Древние египтяне обнаружили выдающиеся способности в астрономии; об этом говорят не только их календари, таблицы восхождения и кульминации звезд, но и замечательные инструменты, которые они применяли для астрономических наблюдений: солнечные часы, инструмент для определения азимута звезд, состоявший из вертикального отвеса и вилкообразного жезла, и др. Образцы таких инструментов сохранились вкаирском и берлинском музеях, а точные копии их имеются во многих египтологических и астрономических коллекциях.

Кроме солнечных и звездных часов, основанных на данных наблюдений за движениями небесных тел, в Древнем Египте были распространены еще и водяные часы.

Самое раннее известие, дошедшее до нас, относительно существования солнечных часов в Древнем Египте датируется временем царствования фараона Тутмоса III (1521—1473 гг. до н. э.). Этот царь совершил несколько десятков походов как в Азию, так и в Нубию. В описании одной битвы в ущелье Манедо, которую он вел во время своего первого похода в Азию, имеется упоминание, что армия выступила в полдень, когда тень солнца «повертывается». Определить этот критический момент можно было только по солнечным часам, которые Тутмос III мог иметь при себе.

Если самое первое упоминание о древнеегипетских солнечных часах пока связано с именем Тутмоса III, то, как справедливо указывает египтолог Д. Г. Брестед, это не значит, что до него в Древнем Египте не было солнечных часов.

На гробнице Сети I (ок. 1300 г. до н. э.) имеется изображение простых солнечных часов с описанием способа пользования ими. Еще одни солнечные часы известны от времени царствования фараона Мернефта (1258—1239 гг. до н. э.), которые были найдены в Палестине (рис. 5); часовые линии, расходящиеся от центра, нанесены на плоскости; по ним определяли время, как и на современных солнечных часах, по направлению тени. С подобным устройством циферблата солнечные часы могли быть и вертикальными, и горизонтальными. По древнеегипетским сол нечным часам такого типа более или менее правильно определяли часы дня лишь во время весеннего и осеннего равноденствия; в остальное время они показывали часы дня весьма приблизительно, но такие часы с равными делениями циферблата были полезны для астрономов.

В настоящее время известно несколько образцов египетских солнечных часов, хранящихся в различных музеях мира; все они были приспособлены к измерению времени не по направлению, а по длине тени, отбрасываемой гномоном. На рис. 6 представ лена репродукция солнечных часов. До второй мировой войны их оригинал находился в Новом музее в Берлине.

Рис. 5. Египетские солнечные часы XIII в. до н. э.

Рис. 6. Египетские солнечные часы VIII — VII вв. до н. э.

Эти часы, изготовленные из зеленого сланца, представляют собой стержень прямоугольной формы с поперечиной на конце. На стержне нанесены точки-выемки, отмечающие часы дня. Прибор должен помещаться так, чтобы основание было направлено с востока на запад, а тень от вертикальной поперечины падала на основание, на котором нанесена шкала «часов». Время от восхода Солнца до высокостояния (полдень) было разделено приблизительно на шесть частей. На рассвете тень от вертикаль ной поперечины падала по направлению  к западу и отмечала при восходе Солнца первый час на самом дальнем конце основания. По мере того как Солнце восходило на восточном небе, тень постепенно укорачивалась до тех пор, пока в полдень не пропадала. Затем прибор поворачивался в обратном направлении. Тогда отметка тенью последующих часов происходила на чиная от дальнего конца по направлению к вертикальной поперечине, так что 7-й час отмечался на самом дальнем конце, а последний, 12-й — у самой поперечины.

На одном конце прибора имелся свинцовый отвес, с помощью которого производилось выравнивание основания по направлению к горизонту.

Другой формой древнеегипетских солнечных часов были ступенчатые, или лестничного типа солнечные часы (рис. 7). Борх- гардт, первый описавший их, указывает, что устанавливались они для наблюдения за тенью Солнца в направлении восток — запад. Свет падал на малого размера лестничнообразные ступе ни, которые служили также и гномонами.

