راز سنگ ساعت مسجد امام (شاه عباسی) اصفهان

[shirin71]

راز سنگ ساعت مسجد امام (شاه عباسی) اصفهان

در حیاط غربی مسجد امام (شاه عباسی) اصفهان، واقع در میدان نقش جهان، قطعه سنگی در کناردیوار شمالی نصب شده است که در تمام روزهای سال (365 روز) هنگام نیم روز، لحظه ی ظهر را بدون سایه نشان می دهد. آن گاه موذن بر گلدسته می رود و مردم شهر را به نماز فرا می خواند.
راز این سنگ تنها در نحوه ی تابش آفتاب نیست، بلکه در نحوه ی پوشاندن سایه توسط سنگ دیگری است که در کنار سنگ اصلی نصب گردیده است و مجموعاً با سنگ اصلی یک ذوزنقه را تشکیل می دهند و آفتاب در لحظه ی ظهر بر بدنه ی خارجی آن مماس می تابد.
کلید واژه ها: سایه، سنگ ساعت، نیم روز، آفتاب نما
مقدمه

در سال 1382 در یک سفر «گردش علمی» با دانشجویان شهرسازی و معماری به اصفهان و شیراز، فرصت دوباره ای پیش آمد، تا با دقت بیش تری از شهر اصفهان و ابنیه ی پیرامون میدان بازدید کنیم. میدان نقش جهان و ابنیه ی پیرامون آن یکی از زیباترین مجموعه های معماری و با شکوه ترین فضای عمومی در ایران و جهان به شمار می رود. علاوه بر زیبایی و شکوه، هر یک از ابنیه ی پیرامون میدان دارای رمز و رازی معماری و ریاضی هستند. بسیاری از ویژگی های این میدان و ابنیه ی آن را استادانی چون پوپ، گدار، فرای، اردلان - بختیار، توسلی و هنرفر و ... در نوشته های خود تشریح کرده اند. اما با کمال تعجب، راز «سنگ ساعت» مسجد شاه عباسی اصفهان تاکنون ناگفته مانده است و آن ویژگی های «سنگ ساعت» مسجد شاه عباسی اصفهان است که در صحن غربی مسجد نصب شده که در تمام روزهای سال در هنگام نیم روز سایه ی آن محو می گردد.
راز این سنگ بی سایه (در نیم روز) چیست؟
تابش آفتاب در فصول مختلف در شهر اصفهان مانند همه ی نقاط دیگر هم در ارتفاع و هم در افق تفاوت می کند. اما چگونه است که سنگ در لحظه ی ظهر سایه ای ندارد؟
از سال 1382 تاکنون این سوال برای من مطرح بوده است و جواب آن را در جایی ندیده ام. حال با استفاده از اطلاعات دقیق تری که از مشخصات محلی فراهم شده است، و با ترسیم ویژگی های سنگ و چگونگی سایه ی آن در این مقاله، راز آن را مورد بررسی قرار می دهیم. برای گشودن این راز، ناگزیر بایستی نحوه ی استقرار مسجد و جهت میدان نقش جهان و چگونگی تابش آفتاب در رابطه با همدیگر مورد بررسی قرار گیرد.
میدان نقش جهان

