Кто придумал первые часы. Кто придумал время

Время — это одно из фундаментальных понятий, которые человек старается осмыслить и понять до сих пор. Представления о времени менялись с развитием науки и техники, а вместе с изменением представлений, менялись и инструменты их измерения, то есть хронометры или, говоря простым языком, часы. В этой статье мы поговорим о том, кто, когда и где изобрёл первые часы различных видов, поговорим об эволюции и истории изобретения часов, также расскажем интересные факты о часах.

Изобретение солнечных часов

Бюджетный вариант солнечных часов

Смена времён года, смена дня и ночи подтолкнули первых людей к мысли об изменении окружающей действительности, причём изменении закономерном, периодическом. Развитие общество шло, поэтому возникала необходимость синхронизировать свои действия в пространстве и времени, а для этого нужен был измеритель времени. Скорее всего, первые солнечные часы имели в первую очередь религиозный смысл и использовались для проведения ритуалов. Сейчас сложно установить точно, когда человеческий разум увидел взаимосвязь между длиной тени от различных предметов и тем, где сейчас находится Солнце.

Общий принцип солнечный часов заключается в том, что имеется некоторый указатель вытянутой формы, который отбрасывает тень. Данный указатель выполняет роль часовой стрелки. Вокруг указателя размещается циферблат, где наносятся различные деления (деления, вообще говоря, могут быть любыми), которые соотносятся с теми или иными единицами времени, принятыми в конкретной культуре. Земля движется вокруг Солнца, поэтому тень меняет своё положение, а также удлиняется и укорачивается, что и позволяет определять время, хоть и очень неточно.

Самые ранние из известных солнечных часов — это теневые часы, использовавшиеся в древней египетской и вавилонской астрономии, которые относятся к 1500 году до н.э. Хотя позже учёные заявили об неких известняковых часах, возраст которых достигал 3300 лет до н.э.

Старейшие солнечные часы из долины царей Египта (ок. 1500 до н.э.)

Также различные солнечные часы позже находили в древнеегипетских храмах, гробницах и мемориалах. Позже у обычных вертикально установленных обелисков обнаружился недостаток, так как их тень выходила за границы пластины с делениями. На смену им придумали солнечные часы, которые отбрасывают тень на наклонную поверхность или ступеньки.

Рисунок солнечных часов из Кантары, где тень падает на наклонную плоскость

Есть находки солнечных часов и в других странах. Например, есть солнечные часы из Китая, которые отличаются своим устройством.

Экваториальные солнечные часы. Китай. Запретный город

Интересный факт. Деление циферблата на 12 частей наследуется из 12-ричной системы счисления древного Шумера. Если вы взгляните на свою ладонь с внутренней стороны, то обратите внимание, что каждый палец (не считайте большой) состоит из трёх фаланг. Умножаем 3 на 4 и получается те самые 12. Позже эту систему счисления развивали вавилоняне и от них она скорее всего перешла в древний Египет, как традиция. И вот спустя тысячи лет те же 12 частей на циферблате видим и мы с вами.

Дальнейшее развитие солнечные часы получили в Древней Греции, где их улучшением занялись древнегреческие философы Анаксимандром и Анаксименом. Именно из Древней Греции берёт своё начало второе название для солнечных часов «гномон». Затем совершенствованием гномона после Средних веков занялись учёные, которые даже выделили создание и настройку таких солнечных часов в отдельный раздел и назвали его гномоника. В итоге солнечные часы использовались аж до конца 18-го века, так как их создание было доступно и не требовало каких-то технологических заморочек. Даже сейчас вы можете встретить в городах подобные солнечные часы, которые потеряли свой практический смысл и стали обычными достопримечательностями.

К основным недостаткам таких часов стоит отнести то, что их можно использовать только в солнечную погоду. Также они не обладают достаточной точностью.

Современные солнечные часы

Современные солнечные часы обычно играют роль интересных памятников и достопримечательностей. Вот некоторые из них.

В настоящее время солнечные часы являются лишь забавным историческим артефактом и широкого практического применения не имеют. Но некоторые умельцы и изобретатели продолжают их совершенствовать. К примеру, французский инженер изобрёл цифровые солнечные часы. Их особенность в том, что они изображают время в цифровом формате при помощи теней.

Правда шаг у таких часов 20 минут и цифровой вариант времени будет доступен только с 10 утра и до 16 часов дня.

