История создания часов

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ЧАСОВ

ВВЕДЕНИЕ

История часов насчитывает много веков. И в разное время они были и предметом интерьера, и украшением, являющим престиж обладателя замысловатых часиков или массивных каминных, то ли напольно-настенных часов. А уж что касается форм часов, то здесь фантазия часовых дел мастеров просто безгранична. Чего только не придумывали мастера и заказчики, чтобы удивить свет! Описать все великолепие часов, подчас являющихся настоящим произведением искусств, просто невозможно. Сегодня часы - это признак престижа, имеющий символическое значение, знак достоинства, стиля. Часы давно перестали быть простым инструментом ограниченным его основной функцией, они не только указывают время - они отстаивают право на эстетическую привлекательность и личное уважение.

ПЕСОЧНЫЕ ЧАСЫ

Принцип песочных часов был известен в Азии значительно раньше начала нашего летоисчисления. Одним из самых старых упоминаний о таких часах является сообщение от 1339 г., обнаруженное в Париже, содержащее указание по приготовлению тонкого песка из просеянного порошка черного мрамора, прокипяченного в вине и высушенного на солнце. Несмотря на то, что песочные часы появились в Европе поздно, они быстро распространились. Этому способствовали их простота, надежность, низкая цена и не в последнюю очередь возможность измерять с их помощью время в любой момент дня и ночи. Недостатком, мешавшим широкому применению этих часов, был сравнительно короткий интервал времени, который можно было измерить, не переворачивая эти часы. Обычно песочные часы рассчитывались на работу в течение получаса или часа. Реже встречались песочные часы, рассчитанные на непрерывное измерение времени в течение 3 ч, и лишь в совершенно редких случаях строили огромные песочные часы, рассчитанные на 12 ч хода. Не давало решающего улучшения и соединение нескольких песочных часов в одно целое. Например, набор из четырех песочных часов в едином футляре был устроен так, что содержимое первой колбы высыпалось за четверть часа, второй - за полчаса и т.д. Точность песочных часов зависела от технологии изготовления самого песка. Колбы заполняли отожженным тонкозернистым песком, просеянным многократно через тонкие сита и тщательно высушенным. Обработанный таким образом песок имел красноватую окраску; светлые беловатые пески происходили из жареных тонкомолотых яичных скорлуп; сероватый песок изготовлялся из цинковой и свинцовой пыли. Песочные часы были необходимы на кораблях, их называли "корабельные склянки". Теперь песочные часы широко используются в медицине.

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ

Несомненно, важнейшим и самым распространенным простейшим хронометрическим прибором были солнечные часы, основанные на кажущемся суточном, а иногда и годовом движении Солнца. Появление этих часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на земле, был первыми солнечными часами, измерявшими время по длине отбрасываемой тени. О том, что египтянам эти обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца, говорят записи древних писателей Аристофана, Атенея, Эвбола и других. Эти священные обелиски стояли, как правило, перед входами в храмы. Роль гномонов выполняли и прямые пилоны на общественных площадях, на рынках. Первые обелиски и пилоны, предназначавшиеся в Египте для измерения времени, были построены, по всей вероятности, уже в XIV в. до н.э. До сих пор сохранился такой обелиск высотой в 35,5 м на площади св. Петра в Риме, который был доставлен туда в 38 г. Калигулой из Гелиополиса. Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Интересны кольцевые солнечные часы - один из вариантов дорожных солнечных часов, - которые очень часто одновременно служили и в качестве декоративной подвески. Главной частью таких часов было латунное кольцо диаметром в несколько сантиметров с другим передвижным кольцом, снабженным отверстием для солнечного луча. На внешней поверхности главного кольца обычно гравировали начальные буквы наименований месяцев, а против них, на внутренней поверхности, находилась часовая шкала. Рефракционные часы имели формы кубков и различных сосудов. Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома. Кроме часов из драгоценных и обычных металлов, камня, дерева и бумаги, люди изыскивали и примитивные способы измерения времени по тени, когда единственным пособием для этого была человеческая рука с пятью пальцами. В древности солнечные часы имели широкое распространение. Но и сегодня солнечные часы можно увидеть в Санкт-Петербурге. В музее Арктики и Антарктики хранятся трое солнечных часов, обнаруженных при раскопках в Сибири. Солнечные часы сохранились на Московском проспекте и на Васильевском острове в Санкт-Петербурге, а также в городе Пушкине у Орловских ворот.

