thumb|Ozdobny, fasadowy zegar słoneczny na elewacji pałacu w Wilanowie projektu Jana Heweliusza thumb|Zegar słoneczny projektu Przypkowskiego na fasadzie budynku na Starym Mieście w Warszawie thumb|Zegar słoneczny kościoła Mariackiego w Krakowie thumb|Zegar słoneczny na ścianie kolegium w Kłodzku thumb|Zegar słoneczny na ścianie kościoła pw. św. Józefa w Wyszanowie thumb|Zegar słoneczny w Ogrodzie Saskim w Warszawie
Zegar słoneczny – zegar, który odmierza czas na podstawie zmiany pozycji Słońca, najczęściej wyrażony jako lokalny prawdziwy czas słoneczny. Jego działanie polega na wskazaniu odpowiedniej podziałki za pomocą cienia, rzucanego przez nieruchomą wskazówkę na skalę czasu (np. z podziałką godzinową), umieszczoną na powierzchni (niekoniecznie płaskiej – jak np. w zegarach pierścieniowych) tarczy zegarowej, znajdującej się na ziemi, posadzce, ścianie budowli lub postumencie. Oprócz stacjonarnych istnieją także przenośne zegary słoneczne. Niektóre z nich, pełniące rolę zegarów podróżnych, występują w wersji kieszonkowej (składanej).
Zegar słoneczny pozbawiony jest własnego napędu, jego działanie wykorzystuje obrotowy ruch Ziemi, co pozwala zaliczyć go do klasy zegarów naturalnych (razem z zegarami wodnymi, piaskowymi i ogniowymi). Idea wykorzystania pozornego ruchu Słońca po nieboskłonie w roli zegara stanowiła przez bardzo długi okres podstawowy sposób pomiaru czasu (chronologia astronomiczna). W miarę rozwoju cywilizacji konstruowano i wykorzystywano różne rodzaje zegarów słonecznych, które pełniły rolę wzorca czasu. Zegary słoneczne można wyposażać w różne skale i dostosowywać je do odmiennych systemów rachuby czasu. Niektóre, bardziej zaawansowane rodzaje zegarów słonecznych (zegar analemmatyczny) mogą wskazywać czas słoneczny średni lub nawet czas strefowy (urzędowy). Niekiedy obok podziałki, służącej do pomiaru pory dnia (godziny, kwadranse, minuty), umieszcza się skalę kalendarzową, która umożliwia odczyt daty (zazwyczaj z dokładnością do kilku dni).
Zarys historii zegarów słonecznych Starożytność Zegar słoneczny, używany był już w starożytności i należy do najdawniejszych przyrządów naukowych i pomiarowych. Liczne wzmianki na ten temat odnajdujemy w pismach antycznych filozofów, astronomów i historyków oraz w Biblii (historia o uzdrowieniu Ezechiasza w Starym Testamencie: 2 Krl 20,1-11 i Iz 38,4-8.21n). Przypuszcza się, że niektóre budowle megalityczne (jak np. słynny Stonehenge) mogły pełnić rolę zegarów i kalendarzy słonecznych.
Za najstarszy egzemplarz zegara słonecznego uważa się obecnie gnomon odkryty w 2013 roku podczas wykopalisk w Dolinie Królów w Egipcie. Jego tarcza wykonana na ceramicznej tabliczce i wyskalowana liniami azymutalnymi w godzinach nierównych jest datowana na XIII wiek p.n.e. Wiele rodzajów zegarów słonecznych znali starożytni Chińczycy, Babilończycy, Grecy, Fenicjanie i Rzymianie. Jednym z nich był zegar typu skaphe, którego tarczę wykreślano na wewnętrznej powierzchni półkolistej czaszy. Najstarsze znalezisko tego rodzaju datowane jest na III wiek p.n.e. i pochodzi z wykopalisk archeologicznych w pobliżu fenickiego miasta Tyr (obecny Sur w południowym Libanie). Natomiast najbardziej znanym przykładem antycznego zegara podróżnego jest tzw. szynka z Portici – zegar wysokościowy pochodzący prawdopodobnie z przełomu I wieku p.n.e. i I wieku n.e., którego tarcza, wykonana w postaci tabliczki z brązu, o charakterystycznym kształcie przypominającym połać szynki, odnaleziona została w 1773 roku w Herkulaneum koło Neapolu.
