Wskazówki Żywiołów – Gnomony i cień: początek pomiaru czasu

Zanim pojawiły się tryby, sprężyny i balansy, czas był odczytywany z natury. Nie mierzono go — lecz dostrzegano. Nie oddzielano go od świata. Czas nie był zewnętrznym narzędziem, lecz wewnętrzną częścią życia — zakorzenioną w cyklach przyrody, w zapachu kadzidła, w długości cienia czy szmeru wody. 

Żywioły mówiły do człowieka – cicho, lecz wyraźnie – i to z nich uczono się rozpoznawać pory, rytmy, powroty i przemijanie. W tradycji chińskiej nie chodziło o liczenie sekund. Chodziło o bycie we właściwym momencie. O dostrojenie się do niewidzialnego porządku rzeczy. Czas przynosił nie tylko zmianę, lecz również znaczenie, że świat jest zegarem, który bije w rytmie żywiołów.

Gnomon w państwie Zhou

W czasach dynastii Zhou (ok. 1046–256 p.n.e.) nastąpiło ugruntowanie chińskiej tradycji astronomiczno-kalendarzowej. Jednym z najważniejszych narzędzi wykorzystywanych w tych obserwacjach był gnomon – pionowy słup rzucający cień, będący jednym z najprostszych, a zarazem najbardziej funkcjonalnych przyrządów do pomiaru czasu i wyznaczania przesileń. Gnomon nie tylko pozwalał określić południe i długość dnia, lecz także wyznaczyć momenty równonocy oraz przesileń letniego i zimowego, które były fundamentem kalendarzy lunisolarno-agrarnych.

Chińczycy nie traktowali gnomonu wyłącznie jako narzędzia technicznego. Jego cień – zmieniający się codziennie w inny sposób – był symbolem dynamicznej relacji między Niebem a Ziemią. Obserwacje długości cienia przy równonocy czy przesileniu stanowiły podstawę dla wyznaczania początku roku, harmonizacji kalendarza oraz rytuałów dworskich. W „Zhou li” (Rytuały Zhou) znajdują się zapisy dotyczące użycia gnomonu o wysokości ośmiu chińskich stóp (ok. 1,85 m), z którego mierzono cień w południe podczas przesilenia zimowego. Było to wydarzenie o głębokim znaczeniu – wskazujące odrodzenie światła i moment, w którym dzień znów zaczyna się wydłużać.


Zdjęcje: Analematyczny zegar słoneczny. Starożytne obserwatorium w Pekinie. C.C. 4.0, autor - G41rn8


Zdjęcie: Analematyczny zegar słoneczny. Starożytne obserwatorium w Pekinie. Pozioma skala tego zegara słonecznego mierzy rektascensję Słońca (RA, kąt od punktu równonocy); pionowa skala mierzy połowę roku; a „ósemka” pokazuje, jak punkt wschodu słońca zmienia się w ciągu roku. Cień gnomonu w południe przecina ósemkę w określonym punkcie, gdzie na pionowej skali można odczytać dzień roku. C.C. 4.0, autor - G41rn8

Gnomon w Chinach był też narzędziem legitymizacji władzy. Poprawne wyznaczenie przesilenia zimowego należało do obowiązków urzędników odpowiedzialnych za kalendarz. Błąd w pomiarach mógł być potraktowany nie tylko jako oznaka niekompetencji, lecz również jako zakłócenie ładu między Niebem a Ziemią. 

W tym sensie cień rzucany przez prosty pręt na placu obserwacyjnym w Luoyi był równie istotny dla cesarstwa jak edykty polityczne – potwierdzał bowiem, że porządek świata trwa, a władza działa zgodnie z niebiańskim rytmem.

