Astronomska ura v Pragi (ORLOJ)

Mnenja mnogih poznavalcev se nagibajo v prid trditvi, da praška astronomska ura in njej podobne ure, kažejo poleg časa, konstelacije zvezd, Sončevega sistema (Sonca, planetov, Lune), še na neko pomembno človeško lastnost, in sicer na prirojeno zanimanje človeškega rodu do vesoljskega "reda". Astronomska ura na pročelju starega praškega magistrata je ena največjih znamenitosti češkega glavnega mesta. Obkrožajo jo stare izjemno slikovite romanske in gotske zgradbe (glej sliko1).

1) Astronomski del ure, imenovan tudi astrolab je postavljen pred časovno številčnico in deluje skoraj nepretrgano, s prvotno mehaniko, do današnjih dni (več kot 600 let).

Na astronomsko uro je vezanih veliko takih in drugačnih legend. Do nedavnega so bili prepričani, da sta uro okrog leta 1490 naredila urar Jan Ruže (Hanuš) in pomočnik Jakub Cech. Šele novejše raziskave so pokazale, da je bila ura izdelana veliko prej, in sicer leta 1410. Uro je zasnoval in izdelal urar Mikuláš iz Kadaňa v sodelovanju z Janom Ondřejůvim imenovanim Šindel, profesorjem matematike in astronomije na praški Karlovi univerzi. V drugi fazi, najbrž okrog leta 1490, so dodali nekoliko nižje pod astronomsko uro še mehanski koledar. V tem času so celotno pročelje zgradbe bogato okrasili z izrazito Vladislav-ovo gotiko (kar je češka različica Flamboyant-ove [Flomboj(o) - jeve] gotike, to je poznogotski slog Francije in Anglije 15./16. stoletja, znan po plamenom podobnih vzorcih) in postavili kamnite kipe v istem stilu. Pomembna stilska izjema so kipi na levi in desni strani ure in figure ob številčnici, ki so jih naredili na začetku 15. stoletja člani kamnoseške prostozidarske lože pod vodstvom Petra Parlerja (glej sliko 1).

2) Kipi 12 apostolov se vsako uro zvrstijo ob dveh oknih nad astronomsko uro. Bili so dodani po velikem vzdrževalnem posegu v letih 1865-1866.

Na začetku 17. stoletja so bili dodani novi kipi. Ob strani astronomske ure je izzivalna podoba premikajoče se „smrti" (okostnjak z zvončkom v roki), ki se pojavi ob zvonenju ob polnih urah. Ob koledarskem disku so postavili še dodaten nepremičen kip. Kipi 12 apostolov (glej sliko 2) se vsako uro zvrstijo ob dveh oknih nad astronomsko uro. Bili so dodani po velikem vzdrževalnem posegu v letih 1865-1866. Med popravili je bil zamenjan tudi koledarski disk (glej sliko 3), ki ga je izdelal znameniti česki slikar Josef Manes. Cikel dvanajstih medaljonov, ki predstavljajo mesece v letu in enako število zodiakalnih znamenj, je eden od viškov njegovega dela. Ura je bila zelo poškodovana v zadnjih dneh druge svetovne vojne (glej sliko 4). Med zadnjimi boji v Pragi so jo nacisti direktno topniško obstreljevali, tudi z zažigalnimi granatami. Magistrat s kompletnim mestnim arhivom je v celoti pogorel. Kljub vsemu se je veliko ljudi požrtvovalno lotilo rekonstrukcije in obnova je sledila kar se da prvotnim rešitvam in danes so rane zaceljene.

3) Pročelje starega praškega magistrata s srednjeveško astronomsko uro, ki je ena največjih znamenitosti češkega glavnega mesta.

4) Nacisti so konec druge svetovne vojne, pred umikom iz Prage, magistrat z uro direktno topniško obstreljevali, tudi z zažigalnimi granatami. Magistrat s kompletnim mestnim arhivom je v celoti pogorel. Bitka za Prago je trajala do 11. maja 1945, torej še 3 dni po kapitulaciji Nemčije 8. maja 1945. Takrat je bilo Sonce v Biku, vidno iz poškodovane praške ure. No - "smrt" je preživela vojno (kipec desno), le nekaj mesecev ni več zvonila.