Średniowiecze W początkach średniowiecznej Europy naukowy dorobek poprzednich cywilizacji, przede wszystkim helleńskiej, uległ zapomnieniu. W tym czasie wiedza matematyczna i astronomiczna, w tym również gnomonika – dotycząca konstruowania i używania zegarów słonecznych – przetrwała i była rozwijana w kulturze arabskiej. W chrześcijańskiej Europie zegar słoneczny rozpowszechnił się po wydaniu przez papieża Sabiniana w latach 604–606 nakazu umieszczania go na budynku każdego kościoła. Wiązało się to z koniecznością przestrzegania godzin kanonicznych (łac. horae canonicae) wyznaczających pory modlitw, nakazanych przez liturgię. Do ich obwieszczania używano dzwonów (wprowadzonych do użytku kościelnego także przez papieża Sabiniana). Pozostałością po tej tradycji są tzw. zegary drapane, jak np. te na kościele w Strożyskach.
Nowy etap w historii zegarów słonecznych nastąpił w XIV wieku. Wiązało się to z wprowadzeniem wskazówki ukierunkowanej biegunowo, czyli skierowanej równolegle do osi obrotu Ziemi. Dzięki temu zegar słoneczny zaczął odmierzać czas w przybliżeniu jednostajny i wskazywać, już nie nierówne godziny kanoniczne, ale godziny równe – podobnie, jak rozwijające się wówczas zegary mechaniczne, zwłaszcza zegary wieżowe.
Nowożytność Pod koniec XVII wieku w większości krajów Europy, w tym w Polsce, przyjął się system pomiaru czasu podobny do obecnie obowiązującego. Jednak zanim to nastąpiło używano różnych systemów, niekiedy jednocześnie, dlatego na tarczach dawnych zegarów słonecznych dostrzec można czasami nawet kilka różnych skal godzinowych, jak na przykład na zegarze Ratusza Głównomiejskiego w Gdańsku.
W miarę jak zegary mechaniczne stawały się coraz bardziej niezawodne i przystępne, mogły coraz bardziej konkurować z zegarami słonecznymi, których funkcjonalność jest w oczywisty sposób ograniczona długością dnia i warunkami pogodowymi, limitującymi okres dostępności bezpośredniego światła słonecznego. Jednak zegary mechaniczne wymagały częstej regulacji, bez której błędy ich wskazań rosły (akumulowały się) w miarę upływu czasu. Aż do początku XX wieku powszechnie wykorzystywano w tym celu dokładne i precyzyjne odmiany zegarów słonecznych, które doskonale sprawdzały się w roli lokalnych wzorców czasu. Ponadto zegary słoneczne nadal pozostawały w użyciu tam, gdzie koszt zegara mechanicznego okazywał się zbyt wysoki. Stosunkowo tanie egzemplarze przenośnych zegarów słonecznych były produkowane na masową skalę w manufakturach już od czasu średniowiecza. Jeszcze w XIX wieku popularne były niewielkie podróżne zegary słoneczne, pełniące rolę zegarków osobistych, ale w efekcie wprowadzenia stref czasowych, ich użyteczność malała.
Dopiero w XX wieku na skutek rozwoju techniki, upowszechnienia się radia i telekomunikacji (np. radiowy wzorzec czasu) metrologiczna funkcja zegara słonecznego ostatecznie traci znaczenie praktyczne. Obecnie liczą się już tylko walory dekoracyjne, zabytkowe i edukacyjne zegarów słonecznych. Przykłady zachowanych dawnych zegarów słonecznych są świadectwem łączenia staranności projektu i precyzji wykonania, warunkujących dokładność działania przyrządów pomiarowych z walorami estetycznymi, charakterystycznymi dla przedmiotów sztuki użytkowej. Od 1967 roku wzorzec czasu nie nawiązuje już do periodyczności ruch Ziemi względem Słońca, która okazała się zbyt niestabilna jak na współczesne potrzeby. Pomimo to człowiek, poprzez swój naturalny dzienny rytm aktywności, nadal jest do tego starego systemu słonecznego przywiązany. Z tego powodu, co pewien czas dokonuje się niewielkiej korekty czasu uniwersalnego, a wartość poprawki wyznacza się metodami astronomicznymi i satelitarnymi. mały|Przenośny zegar słoneczny o nazwie „Navicula de Venetiis” z 1524 r. Nazwa tego zegara pochodzi od kształtu przypominającego wenecki statek. Jest to jeden z ponad 200 przenośnych zegarów słonecznych prezentowanych w muzeum Poldi Pezzoli w Mediolanie
Najważniejsze elementy zegarów słonecznych Wskazówka biegunowa Przełomem w historii metrologii czasu było wprowadzenie do zegarów azymutalnych wskazówki ukierunkowanej biegunowo, czyli wycelowanej w biegun niebieski. Jest ona ustawiona równolegle do osi obrotu Ziemi i na półkuli północnej wskazuje w przybliżeniu Gwiazdę Polarną. Konsekwencją tego ustawienia jest równoległość wskazówki względem płaszczyzny lokalnego południka i jej nachylenie do horyzontu pod kątem równym szerokości geograficznej danego miejsca. Z tego powodu kąt nachylenia wskazówki biegunowej do tarczy zależy od rodzaju zegara azymutalnego i od jego lokalizacji (szerokości geograficznej). Rozwiązanie to pozwoliło odmierzać godziny równe, których czas trwania nie zależy od pory roku.