میدان نقش جهان به درازای 510 و پهنای 165 متر، در قلب شهر اصفهان قرار گرفته است.
در چهارسوی این میدان چهار بنای بزرگ و با شکوه از عصر صفوی وجود دارد، همگی آن ها از میراث بزرگ معماری عصر صفوی هستند. در ضلع غربی سر در کاخ عالی قاپو، در ضلع جنوبی مسجد امام (شاه عباسی)، در شمال سردر بازار بزرگ قیصریه، و در شرق مسجد شیخ لطف الله قرار گرفته است. تمام این ساختمان ها که در اطراف میدان واقع شده اند، به وسیله ی طاق نماها دو اشکوبه به یکدیگر متصل می شوند و مجموعه ای را تشکیل می دهند که یکی از با عظمت ترین فضاهای عمومی جهان به شمار می رود.
این چهار ساختمان در عین حال نماد ارتباط و پیوند بین حکومت، دین و بازار (مردم) در عصر صفوی است. هر ساختمان به تنهایی، و میدان نقش جهان به طور کلی، برای خود داستان رمز آمیزی دارند که مایه ی شگفتی اذهان کنجکاو است.
میدان نقش جهان با زاویه ی 17 درجه به طرف جنوب شرقی جهت گیری نموده و ورودی همه ی ساختمان ها در امتداد اضلاع آن قرار گرفته است؛ اما ساختمان اصلی مسجد امام و مسجد شیخ لطف الله، با چرخش 45 درجه به طرف جنوب غربی «قبله» توجیه گردیده اند و همین چرخش (به اندازه ی 45 درجه) موجب رازآمیزی ورودی هر دو مسجد در میدان شده است.
از شگفتی های دیگر میدان نقش جهان این است که میزان جهت گیری آن به سمت جنوب شرقی تقریباً نزدیک با میزان جهت گیری صفه ی تخت جمشید به سمت جنوب شرقی است. (2)

[shirin71]

مسجد شاه عباسی

مسجد امام (شاه عباسی) در ضلع جنوبی میدان نقش جهان قرار گرفته است. در حالی که سردر جلو خان مسجد در امتداد ضلع جنوبی میدان است؛ صحن وشبستان یا کل بنای مسجد با چرخش 45 درجه نسبت به ضلع جنوبی و میدان و 31 درجه نسبت به جنوب به سمت «قبله» توجیه شده است. همین جابه جایی سردر و گنبد مسجد سبب شده است که از نقطه ی مقابل از سمت غرب میدان به نظر می رسد که مسجد دارای چهار گلدسته است؛ زیرا دو گلدسته ی سردر و دو گلدسته ی گنبد در امتداد ضلع میدان قرار می گیرند. در حالی که از سمت شرق میدان این دو بر یکدیگر منطق می شوند و به نظر می رسد که مسجد دارای دو گلدسته است.
دالان ورودی مسجد چون مدار فضایی، جلوخان را به صحن داخلی مسجد پیوند می دهد و نمازگزار با حرکت در دالان مسجد میزان این چرخش را احساس نمی کند؛ ولی با کمال تعجب پس از عبور از دالان، درست رو به روی سردر، شبستان مسجد ظاهر می شود!
پروفسور پوپ، در این مورد چنین نوشته است: «این درگاه بیرونی آن طوری که طرح و موقع میدان ایجاب می کرد، رو به سوی شمال نهاده شده، لیکن چون محور اصلی مسجد می باید متوجه قبله (از شمال شرقی به جنوب غربی) باشد، ضرورت داشت تا برای رفع هر ناهنجاری این تطبیق دشوار انجام پذیرد.
از میان درگاه بیرونی شخص وارد دهلیز بزرگی می شود. این نوع دهلیز از زمان های بسیار دور یکی از ویژگی های بناهای بزرگ ایران بوده است. این دهلیز دایره وار است و از این رو جهت به خصوصی ندارد، بنابراین می تواند مبدأیی باشد که محور بنا بر مدار آن بگردد. این دهلیز به داخل ایوان بلند طاق دار شمالی باز می گردد و از میان اعماق پر سایه این درگاه است که ناگهان شخص در برابر صحن روشن و آفتابی مسجد به درون جهانی دیگر مملو از شکوه قدم می نهد که حواس آدمی رادر خود متمرکز می سازد». (پوپ، 254)
همین چرخش عمدی، عیناً در مسجد شیخ لطف الله در ضلع شرقی میدان نیز انجام گرفته است. این نحوه ی قرارگیری، معنای فضایی رازگونه ای به معماری هر دو مسجد و اجزای آن بخشیده است. البته این چرخش یک الزام آیینی است، تا محراب مسجد به سمت قبله توجیه شود؛ لیکن این عمل آن چنان هنرمندانه و استادانه انجام پذیرفته که استادان و دانشجویان معماری از این طرح و معنای فضایی آن در شگفتی می مانند!
«صورت بندی فضایی مسجد شاه از سه صحن و چهار ایوان عمده و هفت فضای داخلی ترکیب شده است. صحن اصلی از خلال ایوان های درون گنبدخانه ها به نوبه ی خود به صحن های جنبی باز می شود. صحن های فرعی غربی و شرقی فضای دواشکوبه ای و هماهنگ با تناسبات صحن اصلی هستند. این صحن ها هر یک خلوتی هستند دنج و سایه دار و محل تفکر و سکنیت و آرام دلی.» (اردلان- بختیار، 1381، 124)
سنگ ساعت