Pravijo, da ima vse v Pragi svojo legendo, enako velja za staro astronomsko uro. Domačini trdijo, da so po dokončanju gibljivih kipcev mestni politiki konstruktorja urarja oslepili, tako da nikoli več ne bi izdelal še ene take mojstrovine. V maščevanju je slepec splezal v stolp in ustavil urni mehanizem za dolgih 50 let. Stoletja pozneje, med puščobo komunistične in ruske vladavine, je legenda postala metafora za nekreativna desetletja komunističnega enoumja.

Mojster Hanus in njegov učenec pri mehanizmu ure. Ilustriral Věnceslav Černý - iz knjige Češka legende.

Ura skoraj neprekinjeno zagotavlja mnoge astronomske podatke. Astronomski del ure, imenovan tudi astrolab, je postavljen pred časovno številčnico in deluje skoraj nepretrgano s svojo prvotno mehaniko do današnjih dni (glej sliko 1). Mehanizem ponazarja tri povezana gibanja: povprečno periodično gibanje Sonca, Lune in navidezno gibanje zvezd (ozvezdij ekliptike, ki se imenujejo zodiak ali tudi živalski krog). V ozvezdjih zodiaka se navidezno premikajo Sonce, Luna in planeti. Ta ozvezdja so glede na lego Sonca po mesecih: Kozorog, Vodnar, Ribi, Oven, Bik, Dvojčka, Rak, Lev, Devica, Tehtnica, Škorpijon, Strelec. Skupaj torej 12. Horizont na uri je določen z mejo med modrim in rdečim poljem, na levem delu je prehod v jutro, jutranja zarja (napis AVRORA) z mejo vzhoda (napis ORTVS), v desnem delu je mrak (napis CREPVSCVLVM) z mejo zahoda (napis OCCASVS). Temno polje (spodaj) kaže astronomsko noč. Ura prikazuje približno tisti del neba, ki ga vidimo, če se obrnemo proti jugu, na levi je vzhod, na desni je zahod. Znotraj astronomskega dela ure rotirajo trije kazalci: prvi kaže lego Sonca, drugi Lune, tretji zodiaka (s kazalcem zvezdnega časa). Mehanizem ure sestavlja troje velikih zobatih soosnih koles (glej sliko 5) enakega premera, gnanih z enim zobatim kolesom. Zobata kolesa imajo 365, 366 in 379 serij zob. Prva serija zob (prvo kolo) premika zodiakalni krog (krog oziroma obroč na sliki prepoznamo po 12 zodiakalnih znamenjih) s kazalcem z zvezdico, ki se zavrti enkrat v siderskem dnevu (zvezdni dan je čas obrata Zemlje glede na zvezde). Druga serija zob (drugo kolo) premika kazalec, ki kaže lego Sonca glede na ozvezdja zodiaka in Lune in se zavrti enkrat v povprečnem Sončevem dnevu (Sončev dan je približno 4 minute daljši od zvezdnega). Tretja serija zob (tretje kolo) premika kazalec, ki kaže lego Lune glede na ozvezdja zodiaka in Sonce, premikanje temelji na povprečnem relativnem gibanju Lune kot ga vidimo z Zemlje. Na koncu Luninega kazalca je krogla (polovica krogle je srebrna, druga polovica črna), ki se zavrti enkrat v sinodskem mesecu in kaže Lunine faze. Sinodski mesec je čas, v katerem Luna naredi en obhod okrog Zemlje glede na Sonce in traja približno 29,53 dni. Potrebno je poudariti, da Luna obkroži Zemljo glede na zvezde v 27,3 dneh. Do razlike pride, ker hkrati z gibanjem Lune okrog Zemlje potuje okrog Sonca tudi sistem Zemlja-Luna.

