náhled|upright=1|Sluneční hodiny náhled Sluneční hodiny jsou zařízení pro určování času v závislosti na zdánlivém pohybu Slunce. Sluncem ozařovaný předmět vrhá stín a podle aktuální pozice stínu lze určit čas. Určování času je matematicky odvozeno z kombinace dvou základních pohybů Země a Slunce. Z pravidelné rotace Země kolem své osy (čas v rozmezí dne) a z rotace země kolem slunce (rozmezí roku). Představují pravděpodobně nejstarší a zároveň i nejvíce rozšířené hodiny z elementárních (tedy přírodních živlů využívajících) časoměrných přístrojů, k nimž dále řadíme hodiny přesýpací, vodní, olejové i jiné. Většina typů slunečních hodin má číselník od 6:00 až po 18:00. Čísla jsou většinou římská. První sluneční hodiny byly sestaveny pravděpodobně již před sedmi tisíci lety.
Historie
Nejstarší historie náhled|Ciferník slunečních hodin ze starověkého Egypta, nalezený v Údolí králů (přibližně 1500 př. n. l.) Jako prvotní ukazatel slunečních hodin sloužil velice pravděpodobně dřevěný kolík zaražený kolmo do země. Ten byl následně nahrazen opracovaným kamenem – gnómonem.
Nejstarší sluneční hodiny jsou známy z archeologických vykopávek v Knowthu (Irsko, středo-východ). Pocházejí přibližně z roku 5000 př. n. l. Kolem roku 3500 př. n. l. se už používaly v Egyptě, Babylonii, Indii a Číně obelisky, sloužící jako gnómon.
V letech 2000–1500 př. n. l. je prokázáno používání Egyptských stínových hodin (pravděpodobně první přenosný typ). Počátek jejich historie je možné nalézt v Egyptě druhého tisíciletí př. n. l., kdy vznikaly dřevěné, kovové i kamenné hodiny. V podstatě se jednalo o vodorovná pravítka s hodinovými ryskami a kolmo nasazenými vodorovnými ukazateli na jednom konci. Později, v helénistické době byly opatřovány ryskami pro různé roční doby. Jako přenosné byly používány i menší varianty skafé.
Starověké Řecko Předpokládá se, že staré Řeky seznámil s konstrukcí slunečních hodin Anaximandros z Milétu kolem roku 560 př. n. l. Podle Herodota staří Řekové získali znalost slunečních hodin od Babylóňanů, a celou vědu týkající se konstrukce a znalosti slunečních hodin dále rozvíjeli. Umožňovaly jim to pokročilé znalosti matematiky a geometrie, a speciálně znalosti kónického řezu jako je hyperbola, parabola a elipsa, což jsou křivky vykreslované nodem. Theodosius z Bithynie (160–100 př. n. l.) matematik a astronom, představil řeckému světu sluneční hodiny které mohou být použity na kterémkoliv místě na Zemi. Dále bylo časté použití hodin vertikálních, s vodorovným ukazatelem – stylusem, a číselníkem temporálních hodin. Příklad můžeme vidět na athénské Věži větrů, postavené v letech 50 až 41 př. n. l.
Starověký Řím Roku 25 př. n. l. římský autor Vitruvius sepsal všechny známé typy slunečních hodin v VIII knize jeho svazku "Deset knih o architektuře" (De architectura libri decem) a uvedl je spolu s jejich řeckými vynálezci. Všechny z nich pravděpodobně používaly nodus a lišily se pouze v povrchu na který dopadal stín.
Deset knih o architektuře obsahovalo: Hemicyclum od Berosuse Chaldézského: oříznutý, konkávní, polosférický povrch Hemisférium nebo skafé od Aristarchuse ze Sámu: plný, konkávní, polosférický povrch Discus (disk na rovném povrchu) od Aristarchuse ze Sámu: Celokruhový rovníkový ciferník s nodem Arachne (Pavoučí síť) od Eudoxuse z Cnidu nebo od Apolloniuse z Pergy: Polokruhový rovníkový ciferník s nodem Plinthium nebo Lacunar od Scopinase ze Syrakůs: jako příklad těchto hodin odkazuje na římský Circus Flaminius. Pros ta historoumena (Univerzální hodiny) od Parmeniho Pros pan klima od Theodosiuse z Bithynie and Andrease Pelekinon od Patrocla: klasický design dvoubřité sekery (dvou hyperbol natocenými proti sobě vrcholy)na dvojrozměrném povrchu. Dyonisodorův kužel: konkávní, kuželovitý povrch Quiver (toulec) od Apollonia z Pergy Conarachne Konické Plinthium Antiboreum : polokoule, hemisféra směřující k severu , do níž vstupuje sluneční světlo skrz malý otvor.