Рис. 7. Ступенчатые солнечные часы

Рис. 8. Египетские солнечные часы александрийского римско го периода

Ступени расположены по шесть с каждой стороны. При вос ходе Солнца тень от восточного блока падает точно на передний край верхней ступени. При восхождении Солнца по небосводу тень постепенно опускается со ступени на ступень вниз, достигая нижней ступени в полдень. После полудня тень перемещается с восточного блока на западный и с нижней ступени поднимается вверх и к моменту захода Солнца оказывается на верхней шестой ступени.

Археологами недавно найден и поздний тип египетских сол нечных часов, более усовершенствованный (рис. 8). Они относятся уже, по-видимому, к периоду Римской империи и состоят из маленького клина с прямоугольным блоком. При пользовании прибор устанавливается так, что тень блока падает на прямоугольную поверхность, имеющую уклон; на нем нанесены деления для определения времени по длине тени. Деления предусмотрены для каждого месяца года, причем одно деление может служить для двух равноотстоящих от равноденствия месяцев.

На древних солнечных часах деления наносили исходя из практического опыта, потом стали наносить на основе теоретического расчета, правда неверного, как было установлено исследователями. Египтянам было известно, что тень, отбрасываемая гномоном, различна в зависимости от времени года, но так как разница практически была не слишком велика, то она не учи тывалась.

Последовательность, существующая в смене гелиакических восходов звезд в течение года (от одного восхода Сириуса до другого), привела египтян к измерению времени при помощи звезд (или группы близлежащих звезд). По египетскому кален дарю месяцы были разделены на декады; на декады же были разбиты и службы часов-звезд, выполнявших функции измерения времени. Ими могла служить любая последовательность звезд или созвездий, восходы которых наступают с десятидневными интервалами. Такие часы-звезды теперь известны под названием «деканов»; они принадлежат полосе неба, расположенной примерно параллельно эклиптике, к югу от нее. Отвечающие деканам десятидневные интервалы заполняют весь год. Соответственно тому как год делился на 36 декад, нужно было иметь 36 деканов, которым в египетских звездных часах соответствовали 36 колонок, разбитых, в  свою  очередь,  каждая  по 12 строк по числу часов ночи, определяемых по восходу 12 дека нов в каждую ночь. Пользующийся этими данными мог знать час ночи по восходу декана, записанного в соответствующей де каде месяца.

В эллинистическую эпоху были установлены твердые соотношения между египетскими деканами и вавилонским зодиаком: каждый декан составлял 10° эклиптики.

Сириус и Орион принадлежали к ведущим членам, созвездий— деканов. Положение пояса деканов по отношению к эклиптике и экватору, а также к Сириусу и Ориону было вполне оп ределенным.

Рис. 9. Инструменты для наблюдения прохождения звезд по меридиану (а)  и  порядок  их  использования для этой цели (б)

Расчет ночных часов по деканам в Египте ко времени Нового царства утратил свое значение. Для этой цели восход звезд был заменен моментом их кульминации. Ночное время египтяне стали определять наблюдая за прохождением звезд через меридиан. Для того чтобы использовать ночное небо в качестве звездных часов,  нужно  было  прежде всего  составить  звездную  карту. В гробницах Рамзеса VI, Рамзеса VII и Рамзеса IX в Бибангель- Моллюке и были найдены такие карты с таблицами. В таблицах для начала ночи и для каждого из ее 12 часов указывались определенная звезда и место, где она будет видна: «над левым ухом», «над правым ухом», «над левым плечом», «над правым плечом».

Для фиксирования положения звезд при наблюдениях пользовались визировальной доской и отвесом (рис. 9). Для выполнения наблюдений нужны были два человека. Наблюдатель садился лицом к северу и держал перед собой дощечку и отвес. Напротив наблюдателя садился его помощник, который также держал отвес. Воображаемая линия от глаза наблюдателя к Полярной звезде должна была проходить через расщеп визировальной дощечки и оба отвеса. Время прохождения звезды через плоскость, определяемую этой воображаемой линией и отвесами, являлось моментом прохождения ею меридиана местности, на основании чего и составлялись звездные карты, образ цы которых нам известны.