5) Mehanizem praške astronomske ure sestavlja troje velikih zobatih soosnih koles enakega premera, ki jih poganja eno gonilno zobato kolo. Zobata kolesa imajo 365, 366 in 379 serij zob in povrsti poganjajo zodiakalni obroč, kazalca za lego Sonca in Lune.

Zakaj tako razmerje med zobniki (365, 366 in 379 zob)? Da bi razumeli mehaniko ure moramo v grobem ponoviti mehaniko Sončevega sistema. Najprej si poglejmo težave s koledarjem. Siderski ali zvezdni dan (obrat Zemlje glede na oddaljene zvezde) traja slabe 4 minute manj kot srednji Sočev dan, ki je dolg 24 ur. Tako kot je dan definiran z zaporednimi kulminacijami Sonca (od poldneva do poldneva), je tudi tropsko ali Sončevo leto definirano s sezonskim gibanjem Sonca. Leto je v splošnem definirano s časom obhoda Zemlje okrog Sonca, a ker Zemlja precesira, je tropsko leto (čas med dvema zaporednima prehodoma Sonca čez pomladišče) za približno 20 minut krajše od zvezdnega leta in Sončev koledar mora upoštevati sezonsko gibanje (višino) Sonca. Tropsko ali Sončevo leto traja približno 365.242189 srednjih Sončevih dni. Če poenostavimo, lahko rečemo, da je leto dolgo 365 povprečnih Sončevih dni in približno 6 ur (dobrih 11 minut manj, natančneje 11.248 minut). To je bil tudi argument, da so se v prvem stoletju pred našim štetjem odločili, da bodo leta dolga 365 dni in vsako četrto leto (imenovano prestopno) za dan daljše, torej dolgo 366 dni. V štirih letih se namreč nabere razlika približno enega dneva (4X6 ur = 24 ur = 1 dan). Dogovorjeno je bilo, da so prestopna leta vsa tista, katerih letnica je deljiva s štiri. To je bil julijanski koledar, ki je v večjem delu Evrope veljal do 16. stoletja, v Rusiji pa celo do leta 1918. Povedali smo že, da leto ne traja točno 365 dni in 6 ur, ampak dobrih 11 minut manj, kar je naneslo do konca 16. stoletja že zamik desetih dni. V štiristo letih se namreč naberejo že dobri trije dnevi preveč (približna ocena 400X11 min ), zato so leta 1582 odvzeli 10 dni, ki so se nabrala od uvedbe julijanskega koledarja in s tem uvedli gregorijanski koledar. Gregorijanski koledar pa so dodatno korigirali tako, da se v 400 letih odvzamejo že omenjeni trije dnevi. Ti trije dnevi se odvzamejo tako, da se tri prestopna leta štejejo kot navadna. To so leta, katerih letnice se pišejo z dvema ničlama na koncu (prehodi med stoletji) in niso deljiva s 400. Zdaj tudi razumemo, zakaj sta leti 1600 in 2000 prestopni, leta 1700, 1800 in 1900 pa niso bila prestopna (so sicer deljiva s 4 a ne s 400). Resnici na ljubo tudi gregorijanska korekcija ni rešila težav s koledarjem, saj se bo napaka enega dneva spet nabrala v dobrih 3000 letih ( 400*11.248/(60*24) dni = 3.124 dni na 400 let, napaka enega dneva se pa spet pojavi, zaradi 0.124 dni ostanka, v približno 400*1/0.124 let = 3200 letih).

Vsekakor je bil ta izlet v zgodovino koledarja dovolj poučen in tisto, kar so privzeli mojstri astronomski urarji srednjega veka, je dolžina leta zaokrožena na 365 povprečnih Sončevih dni, odtod tudi 365 zob kolesa za obračanje osi zodiakalnega kroga. Zodiakalni krog se obrača tako, da se v enem letu zvrstijo vse zvezde zodiaka, recimo na večernem nebu, tako kot je to moč v resnici videti v naravi. Skratka, pogleda na uro in v nebo se ujemata.