Římané si osvojili konstrukci a využití slunečních hodin od Řeků natolik, že si Plautus v jedné ze svých her stěžuje, že jeho den je rozsekán na kousky těmi všudypřítomnými slunečními hodinami. Největší sluneční hodiny antického světa tzv. „Solarium Augusti“ postavili Římané v Římě kolem roku 10 př. n. l. Jednalo se velkou plochu s 30metrovým obeliskem z červené žuly uprostřed, mramorovými chodníky a pozlacenými bronzovými linkami uvnitř plochy určujícími jednotlivé časové údaje.
Z roku 38 n. l. pochází známý římský obelisk umístěný na náměstí svatého Petra vysoký 35,5 m, který sem nechal dopravit z Héliopole (nedaleko dnešní Káhiry) císař Caligula. Taktéž archeologické práce prováděné na římském náměstí del Popolo, kde se nachází obelisk egyptského původu ze 12. století př. n. l. o výšce 36 m, odhalily rozsáhlý, urbanisticky pojatý číselník.
Evropa prvního tisíciletí náhled|vlevo|Kámen tvořící ciferník slunečních hodin z poutního místa Kilmalkedar v irském hrabství Kerry (přibližně 7. století n. l.) Objev polosu (ukazatele paralelního s osou otáčení země) bývá datován do 1. století n. l. Po několika stech letech však upadl v zapomnění. Kolem roku 605 nařídil papež Sabinianus instalování slunečních hodin na kostelech. Následně se začínají na zdech křesťanských kostelů a klášterů objevovat sluneční hodiny opět s horizontálním ukazatelem a dělením dne na 4, 8 nebo 10 částí. Nejstarší hodiny tohoto typu na území Německa, nacházející se na zdi kostele sv. Michala ve Fuldě, nechal zhotovit roku 822 opat Hrabanus Maurus.
Do roku 800 n. l. se datují nejstarší sluneční hodiny v Anglii (pomineme-li ty v Knowthu), za něž je považován tzv. „Bewcastle Cross“, v Cumbrii na severozápadě Anglie. Ciferník je rozdělen na 4 části pracovního dne, které ovlivňovaly vikingy a jejich námořní kulturu.
Sluneční hodiny a islámský svět Řecké ciferníky byly dále převzaty a zdokonalovány Islámskou kulturou a v Evropě v období post-renesance. Řecké hodiny využívaly nodu a přímých hodinových přímek, tudíž zobrazovaly nepřesný čas. Říká se mu „Temporární čas“. Tzn. čas, který se mění podle ročního období. Každý den byl rozdělen do 12 stejných úseků, a tudíž hodina ukazovaná takovými hodinami byla v zimě časově kratší než skutečná délka hodiny. Naopak hodina zobrazená v létě byla časově delší. Takovéto hodiny měřily přesně tedy jen a pouze při dnech rovnodennosti. Aby se odstranil tento problém, zdokonalil roku 1371 n. l. Abu'l-Hasan Ibn al-Shatir hodiny tím, že směr gnómonu změnil ze směru „kolmého na povrch umístěni“ na „směr daný osou rotace země“, tudíž směřující k Polárce. Toto významné vylepšení bylo dáno také tím, že al-Shatir využil velkého pokroku v trigonometrii učiněném Muhammadem ibn Jabir al-Harrani al-Battani (Albategni). Ibn al-Shatir si uvědomil, že použití gnómonu, který je paralelní na osu rotace země, umožní vytvořit sluneční hodiny, které budou zobrazovat stejně dlouhé úseky hodiny během jakéhokoliv dne v roce. Jeho hodiny jsou nejstaršími polárními hodinami, které se dochovaly. Tento koncept se později začal objevovat u slunečních hodin na západě, nejméně od roku 1446.
Evropa renesanční Francouzský astronom Oronce Finé roku 1524 n. l. zkonstruoval sluneční hodiny ze slonoviny. V roce 1525 Albrecht Dürer v Norimberku vydal pojednání "Underweysung der Messung mit dem Zirckel und Richtscheyt". Zde názorně popisuje konstrukci ciferníku horizontálních i vertikálních slunečních hodin za použití pravítka a kružidla. Kniha obsahuje i jeho vlastní návrh slunečních hodin na desetistěnu. V Evropě se začaly šířit v 16. století různé typy přenosných a kapesních hodin po rozšíření kompasu v polovině 16. století. Oblíbené byly např. cestovní rovníkové z mosazi, též cestovní diptychové (neboli destičkové) ze slonoviny, případně levnější varianty ze dřeva, dále stolní horizontální z mosazi či ušlechtilejších druhů kamene. Roku 1570 n. l. italský astronom Giovanni Padovani publikoval traktát, kde zpracoval postup výroby a následné umístění, jak horizontálních tak vertikálních slunečních hodin. Dále roku 1620 n. l. Giuseppe Biancani napsal "Constructio instrumenti ad horologia solaria", kde popsal, jak vytvořit sluneční hodiny i s připojenými ilustracemi.