ЦВЕТОЧНЫЕ ЧАСЫ

Идея создания цветочных часов существовала еще в Древней Греции и Древнем Риме. Растения, цветы которых раскрываются в определенное время суток, высаживали на клумбах и использовали в качестве своеобразных часов. Хороши цветочные часы только в солнечную погоду.

Периодичность открывания и закрывания цветков и соцветий зависит не только от погодных условий, но и от места произрастания растения. Для устройства посадок растений для "цветочных часов" необходимо: выбрать открытый участок земли, так как чтобы его не затеняли ни строения, ни большие деревья. Участку можно придать прямоугольную форму, границы выложить мелкими кирпичиками. Растения высаживают по схеме: I. Шиповник (Rosa majalis), II. Кувшинка(Nimfaea candida),III. Цикорий (Cichorium intubis), IV. Картофель (Solanum tuberosum), X. Гвоздика-травянка (Dianthus deltoidy), XI. Ноготки (Calindula officionalis), XII. Бархатцы (Tagetes erecta), XIII. Смолевка(Silene vulgaris), XIV. Козлобородник (Tragpogon orientalis), XV. Мать-и-мачеха (Tussilaga farfara), XVI. Одуванчик (Taraxacum officionale, V. Лен(Linum usitatissimun), VI. Ноготки (Calindula officionalis), VII. Душистый тобак(Nicotiana alata), VIII. Мак восточный (Papaver orientall), IX. Вьюнок (Convolvulus arvensis).

ВОДЯНЫЕ ЧАСЫ

Водяные часы занимают второе место после солнечных по количеству и были самыми важными в этой группе простейших часов. Самая интересная эра водяных часов связана с Грецией, куда они попали сравнительно поздно, лишь около 400 г. до н.э., и это произошло, по всей вероятности, благодаря Платону. Поистине легендарной фигурой в области изготовления «клепсидр» стал известный греческий механик Ктезибий Александрийский, живший примерно 150 лет до н.э. Ктезибию принадлежит решающая роль в техническом усовершенствовании водяных часов. Сохранились сообщения о двух приборах - часах Ктезибия, которые ввиду своих особых достоинств заслуживают хотя бы краткого описания. В часах, приводимых водяным колесом, Ктезибий осуществил идею передачи сил и движения зубчатым механизмом, проект которого еще в IV в. до н.э. теоретически наметил Аристотель, но практически использовал лишь Ктезибий. Зубчатая передача соединяла ведущий механизм со шкалой времени, расположенной на цилиндрической поверхности поворотной колонны и разделенной вертикальными прямыми на четыре основных поля. Система из 24 наклонных линий образовывала, собственно говоря, часовую шкалу для измерения планетных часов. Колонна со шкалой, приводимая водяным колесом, вращаясь вокруг своей оси, совершала один оборот в год. Поэтому и камеры водяного колеса в нижней части часов заполнялись водой медленно, причем вода подавалась в небольшом количестве по особому трубопроводу. Статуэтка со стрелкой двигалась с помощью специального поплавкового механизма, управляемого другой статуэткой, находящейся на другой стороне часов. Слезы - водяные капли, - капающие из глаз статуэтки, накапливались в сборники-подставки, откуда через трубопровод текли в поплавковую камеру стрелочного механизма. Кроме того, эти часы имели еще специальное устройство, которое через определенные интервалы выбрасывало на чашку мелкие камешки (это было звуковой сигнализацией ночных часов). Вторые часы Ктезибия усовершенствованы. Они отличаются от первых тем, что их стрелка в верхней части с циферблатом управлялась поплавком, подвешенным на цепи, навернутой вокруг вала стрелочного указателя. Лунный календарь с зодиаком в нижней части часов тоже приводился в движение водяным колесом, камеры которого были закреплены непосредственно на задней стороне зодиаковой плиты. Оригинальная конструкция водяных часов описана Соломоном де Каусом. Это водяные часы барабанного типа, главными частями которых являются замкнутый металлический барабан с лучеобразно расположенными неподвижными перемычками. Барабан частично заполнен водой. Через небольшие отверстия в перемычках у внешнего контура вода течет из верхних камер вниз. Ее вес компенсирует вес барабана, висящего на двух струнах, наматывающихся на концы его оси. Результатом взаимодействия сил является медленное отматывание струн и опускание барабана. Ось барабана или связанный с ним специальный стрелочный индикатор указывают время на вертикальной боковой шкале. Описываемые Соломоном часы имели к тому же сигнальное устройство. Водяные часы были важной вехой в историческом развитии хронометрических приборов. Выражение «aquam perdo» (теряю воду), которое было крылатым в эпоху Цицерона, подтверждает, какую важную роль играли водяные часы при ораторских выступлениях, судебных заседаниях и в общественной жизни вообще.