Še nekaj besed o razliki med zvezdnim in Sončevim dnevom. Sončev dan je čas med dvema zaporednima zgornjima kulminacijama Sonca, to je čas obrata Zemlje glede na Sonce. Sončev dan (imenovan tudi sinodski) je zaradi gibanja Zemlje okrog Sonca približno 4 minute daljši od zvezdnega (siderskega) dneva, ki je definiran s časom obrata Zemlje okrog lastne osi glede na zvezde. Ker Zemlja potuje okrog Sonca, se le to navidezno premakne med ozvezdji nekaj manj kot za eno stopinjo na dan (360^o/365) , kar povzroči približno 4 minute daljši Sončev dan glede na zvezdnega. Do 16. stoletja je seveda večina menila, da se v resnici Sonce premika med zvezdami, Zemlja pa miruje. Danes je seveda slika gibanja vesoljskih teles precej kompleksnejša, saj vemo, da zvezde (tudi Sonce) potujejo okrog središča galakisije, galaksije se gibljejo glede na jato kateri pripadajo in sama jata ima spet neko hitrost glede na vse ostale jate galaksij.

Vrnimo se k uri. Če se torej zodiakalni krog zavrti v zvezdnem dnevu, se mora Sončeva os v Sončevem dnevu, kar pomeni, da se mora zavrteti za slabo stopinjo (360^o/365) na dan glede na živalski krog (zodiak). Da to dosežemo, mora imeti zobato kolo na pogonski osi za Sonce en zob več od zodiakalnega zobatega kolesa, torej skupaj 366. Ko se zodiak zavrti za 360 stopinj, bo Sonce, kolo katerega ima en zob več, zaostajalo za en zob. Obe kolesi se namreč vrtita z enakim časovnim korakom na zob (ne pozabimo, vsa kolesa premika isto gonilno zobato kolo). Tako se bo stopinjo za stopinjo, dan za dnevom Sonce premikalo skozi ozvezdja zodiakalnega kroga, tako kot to tudi v resnici opazimo na nebu. Čez eno leto se bo Sonce spet vrnilo v prvotno lego (ob novem letu se mora nahajati v ozvezdju Strelca, ob spomladanskem enakonočju v ozvezdju Rib itn.)