در پای دیوار شمالی صحن غربی (شمال غربی)، تخته سنگی مربع (مکعب) نصب شده است که «سنگ ساعت» یا «آفتاب نما» نام دارد و شیخ بهایی آن را طوری در آن محل نصب کرده است که در طول روز در برابر تابش آفتاب، سایه ی کاهنده ای بر زمین می اندازد و چون خورشید در نیم روز به اوج خود می رسد، سایه ها از هر جهت محو می گردند.
سنگ ساعت از دو بخش تشکیل شده است: یکی سنگ مستطیل شکل(در واقع ذوزنقه) به ابعاد (7+)67+123 سانتی متر با ارتفاع 24 سانتی متر که از سنگ مرمریت سفید / خاکستری تراشیده شده و کاملاً معلوم است که آن را به تازگی ساخته اند و به جای سنگ قدیمی (که احتمالاً به علت فرسودگی شکسته است)، نصب کرده اند. نشانه ی فرسودگی در سنگ مثلثی مجاور آن نیز قابل مشاهده است.
دیگری سنگ مثلث شکلی از جنس گرانیت است که در لبه ی شمال غربی سنگ اصلی نصب شده و مجموعاً یک ذوزنقه ی قائم الزاویه را تشکیل می دهند. سنگ ها طوری در کنار یکدیگر قرار گرفته اند که ضلع شمالی آن ها کاملاً به دیوار چسبیده است و بدنه ی شمالی سنگ و سایه ی آن قابل رؤیت نیست.
همان طور که گفته شد، در تمام روزهای سال در هنگام نیم روز (لحظه ی ظهر) اشعه ی آفتاب بر بدنه ی شرقی (جنوب شرقی) و غربی (شمال غربی) این سنگ ذوزنقه ای مماس می تابد و در آن لحظه، سنگ هیچ گونه سایه ای در سه وجه شرق و غرب و جنوب ندارد. وجه شمالی سنگ نیز که به دیوار چسبیده و بالطبع سایه ی آن پدیدار نمی شود.

[shirin71]

