שעון שמש

שעון שמש הוא שעון, שמשתמש בתנועת הצל הנופל מעצם דק המוצב באור השמש כדי להציג את השעה המקורבת.

היסטוריה
שעון השמש הראשון שבנה האדם הוא אובליסק שהומצא ככל הנראה במצרים העתיקה, והשימוש בו נעשה החל מכ-3,500 לפנה"ס. עם תנועת השמש בשמיים נע הצל שמטיל החרוט הגדול. את המסלול שתיאר הצל חילקו מראש לסקאלה קבועה, דבר שאפשר לאנשים להבחין ביתר קלות בחלוף הזמן.

בשנת 1,500 לפנה"ס נעשה שימוש בשעון שמש מתקדם יותר: השעון חולק ליחידות זמן קטנות יותר - השעה. החלוקה התבצעה לעשר יחידות יום ולעוד שתי יחידות, נפרדות, שיוחסו לזמן בין הערביים, מעבר בין יום ללילה ומהלילה חזרה ליום. כמו כן סומנו היום הארוך והקצר ביותר בשנה וימי שוויון הסתיו והאביב, שנתפסו אז כ"ימי זעם האלים".

"שעון אחז במקדש" - בתקופת בית ראשון פעל שעון שמש על פי המסופר בספר מלכים: "ויקרא ישעיהו הנביא אל ה' וישב את הצל במעלות אשר ירדה במעלות אחז". השעון היה עשוי ממדרגות (מעלות) אשר הראו את השעה.

שעוני השמש המשיכו להתפתח עם הזמן ודיוקם הלך והשתפר. שעוני השמש התפתחו משטוחים ואופקיים למשטחים דמויי כדור. במאה השלישית לפנה"ס הומצא שעון שמש דמוי קערה החצוב בסלע, נושא עמוד אנכי ומחולק לשעות. 200 שנה לאחר מכן כבר השתמשו בשעוני שמש כאלו בכל רחבי אירופה ואף באסיה.

בחפירות העיר העליונה של ירושלים נמצא שעון שמש קטן ונייד מהמאה ה-1 לספירה, שבראשו תקוע מוט מתכת, המטיל את צלו על החלק הקעור שמחולק באמצעות קווים חרותים ל-12 גזרות. מוט זה מכונה במשנה "מסמר של אבן שעות". מדובר בשעון קטן ונייד, שככל הנראה הוחזק בתוך הבית, ובעת הצורך הוצא החוצה אל השמש והוצב במקומו המיועד הקבוע. שני שעונים קטנים נוספים נתגלו בחפירות שליד הר הבית ובחפירות העופל.

"כיוון השעון" המקובל היום הוא תולדה של כיוון תנועת הצל בשעוני שמש שהיו בשימוש באירופה. לעומתם, כיוון ההתקדמות של הצל בשעוני שמש שנמצאים בחצי הכדור הדרומי הוא מנוגד לכיוון השעון.

אופן הפעולה של שעון שמש

כשכדור הארץ סב סביב צירו, נראה כאילו השמש נעה במסלול סגלגל בשמים. אילו הייתה השמש זורחת ושוקעת בכל יום באותו המועד ובאותו המקום בשמים, די היה לעקוב אחרי צילו של מקל כלשהו (הנקרא גנומון) כדי לקבל שעון שמש מדויק. אך נתיבה של השמש בשמים אינו זהה מדי יום, אלא משתנה משום שציר הסיבוב של כדור הארץ אינו ניצב למישור המלקה אלא נטוי אליו בזווית. במסלול כדור הארץ מסביב לשמש, חציו הצפוני מוטה לכיוון השמש במשך חצי שנה, ולכיוון הנגדי במשך חצי השנה השני. בחצי הכדור הדרומי התופעה היא דומה, במועד מנוגד. תוצאתה של תנועה זו היא שהשמש מתארת בשמים מסלול שצורתו משתנה, ומשום כך דיוקם של שעוני שמש פשוטים הוא גרוע, שכן אין בהם התיקון הגאומטרי הנדרש. במאה השמונה עשרה החלו להוסיף לציור עקומת אנלמה שמאפשרת לחשב את אי-הדיוק ובכך לבטלו.

מקור נוסף לאי-דיוק הוא העובדה שהקרקע בקווי רוחב שונים נמצאת בזווית שונה לקרני השמש בהשוואה לקו המשווה. עובדה זו גורמת לכך שקצב התנועה של הצל אינו אחיד במהלך היום, כך שאת חלוקת הזמן לשעות לא ניתן לקבל על ידי חלוקת הקשת שמתאר הצל לזוויות זהות. ישנן כמה דרכים לפתור בעיה זו. ביניהן לבנות את משטח השעון אופקי אך להטות את הגנומון (המקל מטיל הצל), כך שיעמוד במקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ. את חלוקת הקשת לשעות ניתן אז לבצע בעזרת חישוב טריגונומטרי. דרך נוספת היא להטות את משטח השעון בזווית זהה לזוויתו של קו הרוחב, ולהציב את הגנומון בניצב אליו, כך שיהיה מקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ. בשיטה זו כל שעה שווה לזווית קשת זהה על הבסיס. שיטה נוספת היא לכלול על גבי גנומון אנכי שירטוט של חלוקה שונה עבור חודשים שונים. שיטה זו, הקרויה "שעון רועים" מניבה תוצאה מדויקת עבור קו אורך אחד בלבד.

גלריית תמונות

קישורים חיצוניים

 ההיסטוריה של שעון השמש, באתרו של עדן אוריון
 שעון שמש אנלמטי, סוג ייחודי של שעון שמש המותאם לשינויים הנוצרים בגלל נטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ ומסלולו האליפטי סביב השמש
 שעוני שמש בישראל, בלוג "שמיים וארץ - אסטרונומיה ומדע"
 עקרון הפעולה של שעון שמש, באתר נאס"א

הערות שוליים

שמש
אור
טכנולוגיות מיושנות