Ostane nam samo še nekoliko težji izračun števila zob tretjega kolesa, ki premika kazalec z Luno glede na zodiak in Sonce. Kot smo že povedali, Luna naredi en obrat okrog Zemlje glede na Sonce v 29,53 dneh. V tem času obhoda, torej v enem mesecu, Luna spet ujame Sonce (od mlaja do mlaja preteče en mesec). Upoštevati pa je potrebno, da se tudi Sonce navidezno giblje, in sicer v enem mesecu se premakne v povprečju približno za 29,1 stopinj glede na zodiak (29,53dni*360^o/365,24dni=29,1^o). To pomeni, da Luna opiše na nebu 360 stopinj na obrat glede na zvezde, plus približno 29,1 stopinj, da ujame na videz stalno premikajoče se Sonce. Skupaj opiše torej kot 389,1 stopinj glede na ozvezdje zodiaka. Koliko zob moramo dodati kolesu za premikanje Lune glede na zodiakalno kolo, da bo Luna opisala v 29,53 dneh kot 389,1 stopinj na zodiaku? Na dan se bo Luna morala premakniti glede na zodiak za (389,10/29,53=13,2 stopinj). X naj bo iskano število zob Luninega kolesa. Premik Luninega kolesa za en zob povzroči zasuk za 360/X stopinje. Število dodatnih zob glede na zodiakalno kolo je X minus 365 zob, kar pa je enako razmerju (kvocientu) med kotom dnevnega premika Lune (389,10/29,53) in kotom zasuka Luninega kolesa za en zob (360^o/X). Povedano zapišimo v enačbo:
( X-365=(389,10/29,53)/(360^o/X) ).
Če izrazimo iz enačbe iskano število zob X, bomo po zaokroževanju prišli do vrednosti X=379 zob. Kolesu, ki poganja Luno, se mora torej dodati 14 zob več kot zodiakalnemu kolesu. Luna tako vsak dan zaostaja za Soncem (lahko tudi rečemo, da ga prehiteva) za 379-366=13 zob. Rezultat je plod zaokroževanja, kar pomeni, da tudi mehanika ne bo kazala natančne lege Sonca in Lune glede na zodiak, a je kljub temu ura nazoren in dokaj veren pokazatelj dogajanja na nebu. Še več, pri izračunu ni bila upoštevana kopica pomembnih dejstev, ki pa za časovno omejen prikaz niso nujno zelo odločilna. Naštejmo kaj vse nismo upoštevali, oziroma smo rešili s povprečnimi gibanji. Zemlja ne potuje okrog Sonca po krožnici, ampak po elipsi. To pomeni, da se hitrost gibanja Zemlje iz trenutka v trenutek spreminja, iz česar sledi, da se dolžine dnevov in mesecev med sabo razlikujejo. Na severnem delu Zemlje zato preteče od jeseni (23.9.) do pomladi naslednje leto (21.3.) približno 179 dni, od pomladi do jeseni istega leta pa približno 186 dni, izračunajte sami. Mehanika ure je zato načrtovana za povprečen mesec in dan. Napaka ure je torej v grobem lahko nekaj stopinj oziroma dni v letu, če je ne korigiramo. Tudi Luna potuje okrog Zemlje po elipsi. Dolgoročno je pomembna tudi precesija (saj ura deluje že 600 let). Zaradi precesije Zemlje (Zemlja opleta kot vrtavka), se lega Sonca na isti dan v letu glede na zvezdno ozadje iz leta v leto spreminja. Pomladišče se tako vsako leto premakne za približno 50 ločnih sekund, kar pomeni, da se približno vsakih 2170 let zamenja zodiakalno znamenje pomladišča. Zdaj tudi lahko razumemo zakaj pomladišče označujemo z znakom g, to je z znakom Ovna, čeprav danes pomladišče leži v smeri ozvezdja Rib. Označevanje pomladišča smo namreč prevzeli iz antike, ko je bilo pomladišče še v Ovnu. Pomladišče je točka kjer Sonce seka nebesni ekvator, po domače povedano je to je smer neba, v kateri vidimo Sonce ob spomladanskem enakonočju. Zaradi precesije je tropsko leto (čas med dvema zaporednima prehodoma Sonca čez pomladišče) za približno 20 minut krajše od zvezdnega leta. Vsa ta dejstva se pri astronomski uri seveda niso upoštevala.

Še beseda o vpetosti zodiakalnega obroča. Iz slike razberemo, da os vrtenja ne sovpada z geometrijsko osjo. S tem so dosegli, da se tako kot v resnici med letom, dolžina dneva in s tem tudi višina Sonca in zodiaka nad horizontom spreminja. Os rotacije Zemlje namreč ni pravokotna na ekliptiko (ekliptika je ravnina, ki jo določa pot Zemlje okrog Sonca) ampak oklepa s pravokotnico kot približno 23,5 stopinj. Zaradi tega se med letom spreminja višina Sonca in zodiaka nad horizontom in s tem seveda posledično tudi jakost in trajanje Sončevega obsevanja (dolžina dneva). Posledica so letni časi z izrazitim nihanjem vremena, predvsem pa nihanjem temperatur. Seveda je pomembna tudi geografska širina kraja. Ker vsakemu ozvezdju zodiaka pripada kot 360^o/12=30 stopinj, in ker obroč rotira okrog ekscentrične osi (glej križ na katerega je vpet zodiak), so tudi ozvezdja na obroču različno dolga (koti so enaki, le "loki" različno dolgi).

