ZEGAR SŁONECZNY
na terenie Kampusu 600-lecia
Odnowienia Uniwersytetu Jagielońskiego

SPIS TREŚCI

1. Zegar słoneczny na Kampusie 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego

Idea zegara słonecznego symbolizuje spotkanie cywilizacji i przyrody; jest to symbol ludzkiej przemyślności – której najdoskonalszym przejawem jest nauka – ale jednocześnie symbol głębokiego uzależnienia ludzkości od praw przyrody i naturalnego środowiska. Tym środowiskiem jest biosfera Ziemi, jednej z planet Układu Słonecznego. Przy zegarze słonecznym zbiegają się nauki ścisłe i przyrodnicze, historia i kultura, a więc to, co stanowi kwintesencję idei Uniwersytetu. Zegar słoneczny doskonale pasuje do tego centralnego miejsca na nowym Kampusie Uniwersytetu Jagiellońskiego, wokół którego uprawiane są nauki biologiczne i nauki o środowisku.

Plany budowy nowego kampusu uniwersyteckiego dla nauk przyrodniczych i ścisłych istniały od dawna, ale dopiero w latach 1995-97 r udało się pozyskać odpowiednie tereny w rejonie osiedla Ruczaj i otrzymać gwarancje funduszy rządowych dzięki uchwale Sejmu RP przyjętej z okazji przygotowań do 600-lecia odnowienia Akademii Krakowskiej. Pierwszy niewielki dwukondygnacjowy budynek nowego kampusu to Centrum Badań Przyrodniczych przy ulicy Gronostajowej 3 oddany do użytkowania w czerwcu 1999 r. Dwa lata później, w najbliższym sąsiedztwie Centrum - przy ul. Gronostajowej 7, powstało zachodnie skrzydło Kompleksu Nauk Biologicznych, do którego we wrześniu 2001 r przeniósł się Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii UJ (obecnie Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ). Wschodnie skrzydło Kompleksu, ukończone w 2004 r, mieści Instytut Nauk o Środowisku oraz Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Wydziału Biologii i Nauk o Ziemi UJ. Obszerny dziedziniec między skrzydłami Kompleksu stanowi zielony teren rekreacyjny, dla którego charakterystycznym akcentem stał się zegar słoneczny zaprojektowany z rozmachem przez architekta Stanisława Deńko, Dyrektora Studium Architektonicznego „Wizja” w Krakowie. Budowa zegara stała się możliwa dzięki hojności rozproszonej po świecie Rodziny Sulimirskich – potomków Tadeusza Sulimirskiego, profesora archeologii UJ i rektora Polskiego Uniwersytetu na Obczyźnie (PUNO).

Piękno każdego zegara słonecznego wynika z połączenia prostoty jego konstrukcji i złożoności zjawisk przyrody, które wyraża. Zegar słoneczny pobudza wyobraźnię, każąc myśleć o historii odkryć naukowych, o postępie cywilizacji, ale także o wiecznie tym samym problemie uciekającego czasu; przypomina o dawnych podróżach i odkrywcach, których przyrządy nawigacyjne były bliskimi krewnymi zegara słonecznego; przywodzi na myśl najsławniejszego ze studentów Uniwersytetu Jagiellońskiego – Mikołaja Kopernika, nawiązuje do tradycji uniwersyteckiej astronomii i zabytkowych instrumentów, w tym zegarów słonecznych niezwykłej wartości, od ponad 500 lat przechowywanych w Collegium Maius.

Zegar słoneczny na Kampusie 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego jest zegarem horyzontalnym (z poziomą tarczą). Gnomon („wskazówka”) jest ustawiony dokładnie równolegle do osi obrotu kuli ziemskiej, a zatem jest skierowany na północ i nachylony do płaszczyzny horyzontalnej pod kątem 50 stopni (taka jest właśnie szerokość geograficzna Krakowa). Zegar wskazuje prawdziwy miejscowy czas słoneczny – to znaczy, że cień rzucany przez gnomon wskazuje godzinę 12 (południe) dokładnie wtedy, gdy słońce stoi najwyżej nad Kampusem UJ.