Obecnie nazwy „gnomon” (z gr. wskazówka) przyjęto używać w znaczeniu ogólnym w odniesieniu do każdej również biegunowej wskazówki zegara słonecznego, aczkolwiek bardziej poprawnie byłoby używać tej nazwy jedynie dla określenia wskazówki pionowej lub poziomej występującej w zegarach godzin nierównych i wysokościowych. Natomiast w stosunku do wskazówki biegunowej powinno się używać nazwy „polos” (z gr. oś, słupek), co jednoznacznie identyfikuje zegary azymutalne odmierzające czas w systemie godzin równych.
Rolę wskazówki biegunowej w zegarach słonecznych może pełnić prosty pręt, krawędź (tzw. styl) jakiejś płaskiej płyty (najczęściej o kształcie zbliżonym do trójkątnego, ale w niektórych konstrukcjach – np. w zegarach biegunowych może to być brzeg tarczy zegara) lub nitka (zegary przenośne dyptykowe). W zegarach cieniowych wskazówka jest realizowana w odmienny sposób. Dokładne ustawienie wskazówki biegunowej zegara słonecznego jest jednym z podstawowych kryteriów warunkujących dokładność jego wskazań.
Skala zegara tzw. tarcza zegarowa Skalę czasu w zegarze słonecznym analogowym tworzy układ linii (zegarowych) przyporządkowanych do wyznaczania poszczególnych odcinków (jednostek) czasu. Odcinki linii zegarowych (lub odpowiadające im znaczniki) zostają wykreślone na tarczy zegara i często są podpisane oznaczeniami liczbowymi lub symbolicznymi. Odległości pomiędzy odpowiednimi liniami wyznaczają podziałkę zegara. W przypadku zegarów słonecznych najczęściej wykreśla się linie: godzinowe, półgodzinne i kwadransowe, rzadziej – 5.minutowe lub drobniejsze – np. minutowe. Przebieg linii zegarowych zależy od rodzaju zegara i przyjętego systemu rachuby czasu. W zegarach równikowych, horyzontalnych i wertykalnych linie zegarowe są półprostymi, które rozchodzą się (one, lub ewentualnie przedłużenia odcinków tych linii, wykreślonych na tarczy) z punktu, w którym wskazówka zegara (lub linia będąca jej przedłużeniem) przecina tarczę zegarową (lub powierzchnię, wyznaczoną przez tarczę). Punkt taki nazywa się początkiem skali zegarowej. Wyjątkiem od tej reguły jest zegar biegunowy, w którym linie zegarowe tworzą układ prostych równoległych (do siebie nawzajem i do wskazówki). Innym odstępstwem od reguły prostych linii zegarowych są zegary wysokościowe, w których linie te są krzywymi. Także w przypadku niektórych zegarów analemmatycznych oraz zegarów azymutalnych, których tarcze wykreślane są na nieregularnych powierzchniach, linie godzinowe nie są prostymi w znaczeniu geometrii euklidesowej (np. Głaz Jastrzębowskiego).
Dla zegarów azymutalnych linia godziny 12 w południe leży zawsze w płaszczyźnie lokalnego południka. W przypadku zegarów prostych i regularnych, takich jak zegar: równikowy i horyzontalny, oraz biegunowy i wertykalny zorientowany w kierunku południowym lub północnym (nie deklinacyjne) skala godzinowa (tarcza) jest ponadto symetryczna względem lokalnego południka i równoleżnika.
Podziałka zegara