تابش آفتاب در اصفهان

برای بررسی سایه ی اشیاء (ساختمان ها) در شهر اصفهان، آگاهی از نحوه ی تابش آفتاب ضروری است. زاویه ی تابش آفتاب و سایه ی اشیاء در سطح کره ی زمین در روزهای مختلف سال و ساعت های مختلف روز به چند عامل به شرح زیر بستگی دارد:
تمایل محور زمین: تمایل محور زمین و حرکت انتقالی آن، چهار فصل را پدید می آورند. میزان بلندی و کوتاهی شبانه روز و همچنین زاویه ی تابش آفتاب (عرض های شمالی زمین) درانقلاب زمستانی به حداقل و در انقلاب تابستانی به حداکثر می رسد. در هنگام اعتدالین (بهار و پاییز) خورشید در میان آسمان قرار می گیرد. همان طور که می دانید، صفحه ی استوا نسبت به صفحه ی دایره البروج به اندازه ی (تقریبی) 5/23 تمایل دارد. در نتیجه محور زمین با صفحه ی دایره البروج زاویه ی 5/66 می سازد. هیچ عامل دیگری به تنهایی به اندازه ی تمایل محور زمین در تابش آفتاب و سایه اهمیت ندارد. ارقام 5/66 و 5/23 در همه ی تحقیقات وابسته به ارتباط زمین و خورشید دخالت دارد (دایره المعارف فارسی: 1381، 1899)
ارتفاع خورشید در نیم روز: هنگامی که خورشید منتهای ارتفاع را در آسمان دارد، در لحظه ی معینی در نصف النهار قرار می گیرد و آن هنگام (آن لحظه) ظهر خوانده می شود. لحظه ی عبور خورشید از نصف النهار زاویه ی میان شعاع و اصل از خورشید به زمین را در هنگام ظهر به افق، ارتفاع نیم روزی خورشید می نامند. (همان منبع)
اندازه ی ارتفاع نیم روزی خورشید را می توان از روی زاویه ی حاصل میان شعاع خورشید و خط مماس بر کره ی زمین در عرض جغرافیایی مورد نظر به دست آورد. چنان که ارتفاع خورشید در عرض 32 و 38 دقیقه و 30 ثانیه ی اصفهان در اول فروردین َ40/ 57 درجه باشد، در اول تیرماه َ56/ 80 درجه و در اول دی ماه 06/34 خواهد بود. (وزارت آبادانی و مسکن، 1346: ص 43)
قاعده ی کلی که در هر موقع سال در هر عرض جغرافیایی صدق می کند. این است که ارتفاع نیم روزی خورشید در یک نقطه برابر است با 90 درجه منهای قوسی از نصف النهار که میان آن نقطه و مداری واقع است که خورشید بر آن قائم می تابد. (همان منبع)
مسیر خورشید در آسمان: مسیر خورشید در آسمان، در هنگام انقلاب زمستانی و تابستانی و همچنین در هنگام اعتدالین در شکل موقعیت خورشید، نمایش داده شده است.
افق به صورت دایره ای واقع در صفحه ی افقی رسم شده است. خورشید در شبانه روز یک دایره ی کامل بر کره ی آسمان طی می کند. بعضی اوقات مثلاً در اعتدالین، این مسیرهای مستدیر دوایر عظیمه ای بر کره ی آسمان هستند و در اوقات دیگر دایره ی صغیره اند (همان منبع).

[shirin71]