Soumrak praktického používání slunečních hodin Rozvoj průmyslu, manufaktur, cestování a jiných oborů lidské společnosti vyžadoval stále větší nutnost využívání přesnějších způsobů měření času a také kladl větší nároky na jeho mobilitu. Potřebnost slunečních hodin postupně klesala v souvislosti se zdokonalováním mechanických kolečkových hodin, avšak ještě dlouho byly využívány například k seřizování věžních hodin. Skutečný soumrak praktického používání slunečních hodin však znamenala dohoda o zavedení pásmového času na konferenci ve Washingtonu v roce 1884. (Na českém území byl pásmový čas zaveden od 1. 1. 1912). Dnes mají sluneční hodiny spíše funkci dekorativní než užitnou, měří totiž tzv. pravý sluneční čas, který se od středního slunečního času může lišit až o +16 minut nebo −12 minut (viz časovou rovnici).
Části slunečních hodin náhled|upright=1|Základní části slunečních hodin Stylus, stylos – obecně ukazatel Gnómon – ukazatel kolmý k rovině číselníku, přesněji číselníku vodorovných slunečních hodin, protože u rovníkových SH je číselník vždy kolmý na stylus, přesto se obvykle za gnómon neoznačuje. náhled|upright=1|Polus je ukazatel slunečních hodin, který je rovnoběžný s zemskou osou. Sluneční hodiny s polem, pak můžeme rozdělit do tří typů podle toho, jak mají orientovaný ciferník - na vodorovné (na zemi), svislé (na stěně) a rovníkové s ciferníkem navlečeným kolmo na polus. U rovníkových hodin však svítí Slunce na ciferník v létě ze severu, "shora", v zimě "zdola", z jihu Polos, polus – ukazatel rovnoběžný se zemskou osou, tzn. vždy leží ve svislé severo-jižní rovině a s vodorovnou rovinou svírá úhel rovný zeměpisné šířce stanoviště, a to nezávisle na orientaci plochy číselníku. Polos se používá u vertikálních slunečních hodin ve formě tyčky zakončené zpravidla kuličkou – nodem. Časové i kalendářní údaje určuje nikoliv směr stínu, ale pouze poloha stínu nodu na číselníku. Nod, nodus – kulička (nebo jinak umělecky ztvárněná část ukazatele), jejíž stín ukazuje časové nebo kalendářní údaje. Číselník, ciferník – plocha, na kterou se promítá stín stylu. Název se odvozuje od faktu, že obsahuje číslice hodin – cifry.
Princip slunečních hodin Planeta Země provádí dva důležité pohyby, rotaci kolem své osy a oběh kolem Slunce. Otáčí-li se Země kolem své osy, způsobuje tím zdánlivý oběh Slunce od východu k západu. Během roku si můžeme všimnout, že zdánlivá dráha Slunce po obloze se během roku mění. Toto je způsobeno eliptickou oběžnou dráhou Země kolem Slunce, kdy Slunce je v jednom jejím ohnisku. Vzdálenost Země od Slunce se tedy během roku mění, nejmenší je v periheliu, největší v afeliu. V důsledku 2. Keplerova zákona se Země pohybuje nejrychleji v periheliu a naopak nejpomaleji v afeliu. Navíc zemská osa není k rovině zemské dráhy kolmá, ale je od kolmice odkloněna přibližně o 23,5°. Z obou těchto příčin vyplývá, že délka hodiny na slunečních hodinách se během roku mění. Sluneční hodiny udávají zpravidla pravý sluneční čas místního poledníku. Hodinky ukazují středoevropský čas, tzn. čas 15. poledníku, procházejícího například městy (Český Dub či Jindřichův Hradec, a to jen v zimě a přibližně. Jsme-li tedy od 15. poledníku o jeden stupeň na východě (třeba Holice, Velké Meziříčí), musíme si od času slunečních hodin 4 minuty odečíst, na západě (např. Nižbor, Příbram) pak přičíst. Otáčí-li se Země kolem své osy asi jednou za 24 hodin, můžeme světovou sféru rozdělit na 24 dílů hodinovými kružnicemi, které budou procházet póly. Protože plnému úhlu 360° sluneční dráhy během dne odpovídá 24 hodin, připadá na 1 hodinu úhel 15°.
Zdánlivý pohyb slunce Pochopení principu slunečních hodin je nejsnazší a nejjednodušší na středověkém modelu pohybu Slunce. Bylo vědou prokázáno, že Země rotuje kolem své osy a otáčí se na eliptické dráze kolem Slunce.