Luoyi (洛邑) – gnomon w stolicy dynastii Zhou

Luoyi – dzisiejsze Luoyang – było jedną z najważniejszych stolic starożytnych Chin. W 770 roku p.n.e. przeniesiono tam dwór cesarski z Hao (niedaleko dzisiejszego Xi’anu), rozpoczynając okres Wschodniej dynastii Zhou (Dong Zhou, 東周), który trwał aż do 256 roku p.n.e. Przez większą część tego czasu to właśnie w Luoyi znajdował się urzędowy gnomon, stanowiący kluczowe narzędzie w kalibracji kalendarza, wyznaczaniu przesileń i organizacji rytuałów państwowych. Gnomon umieszczony był na dziedzińcu centralnym astronomicznego urzędu państwowego (司天臺 – Si Tiantai), w miejscu dobranym z największą starannością – zarówno geograficznie, jak i symbolicznie – zgodnie z kosmologiczną ideą Zhongguo (中囯 – „środka świata”), gdzie harmonia między niebem, ziemią i władzą miała się manifestować również w cieniach rzuconych przez Słońce.

Źródła klasyczne wspominające o gnomonie w Luoyi: Zhou li (周禮) – Rytuały Zhou, tekst kompilowany zapewne w III–II w. P.n.e., ale oparty na dużo starszych tradycjach dworskich, zawiera jedno z najwcześniejszych świadectw astronomicznego zastosowania gnomonu:「以土圭之法，測影以定中星之日。」

„Za pomocą ziemnego pręta (gnomonu) mierzy cień, by ustalić dzień, w którym Słońce znajduje się w centrum nieba (zenicie).” (Zhou li, tom II, dział „Si Shi” 司時 – tłum. własne).

Dalej wspomina się o tworzeniu tabel długości cieni w różnych porach roku, wykorzystywanych do wyznaczania przesileń i równonocy – podstaw kalendarza lunisolarnego.

Podobnie Huainanzi (淮南子), traktat filozoficzno-naukowy z II w. P.n.e., w rozdziale Tianwen xun (天文訓) notuje:「以表測影，以知歲之長短，寒暑之節。」

„Za pomocą pręta mierzy się cień, by poznać długość roku oraz cykle zimy i lata.” (Tłumaczenia przygotowane z pomocą narzędzia AI, na podstawie źródeł sinologicznych i tłumaczeń angielskich).

Ustawienie gnomonu – diagram Gougu (勾股圖)

Do ustawienia gnomonu w pozycji pionowej wykorzystywano znane już w epoce Zhou zasady geometryczne – w szczególności trójkąt prostokątny o proporcjach 3:4:5, który Chińczycy znali jako metodę Gou-Gu (勾股). To odpowiednik zachodniego twierdzenia Pitagorasa, stosowany nie w teorii, lecz w praktyce pomiarowej.

Wskazany na rysunku diagram, pochodzący z późniejszych źródeł (m.in. wersji Zhoubi Suanjing), pokazuje sposób wyznaczenia kąta prostego przy pomocy kwadratów Pitagorasa. Jest to rekonstrukcja metody geometrycznej, którą z powodzeniem można powiązać z praktykami dynastycznego urzędu astronomicznego w Luoyi.


Zdjęcie: Chiński pitagoras. Domena publiczna. Schemat ustawienia gnomonu według proporcji Gou-Gu (3:4:5), stosowanego w epoce Zhou do wyznaczania zenitu i przesileń

Rysunek ilustruje klasyczny chiński dowód twierdzenia Pitagorasa (Gougu tu), wykorzystywany do precyzyjnego ustawienia gnomonu oraz określania południa słonecznego.

W tomie III monumentalnego dzieła Science and Civilisation in China (Cambridge, 1959), Joseph Needham szczegółowo opisuje astronomiczne funkcje gnomonu w Luoyi. Uznaje go za najstarszy znany przykład systematycznego użycia gnomonu w administracji państwowej, oparty na wiedzy matematycznej i astronomicznej. Wskazuje także, że już w epoce Zhou istniało pojęcie tablic długości cienia dla różnych szerokości geograficznych i pór roku.

Gnomon w starożytnym obserwatorium w Pekinie (觀象台 – Guānxiàngtái)

W centrum dawnego Pekinu, przy dzisiejszej Jianguomennei Dajie, znajduje się jedno z najstarszych i najlepiej zachowanych obserwatoriów astronomicznych na świecie – Guānxiàngtái (觀象台), czyli „Taras do Obserwacji Zjawisk Niebieskich”. 

Choć dzisiejszy wygląd kompleksu pochodzi głównie z czasów dynastii Ming i Qing, samo miejsce ma znacznie starsze korzenie – sięgające XIII wieku (dynastia Yuan). 