Изобретение водяных часов

Точно нельзя сказать, когда были изобретены водяные часы (первое название клепсидра), так как они наряду с солнечными часами являются одними из самых древних изобретений человека. Достоверно можно говорить о том, что древним вавилонянам и древним египтянам водяные часы были знакомы. Ориентировочно дату изобретения часов считают 1600 — 1400 год до нашей эры, но некоторые исследователи утверждают, что первые часы были известны в Китае в 4000 г. до н.э.

Водяные часы были известны в Персии, в Египте, в Вавилоне, в Индии, в Китае в Греции, в Риме, а в средние века дошли до исламского мира и Кореи.

Греки и римляне любили водяные часы, поэтому сделали немало для их усовершенствования. Они разработали новый дизайн водяных часов, увеличив тем самым точность измерения времени. Позднее улучшения происходили в Византии, Сирии и Месопотамии, где всё более новые точные версии водяных часов дополнялись сложными сегментарными и планетарными передачами, водяными колёсами и даже программируемостью. Интересно, что китайцы разработали свои собственные продвинутые водяные часы, которые включали механизм спуска и водяное колесо. Идеи китайцев перешли в Корею и Японию.

Древнегреческие водяные часы «клепсидра». Они выглядели как сосуд с отверстием внизу, через которое вытекала вода. Время с помощью этих часов определялось по количеству вытекшей воды. Нумерация соответствует 12-ти часам.

Интересно также взглянуть на средневековые часы «Слон» изобретателя Аль-Джазари, который был мусульманским инженером и изобретателем различного вида часов. Он соорудил интересные по своему дизайну и символизму часы. Когда он закончил свою работу, то описал её так:

«Слон представляет индийскую и африканскую культуры, два дракона представляют древнюю китайскую культуру, феникс представляет персидскую культуру, работа воды отражает представляет древнегреческую культуру, а тюрбан Представляет исламскую культуру»

Схема часов «Слон»

Реконструкция часов «Слон»

Интересный факт. Вы могли видеть часы типа «клепсидра» в телешоу «Форд Боярд». Эти часы висели у каждой комнаты с испытаниями.

Часы из передачи «Форд Боярд»

Ранние водяные часы калибровались при помощи солнечных часов. Хотя водяные часы никогда не достигли современного уровня точности, но для своего времени они оставались самым точным и часто используемым часовым механизмом на протяжении тысячелетий, пока их не сменили в Европе более точные часы с маятниковым механизмом.

Главным недостатком водяных часов является сама жидкость, которая может конденсироваться, испаряться или замерзать. Поэтому их достаточно быстро вытеснили песочные часы.

Современные водяные часы

Сегодня существует только несколько современных водяных часов. В 1979 году французский учёный Бернард Гиттон начал создавать свои часы с временным потоком, которые представляют собой современный подход при конструировании древних механизмов. Конструкция Гиттона основана на гравитации. Несколько сифонов питаются по тому же принципу, что и пифагорейская чаша (специальный сосуд, придуманный Пифагором, который изливает лишнюю воду из сосуда).

Например, после того, как достигнут уровень воды в трубках с отображением минут или часов, переливной трубопровод начинает действовать как сифон и, таким образом, опустошает индикаторную трубку. Фактическое удержание времени выполняется калиброванным маятником, который питается потоком воды, поступающим из резервуара часов. Существуют и другие современные конструкции водяных часов, в том числе водяные часы Королевского ущелья в штате Колорадо, в торговом центре Woodgrove Mall в Нанаймо в Британской Колумбии, а также водяные часы Hornsby в Сиднее, Австралия.

Изобретение песочных часов

Песочные часы — это устройство, используемое для измерения времени. Он состоит из двух стеклянных сосудов, соединенных вертикально узкой горловиной, что позволяет регулировать струйку определённого вещества (исторически первым был песок) от верхней части колбы до нижней. Факторы, влияющие на измеренный интервал времени, включают количество песка, крупность песка, размер сосуда и ширину горловины. Песочные часы могут повторно использоваться бесконечно, переворачивая сосуды, как только верхний окажется пуст.

Происхождение песочных часов до конца неясно. Согласно американскому Институту Нью-Йорка, песочные часы изобрели в Александрии около 150 г. до н.э.

В Европе до 8 века песочные часы были известны только в Древней Греции, а в 8 веке франкийский монах по имени Луитпранд создаёт первые французские песочные часы. Но только в XIV веке песочные часы стали обычным явлением, самым ранним доказательством являлось изображение на фреске 1338 года «Аллегория доброго правления» Амброджио Лоренцетти.