Рис. 10. Египетские водяные часы в виде конусообразной алебастровой чаши

Рис. 11. Основные расчетные размеры сосуда для конструирования водяных часов конусообразной формы

 

Современные исследования Нейгебауэра подтвердили существование в Древнем Египте этих звездных часов.

В Древнем Египте водяные часы применялись задолго до нашей эры. Одни такие часы были найдены в Карнаке, они от носятся к Среднему царству. Ученые считают возможным да тировать их царствованием Аменхотепа III (1415—1380 гг. до н. э.). Они состояли из алебастровой чаши с маленьким отверстием в дне (рис. 10), через которое вода могла вытекать.

Водяные часы применялись для измерения времени в закрытых помещениях, чаще всего в храмах при совершении богослужения, когда требовалось строго учитывать время. Каждый час дня был посвящен одному божеству, и каждому посвящалась особая молитва. Водяные часы употреблялись и как дополни тельный прибор при ночных астрономических наблюдениях.

Поэтому они назывались также «ночными часами» и были рас считаны только на 12 ночных часов.

Водяные часы были двух видов — наполняющимися и вытекающими. Судя по описанию Гераподлония (кн. 1, гл. XVI) и по образцам, сохранившимся от александрийско-римской эпохи, наполняющиеся водяные часы состояли из двух сосудов: первый сосуд был установлен на некотором возвышении вместе с сидящей фигурой бога Тота — бога науки, письменности и счета (он изображен в виде павиана); второй сосуд расположен под первым сосудом, из которого по трубке, установленной под  фигурой бога, вытекала вода  и наполняла второй сосуд. На стенках второго сосуда были нанесены деления; в зависимости от того, до какого уровня они наполнялись водой, и оп ределялось время. Вытекающие часы представляли собой ка менный сосуд в форме усеченного конуса, в дне которого име лось маленькое отверстие, из которого капля за каплей вытекала вода. Конусообразная форма сосуда обеспечивала равно мерность вытекания воды. При такой форме сосуда уровень во ды при ее истечении падает почти равномерно и постепенно, что компенсируется, соответствующим уменьшением площади по перечного сечения в нижней части сосуда. Это давало возможность наносить на внутренней поверхности клепсидры деления на равном расстоянии друг от друга. Нанесение этих делений, однако, усложнялось необходимостью учитывать изменяющую ся длительность самого часа как единицы измерения времени — коротких летних часов и более длинных зимних. Учитывая это, деления делались на внутренней стороне клепсидры в виде не больших точек-выемок, расположенных в 12 столбцах, из которых каждый предназначен одному месяцу. На каждом  из этих 12 столбцов, в свою очередь, наносились другие 12 точек, соответствующие часам ночи, причем точки, отмечающие часы ночи, располагались не на одном уровне. Таким образом учи тывалось колебание продолжительности ночи в различные времена года.

В Оксиринском папирусе, датируемом 200—300 гг. н. э., да ется расчет для устройства вытекающей клепсидры. Из него следует, что сосуд должен иметь такие размеры:мммверхний диаметр — 24 пальца (F—палец—18,75 мм), нижний—12 паль цев, высота сосуда—18 пальцев. Это дает усеченный конус, у которого диаметр основания относится к высоте, как  1:3, т. е. с углом при основании 71°34″ (рис. 11).

Мы не знаем, каким образом египтяне нашли эту форму для сосуда, которая действительно дает возможность вытекать во де с достаточно равномерным понижением уровни. Однако факт этот должен быть отмечен. Такой сосуд не давал все же полной равномерности понижения уровня воды, некоторая  ошибка здесь была. Значительно точнее был бы конус с отношением диаметра основания к высоте, как 2:9, т. е. с углом в 77°, но и не вполне точная клепсидра могла удовлетворять тем требованиям, которые ей предъявлялись египтянами. Более точным был бы сосуд в форме параболоида.