Zdjęcie: Guo Shoujing był naukowcem i astronomem za czasów dynastii Yuan. Pracował nad założeniem kilku obserwatoriów astronomicznych, a także opracował szereg instrumentów astronomicznych, w tym zaadaptowaną wersję zegara armilarnego oraz ulepszoną wersję gnomonu i zegara słonecznego Hemispherium. Opracował również kalendarz Shoushi, który obliczał rok na 365,2425 dni. Kalendarz ten był kalendarzem używanym przez najdłuższy okres w historii Chin. C.C. 3.0. Autor: Hans A. Rosbach

Z biegiem wieków było systematycznie rozbudowywane i modernizowane, pełniąc funkcję głównego centrum obserwacyjnego Chin aż do początku XX wieku. 

Na dziedzińcu tego starożytnego obserwatorium astronomicznego zachował się gnomon, który zaskakuje nie tyle swoją funkcją, co wyglądem. Choć zasadniczo to po prostu pionowy pręt służący do rzucania cienia — instrument tak stary, jak sama idea mierzenia czasu — tutaj przybrał formę godną dworu cesarskiego. Ten konkretny egzemplarz, pochodzący z czasów dynastii Ming, spoczywa na solidnej kamiennej podstawie i otoczony jest metalową tarczą z precyzyjnie rytą siatką godzinową, zdobioną znakami i ornamentyką charakterystyczną dla epoki. Sam gnomon — masywny, odlany z brązu — nie jest już drewnianych lub glinianym surowym prętem wbitym w ziemię, ale eleganckim elementem architektonicznym, który równie dobrze mógłby wieńczyć astrolabium lub tron niebiańskiego urzędnika.

 
Zdjęcie: Instrument w Pekińskim Starożytnym Obserwatorium. Kallgan. Domena publiczna. Gnomon w starożytnym obserwatorium w Pekinie (Guānxiàngtái), używany do pomiaru cienia słonecznego i wyznaczania przesileń. Fotografia współczesna


Zdjęcie: Zegar słoneczny Gnomon. Dynastia Yuan (replika), Starożytne Obserwatorium, Pekin. Skala zegara słonecznego wyznacza podział między przesileniem letnim a zimowym, a na okręgu u dołu – 24 okresy słoneczne, które dzielą kalendarz na 24 równe części w oparciu o ruch słońca wokół równonocy. Pierwotny gnomon rzucał cień na długą skalę, a także niewielką plamkę światła przez otwór na okręg słoneczny. C.C. 4.0. Autor G41rn8

Zamiast skromnego narzędzia rolnika, mamy tu symbol władzy nad czasem, wpisujący się w estetykę miejsca, gdzie niebo stykało się z pałacem. Ten gnomon był częścią większego systemu – nie tylko naukowego, ale też politycznego i rytualnego. Mierzył czas – i potwierdzał, że porządek świata pozostaje nienaruszony. Jego cień padał na poziomą płytę pomiarową, oznaczoną liniami i skalą umożliwiającą rejestrację odchyleń w długości cienia w zależności od pory roku.

Gnomon pekiński był używany m.in. do:

- wyznaczania przesileń zimowego i letniego na podstawie najkrótszego i najdłuższego cienia,

- określania długości roku zwrotnikowego,

- kalibracji urzędowego kalendarza cesarskiego,

- obserwacji równonocy (gdy cień w południe osiąga określoną długość).

Technika pomiaru:

Gnomon ustawiony był dokładnie w osi północ–południe.

Długość cienia mierzono codziennie w samo południe słoneczne.

Zebrane dane służyły do corocznego sporządzania kalendarza, który miał charakter urzędowy i rytualny.

Obserwacje astronomiczne i kalendarze

W starożytnych Chinach niebo było nie tylko przestrzenią badania gwiazd – było lustrem porządku świata, a jego cykle stanowiły fundament polityki, rytuału i nauki. Obserwacje astronomiczne prowadzono regularnie, z wielką starannością, w ramach wyspecjalizowanych struktur urzędowych, zaś kalendarz był jednym z najważniejszych instrumentów władzy cesarskiej. To z jego pomocą wyznaczano rytm życia imperium – od siewów i żniw po uroczystości dworskie i składanie ofiar w świątyni Nieba.