Изображение часов на фреске «Аллегория доброго правления»

Использование морских песочных часов было зарегистрировано с 14-го века. Морские песочные часы были очень популярны на борту судов, поскольку они были наиболее надежным средством измерения времени, находясь в море. В отличие от водяных часов, движение корабля во время плавания не влияло на песочные часы. Тот факт, что песочные часы также использовали гранулированные материалы вместо жидкостей, давал более точные измерения, поскольку водяные часы были склонны к конденсации внутри неё во время температурных изменений. Моряки обнаружили, что песочные часы были в состоянии помочь им определить долготу, расстояние к востоку или к западу от определенной точки с разумной точностью.

Песочные часы также нашли популярность на суше. Поскольку использование механических часов для обозначения времени событий, таких как церковные службы, стало более распространенным явлением, создающим необходимость отслеживать время, спрос на устройства для измерения времени увеличился. Песочные часы были по существу недорогими, так как они не требовали редкой технологии, и их содержимое не трудно найти, и по мере того как производство этих инструментов стало более распространенным, их использование стало более практичным.

Песочные часы в церкви

Песочные часы обычно использовались в церквях, домах и на рабочих местах для измерения проповедей, приготовления пищи и времени, затрачиваемого на перерывы в работе. Поскольку они использовались для решения более повседневных задач, модель песочных часов стала сокращаться. Маленькие модели были более практичными и очень популярными, поскольку они повышали уровень пунктуальности.

После 1500 года песочные часы начали терять свою популярность. Это было связано с развитием механических часов, которые стали более точными, компактными и более дешевыми и упростили измерение времени.

Песочные часы, однако, не исчезли полностью. Хотя они стали относительно менее полезными, так как передовые технологии часов, песочные часы оставались желанными в своем дизайне. Самые старые из сохранившихся песочных часов находятся в Британском музее в Лондоне.

Современные песочные часы

Как и солнечные часы, песочные часы часто делают как объект достопримечательности:

Самые большие в мире песочные часы. Москва.

Данные песочные часы стоят в честь вступления Венгрии в Евросоюз. Они способны отсчитывать время целый год.

Но есть и миниатюрные варианты, использующиеся в качестве сувениров и брелоков. Например, достаточно популярны детские песочные часы-игрушки, которые позволяют отмерять время, которое необходимо потратить на чистку зубов. Их можно приобрести на aliexpress по достаточно низкой цене .

Но на самом деле песочные часы до сих пор используются на практике! Вы спросите где? Ответ — в поликлиниках и больницах. Эти часы удобно использовать, чтобы вести приём пациентов. Также их удобно использовать в качестве таймера при приготовлении еды на кухне. Такие часы продаются примерно в районе доллара на том же aliexpress

Ну и очень интересный вариант песочных часов, где вместо песка используются намагниченная стружка. При обсыпании в нижнюю часть часов образуется кучка специфической формы, смотреть на которую можно для релаксации (эффект наподобие кручения спиннера). Приобрести такие часы , причём люди из России пишут, что доставка работает отлично и часы упаковываются хорошо.

11.01.2017 в 23:25

История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении - кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.

История часов

Еще до революционного открытия - разработки механических часов, первым и простейшим прибором для измерения времени являлись солнечные часы. Уже более 3,5 тысяч лет назад, основанные на корреляции движения Солнца и длиной, положением тени от предметов, солнечные часы были наиболее широко использованным прибором для определения времени. Также в дальнейшем появлялись в истории упоминания о водяных часах, с помощью которых пытались перекрыть недостатки и погрешности солнечного изобретения.

Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения - тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника - означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.

Создание первых механических часов

Это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам, свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.

