Později určili za přijatelnou toleranci 4 minuty od skutečnosti. Při slunovratech, kdy čtyřiadvacetník obrací chod, při toleranci 4 minuty na obě strany mohl mechanizmus stát asi třicet dní. Museli by ale zvětšit počet kolíčků pro vypouštění. Přešli proto na nastavování ručně, klikou přímo na strojku. V ručním seřizování problém nebyl, protože orloj vyžadoval i po této opravě stálou péči, kontrolování a ruční natahování lan na bubny. Jen tak pro připomenutí: v roce 1865 ještě nebyla zavedena elektřina. Kolíčky jsou na kalendářním kole dodnes. A pravidelnou kontrolou jednou týdně prochází orloj i v dnešní době.
Při opravě v roce 1948 po 2. světové válce čtyřiadvacetník do provozu uveden nebyl. Ciferník se nepohyboval a zůstal v poloze 12 nahoře a 24 dole. Funkce natáčení čtyřiadvacetníku a tím indikace staročeského času byla obnovena až instalací nového mechanizmu v roce 1957.
Dokud byl orloj řízen podle Slunce, tedy podle pravého slunečního času, byla astronomická situace věrohodná bez ohledu na to, zda byl zobrazován český nebo německý čas. Jakmile se za zavedl jednotný pásmový čas, přesnost nastavení astronomických údajů orloje se zhoršila. Naštěstí se dlouho neudrželo nastavování astronomické části orloje na letní čas. Orloj nyní může ukazovat s přesností chronometru hvězdný čas, SEČ a střední polohu Měsíce. Denní polohu Slunce ukazuje v průměrných hodnotách se značnou odchylkou vyjádřenou časovou rovnicí a zeměpisnou polohou. Nerovnoměrné hodiny planetní ukazuje, opět jen v průměrných hodnotách. (Více také na samostatné stránce.)
Stroj čtyřiadvacetníku byl přestavěn tak, že na čtyřiadvacetníku je přesto zobrazován pravý sluneční staročeský čas. Nastavení "na Slunce" zajišťuje nelineární vačka ve stroji. Změnou technického řešení se vrátil původní smysl mechanismu. Došlo tedy k unikátní situaci. Místo památkové ochrany původního (ovšem nefungujícího) technického řešení, bylo zvoleno zcela jiné technické řešení, které vrátilo původní smysl ciferníku. Chránil se cíl v nových podmínkách místo ochrany provedení. Tím vznikl druhý byť novodobější unikát. Pražský orloj asi jako jediný mechanický orloj na světě ukazuje sluneční rafií nařízenou dle pásmového času pravý sluneční čas počítaný od západu Slunce. (Více také na stránce o západu Slunce.)
Stroj, který je nainstalován na orloji dnes, vypočítali a zkonstruovali v roce 1957 F. Kadeřávek a doc. inž. dr. E. Procházka z Českého vysokého učení technického a dr. Z. Horský. Je to nejmladší mechanizmus na orloji. Z podstatné části je vyroben z lehkých kovů a postrádá tak železnou a technickou krásu dílů ze století minulých, ale je ryze funkční. Je téměř celý skryt za strojem orloje a ze šikmého pohledu je těžko pochopitelný. Fotografie vznikly při opravě v roce 2005.
Stroj má sedm ozubených kol. Vačka s kalendářními dny je kopírována kolem kladky, která je spojená s ozubeným segmentem. Přírubou je segment upevněn kolem osy astronomického ciferníku tak, že nezasahuje do ostatních strojů ani do jiných částí. Segment pak ovládá ozubená kola. Pohyb tohoto převodu je mimo orloj vyveden nejvyšším a také nejmenším kolečkem.
Tvar ozubeného segmentu ukazuje, v jakém úhlu se během roku pohybuje ciferník čtyřiadvacetníku, je to přibližně 60o. Když je Slunce v polohách obratníků, nejvýše v Raku v létě a nejníže v Kozorohu v zimě, celá sestava výrazně zpomaluje svou rychlost pohybu a pak se vrací. To, že převod změní směr a točí se zpátky, zajišťuje tvar už zmíněné vačky. Celý mechanizmus má vlastní hodinový stroj.
Nejmenší kolečko vnitřního mechanizmu vyvádí pohyb před orloj a má funkci pastorku. Zabírá do vnitřního ozubení mezikruží čtyřiadvacetníku v nejvyšším bodu kruhu. Prstenec má největší průměr na orloji, plných 300 cm při šířce 20 cm. Postranní kladky nesou celou váhu čtyřiadvacetníku, po stranách a dole jej pak přidržují celkem tři zajišťovací patky. Tento princip byl použit i u dřívějšího mechanizmu.
Váha čtyřiadvacetníku je značně veliká a tak jsou veliké i odpory v celé mechanice jeho natáčení. Ozubený segment s kolem kopírujícím obvod vačky musí proto být dostatečně zatížen, aby v období od zimního do letního slunovratu neustále dosedal vlastní vahou na obvod vačky a přetáčel tak plynule čtyřiadvacetník po celých šest měsíců o 62,5 stupně doprava. Po tento půlrok je to pouze tato váha, která čtyřiadvacetníkem otáčí. V období od letního do zimního slunovratu ale nastává situace opačná a stroj, který vačkou otáčí, musí zmáhat kromě tření i váhu zatíženého segmentu, který teď vačka zvedá. To si žádá si kromě silného stroje otáčejícího vačkou ještě přídavný stroj levý, dodávající vačce točivý moment ve směru jejího pohybu. Stroj otáčející vačkou umístěný na zdi vpravo je vypouštěn každou minutu chronometrem zároveň s hlavním stojem orloje. Dlouhá spojovací hřídel na výstupu z tohoto stroje se otáčí rychlostí jedné otáčky za 5 dní a na druhé straně je propojena s vačkou prostřednictvím převodu 73:1.
Text: Stan.
Marušák, Petr Král, Foto: Stan. Marušák