Prawdziwy, miejscowy czas słoneczny różni się od tego, który odczytujemy na naszych zegarkach: one wskazują umowny czas średni. Na czym polega różnica? Czas lokalny jest zależny od długości geograficznej, skoro Ziemia wykonuje pełny obrót (360º) w ciągu 24 godzin, to każde przesunięcie o 15º długości geograficznej oznacza zmianę czasu lokalnego o 1 godzinę. A zatem, kiedy w Krakowie jest dokładnie godzina 12.00, to w Tarnowie jest już 4 minuty po dwunastej, a w Katowicach – dopiero za 4 minuty dwunasta. Z powodów praktycznych posługujemy się umownym czasem strefowym. W całej Europie (od Lizbony po naszą wschodnią granicę) rozciąga się jedna strefa czasowa i wszędzie obowiązuje ten sam czas środkowoeuropejski, który odpowiada dokładnie lokalnemu czasowi astronomicznemu na długości geograficznej 15ºE (południk ten przechodzi blisko naszej zachodniej granicy, m.in. przez Zgorzelec). Kraków leży na południku 20ºE, a więc prawdziwe południe w Krakowie przypada o 20 minut wcześniej niż w Zgorzelcu, o tyle właśnie prawdziwy czas wskazywany przez zegar słoneczny „spieszy” (średnio!) w stosunku do umownego czasu strefowego na naszych zegarkach.

Lokalny czas prawdziwy różni się od czasu „zegarkowego” jeszcze z innego powodu: czas astronomiczny biegnie niejednostajnie, dlatego że czas jaki upływa od jednego południa do następnego jest wypadkową jednostajnego obrotu Ziemi wokół osi, i niejednostajnego ruchu po eliptycznej orbicie wokół Słońca. Zależnie od pory roku czas trwania doby słonecznej jest raz nieco krótszy, a raz nieco dłuższy niż średnia roczna. Dla wygody, na co dzień posługujemy się właśnie czasem uśrednionym, który od stycznia do marca i od czerwca do lipca wyprzedza czas słoneczny o 0 – do 15 minut, a w kwietniu i maju, oraz od września do grudnia pozostaje za nim w tyle o 0 do 17 minut. Cztery razy do roku czas wskazywany przez cień rzucany przez gnomon dokładnie odpowiada czasowi umownemu z naszych zegarków, np. w r. 2006 były to daty: 16 kwietnia, 11 czerwca, 1 września i 26 grudnia. Dodatkowo, nasz czas zegarkowy przestawiamy dwa razy w roku (w ostatnią niedzielę marca i ostatnią niedzielę października), na „czas letni” (przyspieszając o 1 godzinę) i „zimowy” – zgodny z konwencją czasów strefowych.

Na naszym zegarze słonecznym dokładny czas słoneczny, prawdziwy wskazuje oś symetrii cienia gnomonu. Jeżeli chcemy na tej podstawie określić umowny, średni czas strefowy, jakim posługujemy się na co dzień, do odczytu z zegara słonecznego należy dodać (lub od niego odjąć) odpowiednie poprawki. Załączona tabela podaje dla wybranych dat zsumowane dwie pierwsze poprawki, na długość geograficzną i równanie czasu (dla innych dni roku trzeba przyjąć wartości pośrednie). W okresie obowiązywania czasu letniego trzeba jeszcze dodać 1 godzinę.

2. Tabela poprawek do obliczania średniego czasu środkowoeuropejskiego

 	miesiące   	     dni miesiąca
		1	6	11	16	21	26
	I	43	45	47	49	50	52
	II	53	54	54	54	54	53
	III	52	51	50	49	47	46
	IV	44	42	41	40	38	37
	V	37	36	36	36	36	37
	VI	37	38	39	40	41	42
	VII	43	44	45	45	46	46
	VIII	46	45	45	44	42	41
	IX	39	37	36	34	32	30
	X	28	27	26	24	24	23
	XI	23	23	24	25	26	27
	XII	29	31	33	36	38	40