Историки определили, что начали использовать механические часы в Европе на рубеже XIII - XIV веков.
Башенные колесные часы стоит назвать первым представителем механического поколения измерения времени. Суть работы была простой - одноприводной механизм состоял из нескольких частей: гладкая деревянная ось и камень, который привязывали канатом к валу, таким образом заработала функция гири. Под действием влияния тяжести камня, канат постепенно разматывался и за собой способствовал вращение оси, определяя ход времени. Главной сложностью такого механизма были колоссальный вес, а также громоздкость элементов (высота башни составляла минимум 10 метров, а масса гири достигал отметки 200 кг), что влекло за собой последствия в виде больших погрешностей во временных показателях. В результате в средневековье пришли к выводу, что работа часов должна зависеть не только от единственного движения гири.
Механизм в дальнейшем дополнили еще несколькими составляющими, которые сумели управлять движением - регулятор «Билянец» (представлял собой металлическую основу, расположенную параллельно поверхности храпового колеса) и спусковой распределитель (сложная составляющая в механизме, с помощью которой осуществляется взаимодействие резуляттора и передаточного механизма). Но, не смотря на все дальнейшие нововведения, башенный механизм продолжал требовать непрерывного наблюдения, оставаясь при этом самым точным прибором измерения времени, даже не глядя на все свои недостатки и большие погрешности.

Кто изобрел механические часы

В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями. С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения - изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя - механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.

Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.

Первые карманные часы

Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга - Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать по примеру и подобию первых.

Кто изобрел первые современные механические часы

Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение - новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.

История часов насчитывает тысячи лет.

Самые первые часы на земле - солнечные. Они были гениально простыми: шест, воткнутый в землю. Вокруг него нарисована шкала времени. Тень от шеста, передвигаясь по ней, показывала, который сейчас час. Позднее такие часы делали из дерева или камня и устанавливали на стенах общественных зданий. Затем появились переносные солнечные часы, которые изготавливали из ценных пород дерева, слоновой кости или бронзы. Были даже часы, которые условно можно назвать карманными; их нашли при раскопках древнего римского города. Эти солнечные часики, сделанные из посеребренной меди, имели форму окорока, на котором прочерчены линии. Шпилем - стрелкой часов - служил свиной хвостик. Часы были небольшие. Их вполне можно было бы поместить в кармане. Но карманов жители древнего города еще не придумали. Вот и носили такие часы на шнурке, цепочке или прикрепляли к тросточкам из дорогого дерева.

Солнечные часы имели один существенный недостаток: они могли «ходить» только на улице, да и то на освещенной солнцем стороне. Это, конечно, было крайне неудобно. Видимо, поэтому изобрели водяные часы. По капелькам вода перетекала из одного сосуда в другой, и по тому, сколько воды вытекло, определяли, сколько прошло времени. Много сотен лет такие часы - их называли клепсидрами - служили людям. В Китае, например, ими пользовались 4,5 тысячи лет назад. Кстати, первый будильник на земле тоже был водяным - и будильником, и школьным звонком одновременно. Его изобретателем считают древнегреческого философа Платона, жившего за 400 лет до нашей эры. Этот прибор, придуманный Платоном для созыва своих учеников на занятия, состоял из двух сосудов. В верхний наливалась вода, откуда она понемногу вытекала в нижний, вытесняя оттуда воздух. Воздух по трубке устремлялся к флейте, и она начинала звучать. Причем будильник регулировался в зависимости от времени года. Клепсидры были очень распространены в древнем мире.

Солнечные часы. Песочные часы.

Тысячу лет назад в Багдаде правил халиф Харун ар-Рашид - герой многих сказок «Тысяча и одной ночи». Правда, в сказках он изображен как добрый и справедливый государь, а на самом деле был вероломным, жестоким и мстительным. Халиф поддерживал торговые и дипломатические отношения с правителями многих стран, в том числе и с франкским королем Карлом Великим. Ему в 807 году Харун ар-Рашид сделал подарок, достойный халифа, - водяные часы из позолоченной бронзы. Стрелка могла показывать время от 1 часа до 12. Когда она подходила к цифре, раздавался звон, который производили шарики, падавшие на бронзовый лист.

Одновременно появлялись фигурки рыцарей, которые проходили перед зрителями и удалялись.

Кроме водяных часов были известны еще часы песочные и огневые (чаще всего будильники). На Востоке последние представляли собой палочки или шнуры, сделанные из медленно горящего состава.

Их клали на специальные подставки и над тем отрезком палочки, куда огонь должен был подойти в определенный срок, на нитке низко подвешивали металлические шарики. Пламя подбиралось к нити, та перегорала, и шарики со звоном падали в медную чашку. В Европе для этих целей использовали свечу с нанесенными на ней делениями. В требуемое деление втыкали булавку с привязанным к ней грузиком. Когда свеча догорала до этого деления, грузик падал на металлический поднос или просто на пол.