راز سنگ آفتاب نما

در همین جا لازم است ارقام مربوط به اندازه و ابعاد سنگ و همین طور راجع به اندازه ی زوایای موقعیت مسجد و میدان نسبت به جهات جغرافیایی و نسبت به همدیگر ارائه شود .
در نقشه ی کلاوس هروگ (15: 1376) که در آن مجموعه ی میدان نقش جهان و ابنیه ی وابسته به آن ترسیم شده است، ابعاد و اندازه های زیر به دست می آید:
- اندازه ی زاویه ی جهت میدان نقش جهان به سمت جنوب شرقی: 14 درجه
- اندازه ی زاویه ی جهت میدان نقش جهان با مسجد: 45 درجه
- اندازه ی زاویه ی جهت مسجد امام با شرق و غرب: 31 درجه برابر با اندازه ی قبله (فرضی)
این اندازه با اندازه های واقعی که امروزه به وسیله اندازه گیری نقشه های جغرافیایی دقیق قابل محاسبه است، تفاوت دارد. این تفاوت ها به شرح زیر است: (زنوزی، 1387)
- اندازه ی زاویه ی جهت میدان نقش جهان به سمت جنوب شرقی: 49/11 درجه
- اندازه ی زاویه ی جهت میدان نقش جهان با مسجد امام: 83/44 درجه
- اندازه ی زاویه ی قبله (جنوب غربی) در محل مسجد امام: 03/44 درجه
همین اندازه ها نیز با اندازه گیری دیگر تفاوت دارند.
اندازه ی زاویه ی جهت میدان نقش جهان به سمت جنوب شرقی بر اساس نقشه ی سازمان نقشه برداری و گیتاشناسی: بین 17 تا 18 درجه
- اندازه ی زاویه ی قبله در مرکز شهر اصفهان بر اساس محاسبات دکتر ایرج ملک پور، محمدرضا ضیاء (1375: 65): 02/46 درجه (در این محاسبات طول جغرافیایی اصفهان 40/51 و عرض آن 40/32 در نظر گرفته شده است)
- این تفاوت ها در اندازه ها به تناسب میزان دقت ابزارهای اندازه گیری تغییر می کند. پرداختن به چگونگی این تفاوت مانع یافتن جواب درست خواهد شد و ذهن خواننده را از اصل مطلب منحرف می سازد.
اندازه های مورد عمل برای طراحان میدان و مسجد و سنگ، همان اندازه هایی است که بر روی زمین به عنوان واقعیت عینی (نه واقعیت ریاضی) قابل مشاهده و اندازه گیری است. یعنی اندازه هایی که ملاک عمل طراحان بوده است. (در نقشه مندرج است) بنابراین ما نیز بر اساس همان اندازه ها موضوع را مورد بررسی قرار می دهیم: اما همین اندازه ها در یک جا یعنی در اندازه ی زوایای سنگ ساعت برای انطباق با زاویه ی تابش آفتاب (در اصفهان) دچاراختلال می گردد. در این جا، اندازه های ریاضی، به محل مساله کمک خواهند کرد.
ابعاد سنگ مثلثی 51×73×89 و زوایای آن 90، 55 و 35 درجه است.
پس از بررسی چگونگی جهت گیری هر سه عنصر سنگ، مسجد و میدان نسبت به چهار جهت اصلی، علت بی سایه شدن سنگ ساعت یا «آفتاب نما» را می توان چنین تحلیل کرد:
جهت گیری سنگ و مسجد به طرف قبله با زاویه ی 31 جنوب غربی و 45 نسبت به میدان، سبب شده است که خورشید در هنگام نیم روز (در تمام فصول سال علی رغم تغییر ارتفاع نیم روزی خورشید) همواره با زاویه ی 1/122 درجه به بدنه ی جانبی سمت غربی سنگ اصلی (مستطیل شکل) بتابد، و دو سطح جانبی A و B یعنی سطح جنوب غربی و جنوب شرقی و سنگ کاملاً روشن و بدون سایه بمانند. در حالی که بدنه ی شمال شرقی (C) و شمال غربی (D) هر کدام به دلیل زاویه ی تابش خورشید در آن جهت، دارای سایه هستند.
الف) سایه ی بدنه ی شمال شرقی (بدنه ی C) حاصل ارتفاع نیم روزی خورشید در آسمان است که بر حسب روزهای مختلف سال بلند و کوتاه می شود؛ در نتیجه هیچ گاه این وجه از سنگ در هنگام نیم روز بدون سایه نخواهد بود. شیخ بهایی برای بی سایه کردن این وجه از سنگ در هنگام نیم روز وجه شمالی سنگ را (که ضرورتاً دارای سایه است) به دیوار مقابل چسبانیده و عملاً سایه را به وسیله ی دیوار پوشانیده است تا بالطبع پدیدار نشود!
ب) بدنه ی شمال غربی سنگ (بدنه ی D) نیز در نیم روز هر روز از سال به علت ارتفاع نیم روزی خورشید از یک سو، وجهت قرار گیری سنگ ( 36 یا 35 به سمت جنوب غربی) و جهت تابش آفتاب ( 122) همواره در هنگام نیم روز تمام روزهای سال کم و بیش دارای سایه است. اندازه ی سایه ی جانبی سنگ اصلی برابر است با ، که اندازه ی h در روزهای مختلف یکسان است. هیچ گاه در هنگام نیم روز گریزی از آن سایه نیست.
اندازه ی سایه ی h برابر است با:
سامتی متر51= (طول ضلع مقابل) 73×7/0
نکته ی مهم: برای قرار گرفتن وتر مثلث در راستای نصف النهار، زاویه ی 31 کفایت نمی کرده است. بنابراین طراح سنگ مجبور شده است اندازه ی زاویه ی رأس مثلث را به 36-35 درجه افزایش دهد و در مقابل برای جفت و جور شدن سنگ در کنار دیوار، تغییراتی نیز در اندازه ی زوایا و ابعاد آن اعمال نماید: از جمله زاویه ی مقابل زاویه ی رأس مثلث را از 90 درجه به 93 درجه افزایش داده تا جمعاً زاویه ی 126 در راستای نصف النهار تشکیل گردد و آفتاب نیم روزی بر بدنه ی آن مماس گردد.
در این جا نیز شیخ برای بی سایه کردن این وجه از سنگ (وجه شمال غربی) سنگ مثلثی شکل را درست به اندازه ی بلندترین اندازه ی h (51 سانتیمتر) ساخته و در کنار سنگی اصلی نصب نموده است، به طوری که تمامی سطح سایه در هنگام نیم روز پوشانده شده و تابش آفتاب با زاویه ی 126 بر بدنه ی خارجی سنگ مثلث (در جهت شمال غربی) و درست در جهت نصف النهار محل مماس گردد.
در هنگام مماس شدن اشعه ی خورشید بر بدنه ی شمال غربی، بخش مثلثی سنگ ذوزنقه، هنگام ظهر شهر اصفهان به شمار می رود.
هر ذهن هوشمند برای پیدا کردن جواب مساله تلاش می کند تا با بررسی اندازه های سایه و آفتاب و وجوه ریاضی و فیزیکی آن جواب مسأله را پیدا کند؛ در حالی که شیخ بهایی سعی نموده است با پنهان کردن سایه، موضوع قابل بررسی را از «صورت مسأله» حذف، و معمایی را طراحی نماید که تاکنون کسی به راز آن پی نبرده است!
سنگ مثلثی شکل درست به اندازه ی سایه ای درست شده است که عیناً در هر نیم روز در کنار سنگ اصلی تشکیل می گردد و با قرار دادن سنگ مثلثی بر روی سایه، عملاً آن را از نظرها پنهان کرده است. در واقع سایه را با سنگ پوشانیده است.
به احتمال قریب به یقین عملاً ابعاد سایه ی سنگ اصلی را با گچ روی زمین (یا روی کاغذ) رسم نموده و سنگی به اندازه ابعاد آن تراشیده و در همان محل (رسم شده) نصب نموده اند. این عمل نیازی به محاسبات ویژه نداشته و عملاً به درستی با نصف النهار محل منطبق شده است. اما معمایی را برای اهل حساب و هندسه مطرح ساخته است که تا به امروز به صورت راز باقی مانده است!
در این بررسی علاوه بر مساله ی سنگ ساعت، ضرورتاً تعدادی مساله در میدان نقش جهان و مسجد امام و شیخ لطف الله مطرح شد که همگی به گونه ای دراین بررسی دخیل بودند، هر چند جواب مسأله در تحلیل ریاضی و منطقی تابش آفتاب نبود. مع هذا بدون بررسی آن ها، جواب مساله قانع کننده به نظر نمی رسید. بررسی راز سنگ ساعت مسجدامام (شاه عباسی) این ارزش را داشت تا یک بار دیگر به رازهای مساجد اطراف میدان نقش جهان توجه کنیم و به کسانی که این رازها را برای ما گشوده اند، آفرین بگوییم.
پي نوشت ها :