3. Historia budowy zegara na kampusie UJ w obrazach

4. Współrzędne geograficzne zegara

Do obliczenia konstrukcji zegara pomiar jego położenia przy pomocy kodowego odbiornika GPS (zob. "Historia budowy zegara...", 4.05.2005), dającego dokładności rzędu pojedynczych metrów, był aż nadto wystarczający. Zegar słoneczny jest jednak doskonałym miejscem do umieszczenia punktu z precyzyjnie określonymi współrzędnymi geograficznymi. W tym celu w dn. 22.07.2009 dr inż. Adam Bałut (AGH) dokonał pomiaru położenia zegara (zob. „Historia budowy zegara...”), a właściwie umieszczonego na jego powierzchni po południowej stronie gnomonu stalowego znacznika (tzw. „centru” lub „reperu”). Pomiar został przeprowadzony dwuczęstotliwościowym odbiornikiem fazowym z zastosowaniem metody RTK (Real Time Kinematic). Sesja pomiarowa trwała 5 godzin. Do korekcji wyników pomiarów użyto danych ze stacji referencyjnych systemu ASG-EUPOS-PL: KRAW (AGH-Kraków), KATO (Katowice), ZYWI (Żywiec), NWSC (Nowy Sącz), NWTG (Nowy Targ), TRNW (Tarnów).

Współrzędne zegara wyznaczono w obowiązującym w Polsce państwowym systemie odniesień przestrzennych (zob. Rozporządzenie R.M. … 2000, Projekt nowelizacji… 2008), w ramach którego funkcjonuje kilka układów współrzędnych:

• są to współrzędne na elipsoidzie GRS-80 (WGS-84) według stanu na rok 1989; z powodu ruchu płyt litosfery współrzędne te zmieniają się o ok. 1-3 cm/rok względem elipsoidy, której środek pokrywa się ze środkiem mas Ziemi. Po wyznaczeniu pomiarem GPS aktualnych współrzędnych zostały one przeliczone zgodnie z obowiązującym w Polsce układem odniesienia EUREF-89.

5. Zegary słoneczne w Krakowie

W czasach, kiedy nie było jeszcze zegarów mechanicznych, zegary słoneczne były stałym elementem architektury miast. Rozpowszechniły się zwłaszcza od kiedy papież Sabinianus w VII w. nakazał umieszczać zegary słoneczne na każdym kościele. Dawne zegary były niedoskonałe, bo do ich poprawnej konstrukcji potrzebne było zrozumienie istoty pozornego ruchu słońca po niebie, jakie umożliwiła dopiero rewolucja kopernikańska. Paradoksalnie, słoneczne zegary ścienne, umieszczone w widocznych miejscach, a także rozmaite zegary przenośne, stały się urządzeniami precyzyjnymi i szczególnie popularnymi dopiero wtedy, gdy rozpowszechniły się zegary mechaniczne. Te ostatnie nie były to bowiem bardzo dokładne i wciąż trzeba je było korygować według niezawodnego czasu słonecznego (wszak nie było jeszcze wtedy sygnałów czasu nadawanych przez radio!). Szczyt rozwoju gnomoniki i popularności zegarów słonecznych przypada na druga połowę XVI wieku. Niestety, z tej epoki nie ma śladu po zegarach słonecznych, które z pewnością zdobiły ściany wielu krakowskich świątyń, wiadomo, że były też na Zamku Królewskim na Wawelu.

W Polsce nie zachowało się wiele naprawdę starych zegarów słonecznych. Większość znajduje się w Małopolsce, szczególnie w dolinie Nidy. Ślady bardzo starych, prymitywnych zegarów słonecznych, prawdopodobnie z XIV wieku zachowały się na ścianie średniowiecznego kościoła w Stróżyskach. Nieco młodsze są zegary z katedry w Wiślicy i z kościółka w miejscowości Chotel Czerwony.