Вряд ли найдется человек, который назовет имя первого изобретателя механических часов. Такие часы впервые упоминаются в древних византийских книгах (конец VI века). Некоторые историки приписывают изобретение чисто механических часов Пацификусу из Вероны (начало IX века), другие - монаху Герберту, впоследствии ставшему папой римским. Он сделал башенные часы для города Магдебурга в 996 году. В России первые башенные часы установлены в 1404 году в Московском Кремле монахом Лазарем Сербиным. Они представляли собой хитросплетения зубчатых колес, канатов, валов и рычагов, а тяжелая гиря приковывала часы к месту. Такие сооружения создавались годами. Не только мастера, но и владельцы часов стремились хранить в тайне секреты устройства механизмов.

Первые персональные механические часы возила лошадь, а за их исправностью следил конюх. Только с изобретением упругой пружины часы стали удобными и безотказными. Первой пружинкой для карманных часов служила свиная щетинка. Ее применил нюрнбергский часовщик и изобретатель Петер Генлейн в начале XV века.

А в конце XVI века было сделано новое открытие. Молодой ученый Галилео Галилей, наблюдая за движением самых разных лампад в Пизанском соборе во время богослужения, установил, что ни вес, ни форма лампад, а лишь длина цепей, на которых они подвешены, определяет периоды их колебаний от ветра, врывающегося в окна. Ему и принадлежит идея создания часов с маятником.

Голландец Христиан Гюйгенс ничего не знал об открытии Галилея и повторил его через 20 лет. Но он изобрел и новый регулятор равномерности хода, что значительно повысило точность часов.

Многие изобретатели старались усовершенствовать часы, и в конце XIX века они стали вещью обыденной и необходимой.

В 30-е годы XX века были созданы кварцевые часы, которые имели отклонения суточного хода около 0,0001 секунды. В 70-х годах появились атомные часы с погрешностью 10" 13 секунд.

В наше время создано множество различных часов. Самые распространенные - наручные.

Современные часы.

Их циферблат все больше становится похожим на приборный щит самолета или, по меньшей мере, автомобиля. Кроме времени суток часы часто показывают месяц, число и день недели. Благодаря водонепроницаемым часам аквалангисты узнают глубину погружения, а также когда закончатся запасы воздуха в баллонах. Иногда на циферблат выводят еще одно показание - частоту пульса. Есть радиоуправляемые часы с солнечным питанием. Они допускают отклонение времени в 1 секунду от астрономического за 150 тысяч лет, автоматически переключаются с учетом сезонного и поясного времени. Созданы наручные часы с вмонтированным телевизором, часы-термометр, измеряющие температуру воздуха или воды, часы-словарь на 1700 слов.

Сложнее, совершеннее стали и современные будильники. Французские механики, например, сконструировали такие, что в заданное время начинают не только звенеть, но и... танцевать: две широкие ножки, на которых установлен механизм, ритмично ударяют по столу; могут отплясывать и чечетку, и твист. Существует будильник для храпящих во сне. Он похож на обычную мыльницу, только в ней находятся не мыло, а микрофон, усилитель и вибратор. Прибор кладут под матрац, и, как только человек всхрапнет больше пяти раз, будильник начинает так трястись, что спящий обязательно со спины перевернется на бок - и храп прекратится. Есть будильник и для лежебок. В назначенное время он нагнетает воздух в положенную под матрац камеру, которая раздувается и... сбрасывает любителя поспать с постели. Словом, изобретательская мысль не дремлет...

Знаешь ли ты?

Сначала они были солнечными и водными, после стали огненными и песочными и, наконец, предстали в механическом виде. Но, каковы бы ни были их интерпретации, они всегда оставались тем, чем являются сегодня – источниками времени.

Сегодня наш рассказ о механизме, который будучи изобретенным еще в древности, и в наши дни остается верным помощником человека – часах .

Капля за каплей

Первый простейший прибор для измерения времени - солнечные часы - был изобретен вавилонянами примерно 3,5 тысячи лет назад. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, - циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра - так греки называли водяные часы.

А изобрел водяные часы около 150 г. до н.э. древнегреческий механик-изобретатель Ктесибий из Александрии. Металлический или глиняный, а позже - стеклянный сосуд наполняли водой. Вода медленно, капля за каплей, вытекала, уровень ее понижался, и деления на сосуде указывали который час. Кстати, первый будильник на земле тоже был водяным, являясь одновременно школьным звонком. Его изобретателем считают древнегреческого философа Платона. Прибор служил для созыва учеников на занятия и состоял из двух сосудов. В верхний наливали воду, и оттуда она понемногу выливалась в нижний, вытесняя из него воздух. Воздух по трубочке устремлялся к флейте, и она начинала звучать.