Już w epoce dynastii Zhou istniały urzędy zajmujące się pomiarami długości cienia, obliczaniem długości roku i przewidywaniem przesileń. Później, w okresie dynastii Han, powstała sieć obserwatoriów oraz instytucja Taishi ling (太史令) – biura głównego astronoma, odpowiedzialnego za prowadzenie kalendarza państwowego. System ten przetrwał, choć modyfikowany, przez kolejne stulecia.

「日月所照，風雨所至，莫不記焉。」

„To, co oświetla Słońce i Księżyc, to, gdzie dociera wiatr i deszcz – wszystko było zapisywane.” – Shiji, rozdział 27 („Księga astronomii”), tłumaczenie przygotowane z pomocą narzędzia AI, na podstawie źródeł sinologicznych i tłumaczeń angielskich.

Właśnie dzięki takim zapisom – systematycznym, prowadzonym przez wiele pokoleń – powstawały rozbudowane tabele astronomiczne. Umożliwiały one obliczanie dat przesileń i równonocy, Nowego Roku oraz prognozowanie zjawisk niebieskich. Dane te nie były jednak neutralne – miały konkretne znaczenie rytualne i polityczne. Moment przesilenia zimowego (dōngzhì, 冬至), na przykład, uznawano za symboliczny początek nowego cyklu kosmicznego. To wtedy cesarz odprawiał rytuały, mające potwierdzić, że harmonia między Niebem a Tronem została zachowana.

Chiński kalendarz, jak już wcześniej wspomniałem, miał charakter lunisolarny. Miesiące wyznaczano według faz Księżyca, natomiast pozycje Słońca na niebie decydowały o sezonach i obrzędach. Co kilka lat wprowadzano miesiąc przestępny (rùnyuè, 閏月), aby zrekompensować różnicę między 12-miesięcznym rokiem księżycowym a pełnym cyklem słonecznym. Prace kalendarzowe wymagały precyzyjnych obliczeń oraz codziennych obserwacji – najczęściej prowadzonych z pomocą gnomonu i innych instrumentów, jak sfera armilarna czy kwadrant.

W okresie Han (206 p.n.e. – 220 n.e.) cesarz Wu zarządził reformę kalendarza, tworząc system Taichu (太初 – „Wielki Początek”), w którym przesilenia i równonoce wyznaczano z dużą dokładnością. System ten ugruntował urzędową kontrolę nad czasem – odtąd każdy cesarz ogłaszał nowy kalendarz po objęciu tronu. Zmiana kalendarza była zatem nie tylko operacją naukową – była symbolicznym otwarciem nowej ery.

「以表測影，以知歲之長短，寒暑之節。」

„Za pomocą pręta mierzy się cień, by poznać długość roku oraz cykle zimy i lata.” – Huainanzi, rozdz. „Tianwen xun” (II w. p.n.e.) tłumaczenie przygotowane z pomocą narzędzia AI, na podstawie źródeł sinologicznych i tłumaczeń angielskich.

Źródła takie jak Zhou li (周禮) – „Rytuały Zhou” – zawierają szczegółowe opisy obowiązków urzędników odpowiedzialnych za czas. Zgodnie z tymi zapisami, obowiązkiem urzędnika było codzienne mierzenie cienia gnomonu (tu gui, 土圭), odnotowywanie zmian długości dnia i opracowywanie prognoz sezonowych. Wszystkie te działania miały zapewnić, że cesarz rządzi zgodnie z wolą niebios – tianming – nie przekraczając boskiego porządku.


Zdjęcie: Kalendarz astronomiczny Dai na papierze z kory morwy. Rękopisy / systemy pisma w Muzeum Narodowości Yunnanu, Kunming, Yunnan, Chiny. Daderot. Domena publiczna

Rękopiśmienny kalendarz astronomiczny ludu Dai na papierze z kory morwy (XIX–XX w.). Tradycja jego tworzenia sięga epoki Tang (VII–X w.), kiedy ukształtowały się podstawy słoneczno-księżycowego kalendarza stosowanego w południowych Chinach przez społeczności buddyjskie.

Więcej artykułów tego typu znajdziesz w dziale – wiedza o zegarkach.

Przemysław Jóźwiak