Po lewej: Zarys zegara słonecznego z kościoła w Stróżyskach. Powyżej: Zegar z katedry w Wiślicy
Poniżej: kościółek w Chotelu i tarcza jego zegara słonecznego. Fot. J. Weiner

Jednak dwa najstarsze zachowane w Polsce precyzyjne zegary słoneczne i fragment jednego z najstarszych zegarów wertykalnych znajdują się w Krakowie i wszystkie są związane z Uniwersytetem Jagiellońskim. Dwa z nich, pochodzące z ostatnich lat XV wieku, stanowią elementy instrumentów astronomicznych zapisanych Uniwersytetowi Jagiellońskiemu przez Marcina Bylicę z Olkusza w r. 1494; można je podziwiać w Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Collegium Maius. Marcin Bylica był studentem uniwersytetu Jagiellońskiego, potem sam wykładał astronomię w Padwie i w Bolonii, wreszcie został nadwornym astrologiem króla Mathiasa Korwina w Budzie. Swoje wspaniale instrumenty zapisał jednak Almae Matris, gdzie przez całe pokolenia służyły nauce astronomii, zapewne korzystał z nich również Kopernik, kiedy tutaj studiował w latach 1491-1495. Pierwszy, zaledwie kilkucentymetrowy zegar został umieszczony na południowym narożniku poziomej płyty wielkiego, wykonanego z brązu globusa nieba (1480 r.) Podnoszona przykrywka kompasu jest równocześnie podpórką gnomonu, którym była nitka przeciągnięta przez odpowiednie otworki [Fot. 6a ]. Ten zegar został zaprojektowany dla szerokości geograficznej 48º, zapewne dla Wiednia (skąd pochodził domniemany wykonawca instrumentów, Hans Dorn) lub Budy (gdzie pracował wówczas Marcin Bylica). Drugi – precyzyjny zegar słoneczny naniesiony na metalową podstawę innego instrumentu – tzw. torquetum [Fot. 6b] – został obliczony dla szerokości geograficznej Krakowa (50º). Torquetum był to przede wszystkim model dydaktyczny, ułatwiający zrozumienie trzech układów współrzędnych stosowanych w astronomii. Krakowskie torquetum jest najwspanialszym z niewielu zachowanych do naszych czasów instrumentów tego typu, i jedynym, który jest zaopatrzony w kompletny zegar słoneczny. Arabskie cyfry na tarczach obu tych zegarów są jeszcze gotyckie (zwłaszcza 4,5 i 7 różnią się od współczesnych). Warto wspomnieć, iż Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego posiada również piękną kolekcję kilkudziesięciu przenośnych (portatywnych) zegarów słonecznych, pochodzących jednak ze znacznie późniejszych czasów.

Najstarsze polskie precyzyjne zegary słoneczne umieszczone na instrumentach Marcina Bylicy z Olkusza. Po lewej: zegar na południowym narożniku poziomej płyty globusa nieba. Podniesiona do pionu pokrywa kompasu stanowi podpórkę gnomonu, którym była nitka przeciągnięta przez otworki, pod kątem ok. 48º (szerokość geograficzna Wiednia lub Budy). Po prawej: zegar słoneczny naniesiony na podstawę torquetum Marcina Bylicy. Zegar zaopatrzony jest kompas. Na tarczy umieszczono napis „latitudo 50 graduoum” („szerokość [geograficzna] 50 stopni”), a zatem jest to instrument specjalnie skonstruowany dla Krakowa. Cyfry na obu zegarach (zwłaszcza czwórka, piątka i siódemka) są jeszcze średniowieczne. (Fot. G. Zygier, Muzeum UJ)