Не менее распространенными в Европе и Китае были так называемые «огневые» часы. Первые «огневые» часы появились в начале XIII века. 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 жилище.

Свечи, применявшиеся для этой цели, были длиной около метра. К боковым сторонам свечи обычно прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени.

В течение целых столетий растительное масло служило не только для питания, но и в качестве часового механизма. На основе установленной экспериментально зависимости высоты уровня масла от продолжительности горения фитиля возникли масляные лампадные часы. Как правило, это бывали простые лампады с открытой фитильной горелкой и со стеклянной колбой для масла, снабженной часовой шкалой. Время в таких часах определялось по мере сгорания масла в колбе.

Первые песочные часы появились сравнительно недавно - всего тысячу лет назад. И хотя разного рода сыпучие индикаторы времени были известны давно, только должное развитие стеклодувного мастерства позволило создать относительно точный прибор. Но при помощи песочных часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, обычно не более получаса. Таким образом, самые лучшие часы того периода могли обеспечить точность измерений времени ± 15-20 минут в сутки.

Без минут

Время и место появления первых механических часов доподлинно неизвестно. Впрочем, некоторые предположения на этот счет все же существуют. Самыми старыми, хотя и документально не подтвержденными сообщениями о них, считают упоминания, относящиеся к X веку. Изобретение механических часов приписывают Римскому Папе Сильвестру II (950 - 1003 гг. н.э.). Известно, что Герберт всю жизнь очень интересовался часами и в 996 году собрал первые в истории башенные часы для города Магдебурга. Так как эти часы не сохранились, по сей день остается открытым вопрос: какой принцип действия они имели.
Зато подлинно известен нижеприведенный факт. В любых часах должно быть что-то, что задает некий постоянный минимальный интервал времени, определяя темп отсчитываемых мгновений. Один из первых таких механизмов с билянцем (качающимся туда-сюда коромыслом) был предложен где-то около 1300 года. Важным его достоинством была легкость регулировки скорости хода путем перемещения грузиков на вращающемся коромысле. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, и еще эти часы каждый час били в колокол (английское слово «clock» - «часы» произошло от латинского «clocca» - «колокол»). Постепенно почти все города и церкви обзавелись часами, равномерно отсчитывающими время и днем, и ночью. Поверяли их, естественно, по Солнцу, подводя в соответствии с его ходом.

К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше - так что эпоха Великих географических открытий прошла под звуки мерно пересыпающегося песка корабельных склянок, хотя больше всего в точных и надежных часах нуждались именно мореплаватели.

Зуб за зубом

В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс изготовил механические часы с маятником. И это стало следующей вехой в часовом деле. В его механизме маятник проходил между зубьями вилки, которая позволяла специальному зубчатому колесу проворачиваться ровно на один зуб за полкачания. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.

В 1670 году произошло кардинальное усовершенствование спускового механизма механических часов - был изобретен так называемый анкерный спуск, позволивший применить длинные секундные маятники. После тщательной настройки, в соответствии с широтой месторасположения и температурой в помещении, такие часы имели неточность хода всего несколько секунд в неделю.

Первые морские часы были изготовлены в 1735 году йоркширским столяром Джоном Харрисоном. Их точность составляла ± 5 секунд в сутки, и они уже были вполне пригодны для морских путешествий. Однако, оставшись недовольным своим первым хронометром, изобретатель трудился еще почти три десятка лет, прежде чем в 1761-м начались полномасштабные испытания усовершенствованной модели, которая уходила меньше чем на секунду в сутки. Первая часть награды была получена Харрисоном в 1764 году, после третьего длительного морского испытания и не менее длительных канцелярских мытарств.

Полностью вознаграждение изобретатель получил только в 1773 году. Испытывал часы небезызвестный нам капитан Джеймс Кук, который остался очень доволен этим необыкновенным изобретением. В судовом журнале он даже воздал хвалу детищу Харрисона: «Верному другу - часам, нашему проводнику, который никогда не подводит».