Ali danes še rabimo takšne orjaške srednjeveške astronomske ure? Takšne ure bi bile tudi danes dobrodošle po slovenskih šolah in trgih naših mest. Vse kaže na to, da "moderni" ljudje zelo slabo poznamo dogajanje na nebu, saj mnogi berejo praznoverne horoskope, pa čeprav sploh ne poznajo astronomskega ozadja znamenj zodiaka. Večina ljudi sploh ne pozna povezave med horoskopom in navideznim gibanjem Sonca po nebeški krogli. Mogoče bi vsaj kdo ob taki uri spoznal, da antični horoskop, ki ga nekateri z navdušenjem sprejemajo, tudi astronomsko ni več veljaven. Kot smo že povedali, so se znamenja na nebu od antike (zaradi precesije Zemlje) premaknila za eno ozvezdje glede na lego Sonca. Tako danes dejansko Ovni berejo horoskope Bikov itn in se čudijo napovedim, ne da bi se zavedali zmote. Če ste recimo rojeni v znamenju Ovna (21. marec do 20. april), to pomeni, da ste v resnici astronomsko rojeni v znamenju Rib, saj se Sonce že kar dolga stoletja nahaja (v tem obdobju leta) v Ribah in ne več v Ovnu.

Potrebno je poudariti, da so bile astronomske ure grajene na podlagi za tisti čas dokaj natančnih opazovanj in meritev na nebu, vendar napačnih razlag dejstev. Takrat je bil vsesplošno sprejet geocentrični pogled na svet. Da pa ne bi ostali pavšalni in enostranski, je potrebno poudariti, da iz podatkov, ki so jim bili na voljo, niso imeli zadosti trdnih argumentov, da bi kar zavrgli (navidez očiten) geocentrični sistem. Vsak je imel nekaj argumentov za in nekaj proti in odvisno od kulture duha in moči, so si podajali "resnice" na času primeren način. Luther je recimo velikemu Koperniku očital, da bodo bedaki vso astronomsko znanost postavili na glavo. Vsekakor pa je pohvale vredno, da so take astronomske ure bile postavljene, saj so tako mnoge radovedneže nehote pripeljale do večnih vprašanj: kaj je na nebu, zakaj je tako in ne drugače, kje smo, kaj smo, kam gremo, zakaj obstajamo ... Čeprav se bo v času računalnikov in Interneta slišalo asinhrono, pa vendar, mogoče ne bi bilo slabo, če bi v kakem slovenskem mestu postavili astronomsko uro. Kdo je za, oziroma bolj po domače, kdo je proti?

Praška astronomska ura je ena najstarejših te vrste. Prva do sedaj znana mehanska astronomska ura je bila postavljena v Padovi leta 1344 in druga v Strassburgu leta 1354. Očitno je bil pozni srednji vek tudi doba astronomskih ur. Praška ura ohranja svojo izjemnost vse do danes, če ste že ali pa še boste obiskali Prago, je vsekakor obvezen del ogleda tudi stara srednjeveška četrt z astronomsko uro, z apostoli in smrtjo, to so hkrati simboli, ki nas opozarjajo na prostor (vesolje), čas, skrivnost življenja in minljivost. Le redko kje na svetu najdemo na nekem pročelju toliko človeške pameti in umetnosti zlite v simboliko trenutka. Vsekakor je to najstarejša ura z originalnim mehanizmom, ki deluje že 6 stoletij. Zelo zanimivo je, da je na začetku ura kazala zgolj astronomske podatke, kar je zelo slikovito zapisal Jan Tabosky (skrbnik ure v letih 1551-1572), ki pravi, da na začetku ni bilo nepomembnih kipcev za zabavo gledalcev, ampak samo "revna astronomska umetnost".

Sestavil Zorko Vičar

Oktober 2000.

Po objavi članka sem dobil še dodatno informacijo od bivšega člana (J. C.) Astronomskega krožka Gimnazije Šentvid-Ljubljana, ki se glasi nekako takole.
Še ena zanimivost.
Štiri figure, ki so zraven ure predstavljajo štiri stvari, ki so se jih Pražani v 15-em stoletju najbolj bali, od leve:
nečimrnost (skulptura z ogledalom), pohlep (z mošnjo denarja), smrt (okostnjak) in turški vpadi.
Pod temi so pa še štiri in sicer:
kronik (da ne bo pomote, letopisec), angel, astronom in filozof.
Hecno je, da je do druge svetovne vojne pohlep predstavljal židovski bankir (pa so ga nato preuredili samo v bankirja ali v nekaj podobnega).