ОГНЕВЫЕ ЧАСЫ

Помимо солнечных и водяных часов, с начала XIII в. появились и первые огневые - свечные часы. Эти очень простые часы в виде длинной тонкой свечи с нанесенной по ее длине шкалой, сравнительно удовлетворительно показывали время, а в ночные часы они еще и освещали жилища таких крупных сановников и правителей, какими были около 1250 г. Людовик Святой, в XIV в. - Карл V и другие тогдашние церковные и светские сановники. Свечи, применявшиеся для этой цели, были длиной около метра. Отсюда происходит и обычай измерять длину ночи количеством сгоревших за ночь свечей. Обычно за ночь выгорали три такие свечи, а зимой - больше. К боковым сторонам свечи иногда прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени. Главной частью иных огневых часов, так называемых фитильных, был фитиль в виде длинной металлической палочки, покрытой слоем дегтя с деревянными опилками. Жар тлеющих опилок, подожженных на одном конце палочки, постепенно пережигал тонкие, поперечно натянутые волокна, с подвешенными шариками, которые падали в металлическую чашку. Известны огненные часы - будильник. В этих часах к спирали или палочке в определенных местах подвешивались металлические шарики, которые при сгорании спирали (палочки) падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон. Широко применялись огненные часы в виде свечи, на которой нанесены метки. Сгорание отрезка свечи между метками соответствовало определенному промежутку времени.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ

Первое упоминание о механических часах содержится в византийской антологии конец 6 в. Одни историки приписывают изобретение механических часов Пацификусу из Вероны (начало 9 в.), другие - монаху Герберту (впоследствии папа Сильвестр II), якобы в 996 сделавшему гиревые башенные часы для г. Магдебурга, которые не были механическими часами в современном понимании. Достоверно известно, что простые по конструкции механические башенные часы были построены в Милане в 1335. В 14 в. появились первые механические часы со шпиндельным спуском. Около 1510 нюрнбергский механик П. Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и создал карманные часы со шпиндельным механизмом. Из-за несовершенства пружин и самого шпиндельного механизма, не имеющего собственного периода колебаний, показания этих часов сильно зависели от степени заводки пружины. В России в 18 в. над совершенствованием часов, в частности спускового механизма и способов температурной компенсации, работали выдающиеся механики Кулибин, Т. И. Волосков, инженер Л. Сабакин. Кулибин создал ряд уникальных часов, в том числе хранящиеся в Эрмитаже часы в форме яйца, с фигурами, автоматически выполняющими во время боя сложные движения; карманные планетарные часы с семью стрелками, показывающими часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны, восход и заход Солнца. В 19 веке в России успешно работали над совершенствованием часов механики Д. И. Толстой, И. П. Носов; часовщики братья И. Н. и Н. Н. Бутеноп в 1851-52 полностью реконструировали куранты Спасской башни Московского Кремля. Наиболее распространены механические часы с механическим (пружинным, гиревым) приводом. Основные узлы современных механических часов - двигатель, система колёс, ход или спусковой механизм, регулятор, стрелочный механизм и механизм заводки часов. Первые попытки применения электрических устройств в часах относятся к 30-40-м гг. 19 в. Первоначально получили распространение электромеханические маятниковые и балансовые часы, в которых завод осуществлялся с помощью электромагнита, электродвигателя и т.д. В электромеханических часов с электроприводом источник питания через контакты, управляемые маятником или балансом, периодически подключается к приводу, в результате чего в спусковом регуляторе устанавливаются автоколебания. Роль двигателя таких часов выполняет сама колебательная система, движение которой с помощью спец. механизма преобразуется в прерывистое вращательное движение стрелок.

КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ

Впервые на возможность использования кварца в часах было указано в 1928 г. Хортоном и Маррисоном (США). В 1939 г. были установлены первые кварцевые часы в Гринвиче. Основное отличие кварцевых часов от механических состоит в том, что используется в качестве источника энергии, обеспечивающего работу часового механизма. В кварцевых часах источником энергии служит батарейка, которая питает электронный блок кварцевых часов и шаговый электродвигатель. Электронный блок один раз в секунду посылает импульс двигателю, а тот в свою очередь поворачивает стрелки. Очень высокую стабильность частоты вырабатываемых импульсов и, следовательно, высокую точность хода (в среднем расхождение с точным временем составляет 15-25 секунд в месяц, а лучшие кварцевые часы показывают отклонение 5 секунд в год) обеспечивает кристалл кварца, из-за которого часы и получили свое название. Кроме того, батарейка рассчитана на несколько лет работы, соответственно кварцевые часы нет необходимости подзаводить. В результате деформации кристалла в электрической схеме и в механической системе возникают незатухающие колебания.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ

Электронные часы, часы, в которых для отсчета времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 с, 1 мин, 1 ч и т. д.; сигналы выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, день недели. Основа электронных часов микросхема; питание от сети или элементов, в т. ч. миниатюрных (в наручных электронных часах). Индикация времени у электронных часов может быть не только в виде жидкокристаллического дисплея, как обычно, но и в традиционном стрелочном исполнении.

Современные электронные часы обеспечивают:

Яркость;

Экономичность;

Долговечность;

Устойчивость к вибрации;

Рассчитаны на эксплуатацию вне помещения.

Возможные дополнительные функции для часов:

Секундный ритм;

Бегущая строка;

Таймер;

Термометр.

Современные электронные часы работают с точностью +/- 1 секунда в сутки.

В систему, обеспечивающую воспроизведение и хранение единицы времени - секунды, а также передачу сигналов точного времени входили также башенные часы с тремя циферблатами фирмы "Нейгер и сыновья", (Мюнхен, 1904 г.) и часы по среднему времени этой же фирмы, регулирующие ход башенных часов. На часах по среднему времени было установлено специальное электрическое устройство с контактной системой, которое питало от аккумуляторной батареи сеть из вторичных электрических часов системы Грау-Вагнера. Электрические сигналы точного времени поступали на 12 часов, расположенных в лабораториях Главной палаты, а позднее, когда был проложен прямой бронированный кабель, на часы под аркой Главного штаба, в здании Министерства финансов, на парадной лестнице Зимнего дворца. Так было положено начало созданию государственной службы времени. Башенные часы и средние часы фирмы "Нейгер и сыновья" уже второй век продолжают свой точный ход. Если первоначально их надо было заводить вручную, и завода хватало на 36 часов, то в конце 1960-х годов был установлен привод часов на электрической тяге, позволяющий приводить в движение механизм. Часы входят в комплекс памятников истории метрологии, расположенных на территории института, обслуживание их производит квалифицированный специалист, надзор за состоянием осуществляют сотрудники музея. В России первые башенные часы были сделаны монахом Лазарем Сербиным; они имели гиревые двигатели и механизмы боя.

ПЕРВИЧНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЧАСЫ

Они имели электрический завод и отличались от применявшихся ранее часов большей точностью и стабильностью хода. Суточная погрешность - 1/100 секунды. Часы были заключены в герметически закрытый стеклянный колпак, откуда с помощью ручного воздушного насоса выкачивался воздух, что обеспечивало их работу в вакууме. Эти часы были немецкой фирмы «Рифлер» и применялись в качестве эталонных до 1951 г. В 1965 г. астрономические часы фирмы "Рифлер" R 68 (Мюнхен, 1902 г.) были переданы в музей и установлены в Мемориальном служебном кабинете Д.И.Менделеева, где они находятся в рабочем состоянии по сей день.

ВТОРИЧНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЧАСЫ

Это настенные часы в круглых деревянных футлярах. Циферблаты с римскими цифрами имеют часовые и минутные деления, стрелки фигурные черного цвета. Это звездные часы фирмы Штрассер и Роде. Приобретены в 1904 г. и установлены в подвале рядом с нормальными (эталонными), это были более совершенные часы, чем фирмы "Рифлер", с их показаниями сличались показания эталонных. Одни из них N 452210 фирмы "Lenzkirch" (Германия), расположенные в прихожей квартиры Д.И.Менделеева, были отреставрированы и запущены М.Д.Михайловым в 1999 г.

КВАНТОВЫЕ ЧАСЫ

Квантовые часы (атомные) - устройство для измерения времени, содержащее кварцевый генератор, управляемый квантовым стандартом частоты. Роль "маятника" в квантовых часах играют атомы. Частота излучения атомов при переходе их с одного уровня энергии на другой регулирует ход квантовых часов. Эта частота настолько стабильна (погрешность 1011-1013), что квантовые часы позволяют измерять время точнее, чем астрономические методы.

РАДИОАКТИВНЫЕ ЧАСЫ

Существуют радиоактивные часы. С их помощью ученые измеряют очень большие промежутки времени, например возраст археологической находки или горной породы. Принцип измерения основан на законе радиоактивного распада ядер химических элементов. Различные элементы распадаются с различной скоростью. Например, период полураспада урана-238 равен 4,5 миллиарда лет, урана-235 равен 700 миллионов лет, а углерода-14 равен 550 лет. Сравнивая соотношения тех или иных элементов в изучаемом образце со скоростями распада, ученые могут определить возраст исследуемого образца в интервале от сотен до миллионов лет.

МАЯТНИКОВЫЕ ЧАСЫ ТИПА АЧЭ

Следующий этап совершенствования эталонных часов отражают астрономические часы, сконструированные по системе Шорта на заводе "Эталон" мастерами И.И.Кварнбергом и К.Д.Анисимовым. Они состояли из двух часов - главных и вторичных, маятники которых были синхронизированы между собой. Часы Шорта в полном комплекте сохранились в Пулковской обсерватории.

ЧАСЫ С КУКУШКОЙ

Искусной рукой мастера вырезаны окошечки и елочки. В маленьком экранчике происходит спектакль: лесные зверюшки меняются, совершая свой неведомый путь. Бойко качается маятник, весело тикают ходики, на цепочках висят гири-шишки. Часы с кукушкой могут по праву считаться артефактом, соответствующим культурным традициям Сибири.

ЧАСЫ ЭКЗЕТЕРА

В соборе города Екзетера, в его северной части, находятся часы 15 века. Они показывают вращение Солнца и Луны вокруг Земли, говоря нам о возрасте Луны.

КИТАЙСКИЕ ЧАСЫ

По ним можно не только ознакомиться с культурой Китая, но и ближе узнать традиции этой нации. На часах изображены цветы и кустарники, являющиеся традиционными, а также птицы, характерны для китайской культуры. Пара голубей на фоне часов - не только символ мира, но и символ объединения культур.

ЧАСЫ СУПРУГИ НАПОЛЕОНА БОНАПАРТА

В Швейцарии продают часы супруги Наполеона Бонапарта с двенадцатью бриллиантами. Хронометр 1800 года ходит секунда в секунду.