Trzeci zabytek to połowa (zachodnia) kamiennej tarczy wertykalnego zegara słonecznego, o wymiarach 30 × 55 cm, obecnie wmurowana w ścianę przedsionka zakrystii Kościoła św. Floriana – dawnej kolegiaty uniwersyteckiej. Fragment ten [Fot. 7], odkryty przez Feliksa Przypkowskiego (ojca Tadeusza), jest dość tajemniczy: prawdopodobnie pochodzi z początku XVI w, o czym świadczy kształt cyfr arabskich (czwórka i piątka już nowożytne, siódemka jeszcze średniowieczna), oraz cyfry „1 5 ..” – być może fragment daty. Jednak linie godzinowe zegara nakreślone są w archaiczny sposób, równo co 15º, tak że cień gnomonu (zapewne prostopadłego do tarczy, a nie biegunowego) musiał wskazywać godziny nierówne, jak na zegarach średniowiecznych. Nie pasuje to do wysokiego poziomu astronomii na Uniwersytecie Jagiellońskim w owych czasach, ale może wynikać z długiej tradycji konstruowania takich właśnie zegarów, wskazujących godziny kanoniczne dla potrzeb liturgicznych.

Połówka kamiennej tarczy prymitywnego, wertykalnego zegara słonecznego, zachowana w małym lapidarium w przedsionku zakrystii Kościoła św. Floriana (po lewej). Cyfry na zegarze, z wyjątkiem siódemki już nowożytne, i być może fragment daty „15…” wskazują na pochodzenie zegara z początku XVI wieku, ale równy podział tarczy co 15º (a więc nierówny czas trwania odmierzanych godzin) wskazuje na konstrukcje jeszcze średniowieczną. (Fot. J. Weiner).

W Krakowie zachowały się także trzy znacznie późniejsze, ale również autentyczne, zabytkowe słoneczne zegary wertykalne: zegar Jana Śniadeckiego na budynku dawnego obserwatorium astronomicznego UJ (obecnie w obrębie Ogrodu Botanicznego), zegar na południowej ścianie kościoła w klasztorze Kamedułów na Bielanach, pozostałość z zespołu zegarów słonecznych pochodzących jeszcze z XVII w., oraz zegar na południowej ścianie klasztoru Wizytek przy ul. Krowoderskiej.

Zegar Jana Śniadeckiego (1756-1830), skonstruowany zapewne w latach 80. XVIII wieku, kiedy uczony ten urządzał obserwatorium astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jest to kamienna płyta (45 × 60 cm), wmurowana w ścianę na wysokości ok. 1,3 m, na tarasie II piętra w Collegium Śniadeckiego, obecnie na ternie Ogrodu Botanicznego UJ. Ściana jest odchylona od południa o ok. 25º ku wschodowi. Na prostej tarczy zegara zaznaczone linie pełnych godzin, linie deklinacyjne równonocy oraz przesileń letniego i zimowego, a także dość prymitywną analemmę (wykres równania czasu, pozwalający uwzględnić poprawkę dla czasu średniego) oplatającą linię godzinową południa. Zegar wskazuje czas lokalny, prawdziwy. (Fot. J. Weiner).

Powyżej: zegar na południowej ścianie Kościoła Wniebowzięcia NMP w klasztorze Kamedułów na Bielanach (w obrębie ścisłej klauzury),wymalowany na tynku; zaznaczone linie godzinne i półgodzinne oraz linia deklinacji (równonocy); konstrukcja zegara uwzględnia odchylenie płaszczyzny ściany od południa o 4º ku zachodowi. Zegar wskazuje czas lokalny prawdziwy (na zdjęciu stan zegara z r. 1997). (Fot. J. Weiner)

Zegar na południowej ścianie kościoła św. Franciszka Salezego, w klasztorze Wizytek (ul. Krowoderska 16), wykonany techniką sgraffito. Wskazuje niezbyt dokładnie czas lokalny prawdziwy. Sentencja po polsku głosi: „Życie sen krótki”. (Fot. J. Weiner)

Najokazalszy zegar słoneczny Krakowa, na południowej ścianie prezbiterium Kościoła Mariackiego, znajduje się w miejscu, gdzie od dawien dawna był zegar słoneczny, ale jego obecną postać zaprojektował w latach 50. dwudziestego wieku, charakterystyczną dla siebie manierą, najsławniejszy polski gnomonik (znawca i twórca zegarów słonecznych) - Tadeusz Przypkowski (1905-1977). Jeden z jego antenatów, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego Jan Józef Przypkowski (1707-1758) być może zaprojektował pierwotną wersję tego zegara, z roku 1740. Również współczesną rekonstrukcją z XX w jest obecnie istniejący (w miejscu dawniejszego) zegar słoneczny na południowej ścianie transeptu kościoła św. Wacława w Opactwie Cystersów w Mogile.