1- استاد بازنشسته ی دانشگاه تهران.
2- همسانی سمت گیری تخت جمشیدو تقریب زاویه ی جهت گیری صفه ی تخت جمشید با زاویه ی میدان نقش جهان، یکی از شگفتی هاست. تفاوت آن ها مربوط به موقعیت جغرافیایی آن هاست. نخستین بار این مطلب را از گفتارهای استاد پیرنیا شنیده ام. بررسی زاویه ی تخت جمشید و میدان نقش جهان این واقعیت شگفت انگیز را تأیید می کند.
تخت جمشید در میان جلگه ی مرودشت در دامنه ی کوه رحمت (چمگان) قرار دارد. مجموعه ی صفه ی تخت جمشید به اندازه ی 18 تا 20 درجه در جهت جنوب شرقی مستقر شده است. درازای صفه ی تخت جمشید 457 متر و پهنای آن 300 متر است و صفه ی تخت جمشید طوری توجیه شده است که در هنگام اعتدالین ابتدای سال (نوروز) و ابتدای ماه مهر در هنگام غروب، اشعه های خورشید مستقیماً دروازه ی اصلی به داخل کاخ می تابد. این پدیده راز دیگری را برای ذهن کنجکاو به میان می آورد که جا دارد در پژوهش دیگری مورد بررسی قرار گیرد