Тем временем механические маятниковые часы становятся предметом домашнего обихода. Первоначально изготовлялись только настенные и настольные часы, позже стали делать напольные. Вскоре после изобретения плоской пружины, заменившей маятник, мастер Питер Хенлейн из немецкого города Нюрнберга изготовил первые носимые часы. Их корпус, имевший только одну часовую стрелку, был выполнен из позолоченной латуни и имел форму яйца. Первые «Нюрнбергские яйца» были диаметром 100-125 мм, толщиной 75 мм и носили их в руке или на шее. Значительно позже циферблат карманных часов был накрыт стеклом. Подход к их оформлению стал более изощренным. Корпуса стали изготавливать в виде животных и других реальных объектов, а для украшения циферблата применяли эмаль.

В 60-х годах XVIII века швейцарец Абрахам Луи Бреге продолжает исследования в области носимых часов. Он делает их более компактными и в 1775 году открывает в Париже собственный часовой магазин. Однако «брегеты» (как прозвали эти часы французы) были по карману только очень богатым людям, простой же люд довольствовался стационарными приборами. Шло время и Бреге задумался над совершенствованием своих часов. В 1790 г. он изготавливает первые противоударные часы, а в 1783 в свет выходят его первые многофункциональные часы - «Королева Мария Антуанетта». Часы имели автоподзавод, минутный репетир, вечный календарь, независимый секундомер, «уравнение времени», термометр и индикатор запаса хода. Задняя крышка, выполненная из горного хрусталя, давала возможность увидеть работу механизма. Но неуемный изобретатель не остановился на этом. И в 1799 изготовил часы «Tact», получившие известность как «часы для слепых». Их владелец мог узнавать время, прикоснувшись к открытому циферблату, при этом ход часов от этого не сбивался.

Гальваника против механики

Но изобретения Бреге все еще были по карману только элитным слоям общества, решать же проблему массового производства часов пришлось другим изобретателям. В начале XIX столетия, совпавшем с бурным развитием технического прогресса, с проблемой хранения времени столкнулись почтовые службы, пытавшиеся обеспечить движение почтовых экипажей по расписанию. В результате они обзавелись новым изобретением ученых - так называемыми «возимыми» часами, принцип работы которых был схож с механизмом «брегетов». С появлением железных дорог такие часы получили в свое распоряжение и кондукторы.

Чем активнее развивалось трансатлантическое сообщение, тем насущнее становилась проблема обеспечения единства отсчета времени по разные стороны океана. В этой ситуации «возимые» часы уже не годились. И тут на помощь пришло электричество, в те времена называемое гальванизмом. Электрические часы решили проблему синхронизации на больших расстояниях - сначала на материках, а потом и между ними. В 1851 году кабель лег на дно Ла-Манша, в 1860-м - Средиземного моря, а в 1865-м - Атлантического океана.

Сконструировал первые электрические часы англичанин Александр Бэйн. К 1847 году он завершил работу над этими часами, сердцем которых был контакт, управляемый маятником, раскачиваемым электромагнитом. В начале XX века электрические часы окончательно вытеснили механические в системах хранения и передачи точного времени. Кстати, наиболее точными часами, основанными на свободных электромагнитных маятниках, были часы Уильяма Шортта, установленные в 1921 году в Эдинбургской обсерватории. Из наблюдения за ходом трех часов Шортта, изготовленных в 1924, 1926 и 1927 годах в Гринвичской обсерватории, определили их среднесуточную погрешность - 1 секунда в год. Точность часов со свободным маятником Шортта позволила обнаружить изменения продолжительности суток. И в 1931 году начался пересмотр абсолютной единицы времени - звездного времени, с учетом движения земной оси. Эта ошибка, которой до того пренебрегали, достигала в своем максимуме 0,003 секунды в сутки. Новая единица времени была позднее названа Средним звездным временем. Точность часов Шортта была непревзойденной, вплоть до появления кварцевых часов.

Время кварца

В 1937-м появились первые кварцевые часы, разработанные Льюисом Эссеном. Да, да, те самые, которые сегодня мы носим на руках, которые висят сегодня на стенах наших квартир. Изобретение было установлено в Гринвичской обсерватории, точность этих часов составляла около 2 мс/ сутки. Во второй половине ХХ века пришла пора часов электронных. В них место электрического контакта занял транзистор, а в роли маятника выступил кварцевый резонатор. Сегодня именно кварцевые резонаторы в наручных часах, персональных компьютерах, стиральных машинах, автомобилях, сотовых телефонах формируют время нашей жизни.

