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.
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 eclipsoskopu 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.
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 dvakrát dvanáct hodin zapsaných římskými číslicemi a 24 hodin zapsaných arabskými číslicemi. 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. Druhá rafie nese symbol Měsíce. Je to tmavý kotouč bez možnosti zobrazovat fáze. Ukazuje polohu Měsíce vůči Slunci a polohu Měsíce ve znameních. Na okraji otáčivé mapy oblohy je stupnice ekliptikální délky vyjádřená v hodinovém úhlu jarního bodu. Hvězdný čas nemá vlastní ukazatel. Může se odečítat v poloze číslice 24.
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.
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 jakoby použito vyrovnávací Postelovo zobrazení (Guillaume Postel 1581), které známe z otočných map hvězdné oblohy, avšak s potlačeným středem začínající již na cca 65° jižní polokoule. Jižní polokoule je volena patrně proto, aby se 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.) Potlačení středu ponechává více místa dráze Slunce. 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 oblohy je od 30. rovnoběžky jižní šířky zakryta symboly zvěrokruhu a nepohyblivým zobrazením severní zemské polokoule, takže poněkud zaniká, že oblast kolem středu vlastně neexistuje. Toto zobrazení nemá 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 kružnice, ale podstatně složitější křivka.
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 eclipsoskopu.
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.
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. (Podle indexů východu a západu na PC eclipsoskopu můžeme u těles pod obzorem viditelnost vyloučit.)
| 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° |
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 ECLIPSOSKOPU.
V článku z 12.10.1917 v ilustrovaném čtrnáctideníku Český svět se uvádí, že podle výpočtů a nárysů Karla Steinicha hodiny zhotovil Josef Hassenteufel, skříň a ozdoby Václav Mlcha a Fr. Slánský v Praze.
Z rodinných kruhů se dozvídáme, že Josef Hassenteufel se narodil v Praze v Petrské čtvrti 30.5.1856 a zemřel 2.2.1930. Z inzerátů se vyplývá, že stavěl a opravoval věžní hodiny a dále prodával a opravoval hodiny a hodinky všech typů ve své dílně v Petrské ulici číslo 1177. Stal se také členem Společensta hodinářů pražských. Zajímavé informace obsahuje i jeho nekrolog uveřejněný v novinách Venkov. Uvádí se v něm, že byl snad? 40 let hodinářem města Prahy. V tomto úřadě pečoval o chod mnohých pražských hodin ačkoliv se nedočkal dostatečné finanční odměny. Uvádí se, že odměnou mu bylo jen 200 Kč ročně. Z nekrologu se také dovídáme, že své dílo chtěl korunovat "orlojem", který by na jedno natažení šel 10 let. Dílo však již nedokončil.
Na první pohled je zřejmé, že Josef Hassenteufel 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.
Převody eclipsoskopuPřevodové poměry jsou složitější a přesnější než převodové poměry Pražského orloje. Počet zubů hlavních kol je přitom významně menší. Vyšší přesnosti je dosaženo větším 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. Všem autorům patří náš velký obdiv.
Z 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.
Nedlouho po tom, co byl eclipsoskop 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 ukazatelích eclipsoskopu je vidět, že k zatmění došlo v třetím tolerančním úhlu uzlového bodu, proto zatmění bylo jen částečné.
