Nếu từng xem phim cổ trang, bạn có thể thấy người ta dùng đồng hồ Mặt trời để đo đạc thời gian trong ngày, nhưng thực tế khác xa chúng ta hình dung nhiều.
Cuộc sống hiện đại khiến phần đa số chúng ta khó tránh khỏi việc "kè kè" chiếc smartphone bên mình, nhất là cư dân đô thị. Hệ quả là, chúng ta phụ thuộc vào chúng đến cả một việc quan trọng như xem giờ - chẳng cần phải nhìn lên bầu trời, đo đạc ngắm nhìn quả cầu lửa lửng lơ trên đỉnh đầu để biết đang là giữa trưa nữa.
Mặt trời lúc nửa đêm vào mùa hè ở Na Uy.
Như vậy cũng chẳng có gì xấu, nhưng bạn có bao giờ tự hỏi, nếu bây giờ được "xuyên không" về quá khứ, bạn sẽ xem giờ kiểu gì không nhỉ? "Chắc là dùng đồng hồ Mặt trời thôi chứ gì, dễ ợt" - có người sẽ nói. Vậy thì, chúc bạn may mắn không "xuyên không" về những vùng cực xa về phương Bắc, ví dụ như Bắc Âu.
Đồng hồ Mặt trời: "Kỳ quan công nghệ" cổ đại?
Đồng hồ Mặt trời không phải độc quyền của nền văn minh nào cả. Trái lại, khắp các nền văn minh ở châu Phi hay châu Á cổ đại, người ta đã dùng phương pháp này và một số còn dùng đến tận gần đây, chẳng hạn bằng việc nhìn góc của Mặt trời so với một đỉnh núi để ước lượng thời gian trong ngày.
Đồng hồ mặt trời.
Với các nền văn minh cận xích đạo, phương pháp này có độ chính xác cao vì độ lệch giữa ngày và đêm ít bị ảnh hưởng theo mùa tại khu vực này.
Ở những vùng xa hơn về phía Bắc một chút, ta gặp các nền văn minh lớn như Trung Hoa, Ai Cập, Hy Lạp, Babylon. Mặc dù độ lệch giữa ngày và đêm theo mùa ở các địa điểm này lớn hơn, nhưng ít nhất thì đường đi của Mặt trời vẫn rõ ràng, và tùy theo từng mùa mà người ta chia được thời gian ra các phần bằng nhau để ước đoán tương đối.
Lấy ví dụ, hệ thống giờ cổ ở Babylon và Ai Cập chia ngày và đêm đều thành 12 phần bằng nhau. Một "giờ" ban ngày khi ấy vào mùa hè có thể dài tới 75 phút, nhưng "co lại" còn 55 phút vào mùa đông. Dựa vào mùa và tính toán độ lệch một chút, vẫn không có sai số quá lớn.
Vấn đề thực sự xảy ra khi bạn đi thật là xa về phía Bắc
Khác biệt giữa độ dài của thời gian ban ngày giữa mùa hè và mùa đông là ở mức rất rất lớn. Ở các vùng của Scandinavia phía trên Vòng Bắc Cực (ở vĩ độ 66,5° Bắc), Mặt trời hoàn toàn không lặn trong một phần của mùa hè - lúc nào cũng có ánh sáng ban ngày.
Mặt khác, trong một phần của mùa đông, Mặt trời không mọc ở những khu vực này. Rõ ràng là không ích gì khi chia ban ngày hoặc ban đêm thành 12 phần nếu chúng không diễn ra! Ngay cả khi Mặt trời chỉ lặn trong 3 giờ hiện đại của chúng ta vào mùa hè, nếu người ta chia ban ngày và ban đêm thành "giờ tạm thời" kiểu Babylon/Ai Cập, thì giờ ban đêm sẽ rất ngắn so với giờ ban ngày. chia ra cũng vô dụng.
Ở các vùng của Scandinavia phía trên Vòng Bắc Cực, ặt trời hoàn toàn không lặn trong một phần của mùa hè.
Tuy nhiên, ngay cả ở rất xa về phía Bắc (hoặc phía Nam), bất kể Mặt trời mọc hay lặn ở đâu, thì đường đi của nó luôn nằm ở trên cùng một phần của đường chân trời (vào mùa hè ở trên Vòng Bắc Cực, Mặt trời chỉ "loanh quanh" ở đường chân trời chứ không đi ngang bầu trời). Điều đó có nghĩa là bạn luôn có thể biết khi nào là giữa trưa nếu bạn biết điểm cao nhất trên đường đi của Mặt trời là chỗ nào trên đường chân trời.
Ngoài ra, cho dù Mặt trời ở độ cao bao nhiêu so với đường chân trời, thì nó luôn đi qua cùng một điểm trên đường chân trời sau cùng một khoảng thời gian. Sử dụng những dữ liệu này, những người sống ở Scandinavia đã phát triển một hệ thống đếm thời gian hoàn toàn khác so với hệ thống của người Babylon/Ai Cập.
Như đã nói ở trên, hệ thống tính giờ hiện đại của chúng ta chia mỗi chu kỳ mặt trời thành 24 giờ, mỗi giờ dài 60 phút.
Người Scandinavia chia mỗi chu kỳ mặt trời (sólarhringr, "vòng mặt trời" trong ngôn ngữ của họ) thành 8 phần.
Họ làm điều này bằng cách chia đường chân trời thành 8 hướng (bắc, đông bắc, đông, đông nam, nam, tây nam, tây và tây bắc). Mỗi phần này được gọi là phần thứ tám (átt hoặc eykt).
Người Scandinavia chia mỗi chu kỳ mặt trời thành 8 phần.
Mặt trời vẫn đi từ Đông sang Tây, nhưng chỉ loanh quanh đường chân trời. Để biết được giờ, chỉ cần nhìn vào vị trí của Mặt trời so với 8 hướng trên đường chân trời.
Một vị trí trên đường chân trời nằm ở chính giữa bất kỳ hướng nào trong tám hướng này (hướng bắc, hướng đông bắc, v.v.) được gọi là mốc ngày (dagmark).
Người ta xác định thời gian bằng cách ghi lại thời điểm Mặt trời thẳng đứng một trong những điểm dagmark này.
Thời điểm quan trọng nhất rõ ràng là ở điểm Mặt trời nằm cao nhất so với đường chân trời, chia quãng đường di chuyển của nó trên bầu trời ra làm 2 nửa bằng nhau - đây là giữa trưa - và dagmark này nằm ở hướng chính Nam. Dù có vào mùa nào đi chăng nữa, dagmark trưa không bao giờ thay đổi.
Đã biết được dagmark trưa, chỉ cần quay đúng 180 độ về hướng Bắc, là ta đã có dagmark nửa đêm - chia khoảng cách giữa 2 điểm này ở mỗi bên ra làm 4, vậy là có 6 dagmark còn lại. Mặt trời thẳng đứng dagmark nào thì là giờ ấy.
Vào mùa đông, khi Mặt trời gần như không xuất hiện thì vẫn biết được dagmark trưa diễn ra lúc nào nhờ ánh sáng của nó le lói từ dưới đường chân trời. Tất nhiên, vẫn có hạn chế là khi có bão tuyết, thời tiết xấu, địa hình che chắn... nhưng đó là hệ thống tốt nhất họ có.
Biết được điều này, có lẽ bạn sẽ càng trân trọng việc loài người đã tiến bộ tới mức nào để phát minh ra đồng hồ cơ học, rồi đồng hồ điện tử.