Zegar na południowej ścianie prezbiterium Kościoła Mariackiego. Projekt Tadeusza Przypkowskiego (1905-1977), wykonany techniką sgraffito, jak informuje data (MCMLIV) w 1954 r. Gnomon, w kształcie krzyża z otworkiem, rzuca na tarczę zegara punkt świetlny, dzięki czemu można dokładnie odczytać nie tylko czas lokalny prawdziwy (linie czasu poprowadzono co kwadrans), ale także porę roku. Oprócz linii godzinowych zegar zawiera linie deklinacyjne dat (równonocy, przesileń i znaki Zodiaku). Sentencja łacińska „Dies nostri quasi umbra super terram et nulla est mora” jest dosłownym cytatem z Wulgaty (Biblii we wczesnośredniowiecznym łacińskim przekładzie św. Hieronima, I Paralipomenon 29,15) i znaczy: „Dni nasze jako cień na ziemi mijają bez żadnej zwłoki” (w Biblii Tysiąclecia, tłumaczonej bezpośrednio z jęz. hebrajskiego fragment ten brzmi nieco inaczej: „Dni nasze jako cień na ziemi [mijają] bez żadnej nadziei”; Pierwsza Księga Kronik, 29,15). (Fot. J. Weiner)

Zegar na południowej ścianie kościoła św. Wacława, w obrębie opactwa Cystersów w Mogile – w obecnej postaci wykonany w czasie dwudziestowiecznej renowacji kościoła. Wskazuje czas prawdziwy, prawdopodobnie skorygowany dla długości geograficznej Krakowa. Sentencja łacińska: „Adducam contra te tempus” („Sprowadzę na ciebie czas”) jest zapewne parafrazą fragmentu Wulgaty (Księga Jeremiasza, 49;36, groźne słowa Jahwe: „Et adducam contra Aelam Quattuor ventos a quattuor plagis caeli” – „I sprowadzę na Elam cztery wiatry, z czterech stron nieba”) i może oznaczać zarówno obietnicę zegara, iż będzie odmierzał czas, jak i ostrzeżenie, że czas płynie dla nas nieubłaganie. (Fot. J. Weiner)

Bardzo ciekawym zabytkiem, a zarazem jednym z najładniejszych krakowskich zegarów wertykalnych, jest zegar słoneczny wieńczący szczyt „Domu pod pająkiem” (ul. Karmelicka 35), wzniesionego w roku 1884 przez znanego krakowskiego architekta, Teodora Talowskiego . Zegar ten jest słabo widoczny z ulicy i ma znaczenie wyłącznie dekoracyjne, chociaż projektując go prawidłowo uwzględniono odchylenie ściany budynku od południa o ok. 52º ku zachodowi.

Zegar szczycie południowo-zachodniej ściany "Domu pod Pająkiem" (Karmelicka 35). Zegar dekoracyjny, ale poprawnie obliczony. Rzymskie cyfry, naniesione „do góry nogami” (z punktu widzenia obserwatora patrzącego z dołu) oznaczają godziny lokalne, prawdziwe); promieniste kreski na wewnętrznym obwodzie stanowią tylko ornament. Na skutek niedokładnej konserwacji zegar obecnie wskazuje czas z dużym błędem. (Fot. J. Weiner)

Jedną z najnowszych konstrukcji jest okazały zegar słoneczny erygowany w r. 1988 na dachu przybudówki zamykającej dziedziniec Liceum im. Nowodworskiego , dla uczczenia 400-lecia założenia tej sławnej szkoły.

Autor dziękuje Prof. dr hab. Aleksandrowi Kojowi za współprace przy pisaniu niniejszego tekstu, oraz Prof. dr hab. Tomaszowi Jasińskiemu (Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu) za pomoc przy interpretacji łacińskich sentencji