Итак, век песочных и солнечных часов канул в лету. И изобретатели не уставали баловать человечество высокотехнологичными новинками. Прошло время, и были построены первые атомные часы. Казалось бы, век их механических и электронных братьев тоже подошел к концу. А нет! Наибольшую точность и удобство в эксплуатации доказали именно эти два варианта часов. И именно они одержали победу над всеми их прародителями.

Наука 2.0 НЕпростые вещи.Часы

Измерять, сверять, отсчитывать время нам приходится в жизни в самых разных сферах деятельности — технике, науке, в быту. Помогают нам в этом всевозможные приборы, общее название которым — часы. Время изобретения механических часов точно неизвестно. Существует версия, что их изобрел монах Герберт из Оверни, ставший впоследствии папой Римским Сильвестром II. И было это в конце X века, однако ничего конкретного об устройстве созданных им башенных часов для Магдебурга неизвестно, т.к. часы эти не сохранились. Первые упоминания о механических часах в Европе приходятся на рубеж XIII и XIV веков. Появление древнейших часовых механизмов в Англии относят ко 2-й половине XIII века, изобретателем первых часов в Париже считают Пьера Пипенара (около 1300 г.), но начало непрерывному изготовлению механических часов было положено в Италии лишь в начале XIV века. В России первые башенные часы установлены в Московском Кремле в 1404 году монахом Лазарем Сербиным.

Конструкция всех часов была примерно одинаковая. Главными узлами часового механизма были: двигатель; система зубчатых колес, являющаяся передаточным механизмом; регулятор для создания равномерного движения; распределитель или спусковой механизм; стрелочный механизм, а также механизм, предназначенный для заводки и перевода часов. Первые механические часы приводились в движение опускающимся грузом. В качестве приводного механизма был гладкий деревянный горизонтальный вал с намотанным на него канатом, к концу которого крепили каменную, а позже — металлическую гирю. Под тяжестью гири канат постепенно разматывался и начинал вращать вал, на котором было закреплено большое зубчатое колесо. Это колесо было в непосредственном сцеплении с колесами передаточного механизма. Вращение от вала через систему колес с зубцами передавалось основному (храповому) колесу, которое было соединено со стрелками, указывающими время. Для правильного измерения времени стрелка часов должна совершать обороты с одинаковой периодичностью. Если гиря будет опускаться свободно, то вал начнет вращаться ускоренно, а значит, каждый следующий оборот стрелка будет совершать быстрее.

Средневековые механики решили дополнить механизм регулятором равномерного вращения храпового колеса. Таким регулятором стал билянец (коромысло). С давних времен свойство коромысла применялось в весах. Если на каждую чашу весов поместить одинаковые по весу грузы, а затем нарушить их равновесие, то коромысло начнет совершать практически равные колебания похожие на маятник. Такая колебательная система стала успешно использоваться в часах, хотя во многом уступала маятнику, который стали использовать в качестве регулятора лишь во 2-й половине XVII века. Если колебания регулятора постоянно не поддерживать, то он остановится. Чтобы направить часть двигательной энергии от колеса к билянцу или маятнику, был придуман спусковой распределитель.

Спуск является наиболее сложным узлом, от него зависит точный ход часов. Связь между передаточным механизмом и регулятором производится через спуск. Он передает толчки непосредственно от двигателя к регулятору, чтобы постоянно поддерживать его колебания. Одновременно подчиняет движение передаточного механизма закономерностям движения регулятора. Первым спуском стал шпиндель с налетами, спусковой механизм называют шпиндельный. Правда, точность хода с таким регулятором была невысокой, а погрешность составляла более 60 минут в сутки.

Первые часы не имели специального механизма заводки, что сильно затрудняло подготовку часов к работе. Тяжелую гирю приходилось поднимать на большую высоту по нескольку раз в день. Помимо этого нужно было преодолевать и сильное сопротивление зубчатых колес передаточного механизма. В связи с этим главное колесо начали крепить так, чтобы при вращении вала против часовой стрелки (обратное вращение) оно оставалось неподвижным.

С течением времени производство часов становилось сложнее. В них появилось много стрелок, дополнительные промежуточные колеса в передаточном механизме, разнообразная система боя. В 1657 году Х. Гюйгенс впервые собрал механические часы, используя маятник как регулятор хода часов. Суточная погрешность таких часов не превышала 10 секунд. Гюйгенса по праву считают создателем современных механических часов. Позже веревку с грузом заменит пружина, маятник сменился маленьким маховым колесом, колеблющимся около положения равновесия в одну и другую стороны. Так были изобретены карманные, а позже и наручные часы.