Google+
8BIT Разговор с Борисом Стругацким Звездные войны: Технологии «Star Wars» Конан против Волкодава
Версия для печатиМашина времени: Эволюция. Часы
Кратко о статье: Без часов невозможны ни великие совершения человечества, ни совместный поход в кино. Чем пользовались наши предки, чтобы не опаздывать? История часов — от тени скалы на земле до сверхточного атомного прибора.

Эволюция

Часы

Дзынь! Вставай, человек, солнце уже высоко! Опять опаздываешь! Прежде чем швырнуть будильник в стену, вспомните, что часы имеют долгую и славную историю. Когда как предки европейцев ещё только отогревались после отступающего ледника, в Древнем Египте и Китае люди уже создали государства с развитой бюрократией, строили сложные здания, делали хирургические операции и вели астрономические наблюдения. А также ввели в обиход само понятие времени. А где время, там и приборы для его измерения...

Пальму первенства делят между собой солнечные и водяные часы. Обелиски-гномоны стали визитной карточкой Древнего Египта. В краю, где мало пасмурных дней, они редко бывали бесполезны. Подданные фараона делили сутки на два промежутка по 12 часов, а часом считалась 1/12 времени от рассвета до заката. Обычные гномоны, отбрасывающие тень на ровную землю, показывали не местное, а солнечное время и не учитывали бо льшую продолжительность светового дня летом.

Конструкцию стали усложнять, чтобы добиться большей точности. Появились устройства со ступенчатыми и полусферическими основаниями и с циферблатами для разных времён года.

***

В Китае тоже знали гномон, но предпочитали экваториальные солнечные часы — каменные диски, которые устанавливались параллельно небесному экватору. Через центр такого диска проходил стальной стержень, ориентированный параллельно земной оси.

В середине IX века нашей эры арабский астроном и математик Абу-Али ал-Хасан систематизировал правила построения циферблатов для разных поверхностей. Его труд, популярный в Европе того времени, включал даже подковообразный вариант циферблата.

ЗВЁЗДЫ ГОВОРЯТ

А как же быть ночью? В VIII веке для вычисления времени по положению звёзд был создан ноктурлабиум, изобретённый, как считается, итальянским архидьяконом Пацификусом. Правда, использовать этот прибор можно только в Северном полушарии, потому что звёздами-ориентирами могут служить только Полярная звезда и Кохаб из созвездия Малой Медведицы, Шедар из созвездия Кассиопеи и светила Большой Медведицы.

Как применять ноктурлабиум? Указатель на внутреннем кольце устанавливается на название или астрологический символ нужного месяца на внешнем круге. Через отверстие в центре нужно найти в небе одну из доступных звёзд и направить на неё длинный рычажок. Вуаля! Можно отсчитывать примерное время. Метод, хотя и не сложен, требует сноровки и хорошего зрения.

***

Даже у самых передовых солнечных часов был неустранимый недостаток — они слишком сильно зависели от Солнца. Поэтому почти одновременно с ними появились водяные аналоги. Наиболее известна греческая клепсидра: цилиндр или конус с делениями и отверстием внизу, откуда вытекала вода. Эта разновидность дорабатывалась и использовалась вплоть до XVII века. А вот в арабском икитайском образцах всё наоборот: вода потихоньку набиралась в маленькую полусферу, плавающую в сосуде.

***

Жители Поднебесной были неравнодушны к стихии огня. Их инженерная мысль породила следующие варианты хронометров: размеченные свечи (на день, на неделю и даже на месяц); мерные шнуры, пропитанные особым составом для замедленного тления; курильницы с резьбой на крышках. Такую курильницу нужно было заправить по особой схеме и поджечь на «старте». Если всё сделано верно, то благовония тлеют по дорожкам в течение равных промежутков времени.

***

О начале нового часа мог возвестить запах трав, добавленных к разным частям «часов», или металлический шарик на нитке, который падал при её сгорании. В XIII веке восточную экзотику оценили и европейцы.

***

Хотя нечто подобное песочным часам описывал ещё Архимед, в Европе они появились только в XIV веке, когда стало доступно качественное прозрачное стекло. Инструкция по созданию устройства появилась в 1339 году в Париже. Она предписывала тщательно выбирать песок (лучше мраморный) и заботиться о его однородности. Разнокалиберные песчинки могли сделать часы изначально неточными и вдобавок быстрее расширяли отверстие в металлической трубочке, соединяющей колбы. Из-за выработки металла в колбы редко помещали больше песка, чем на один час. Проще было закрепить на одной опоре несколько комплектов.

***

В Новое время конструкцию попытались улучшить. Астроном Тихо Браге заменил песок ртутью, а в одной из часовых мастерских Нюрнберга совместили в одном устройстве несколько колб — для часов, минут и секунд. Но эти проекты так и остались в истории как курьёзы.

***

Виной тому были механические часы. Первый документально подтверждённый экземпляр построили в 725 году нашей эры китайцы: механик Лян Линцзань и монах И Син. Движущей силой часов было десятиметровое колесо с лопастями-чашками — когда одна из них заполнялась водой, колесо сдвигалось на 1/36 оборота. Система зубчатых колёс позволяла показать не только время суток, но и календарную дату и фазу Луны. К сожалению, устройство не сохранилось, но желающие могут полюбоваться на часы 1090 года выпуска (автор Су Сун), с опцией «движение звёзд».

***

Изобретение старейших в Европе часов с гиревым механизмом приписывается папе римскому Сильвестру II — он создал их в 996 году, когда был ещё аббатом Гербертом. На барабане вращается зубчатое колесо, а горизонтальная перекладина на цепи управляет этим вращением. Стрелки и циферблат не нужны: через определённое количество оборотов молоточек бьёт по колоколу. В Средние века были популярны жакемары — аллегорические или бытовые фигурки, которые отбивали время.

Часы этой системы до сих пор можно увидеть (и послушать) во французском Руане и английском Солсбери. Последние были запущены в 1386 году и работали без остановок вплоть до 1956 года, когда механизм отреставрировали и запустили вновь.

***

Циферблат и одна стрелка впервые появились на пружинных часах немецкого мастера Петера Хенлайна в 1502 году. Он же создал в 1542-м первый портативный прибор. А швейцарский часовщик Йост Бюрги разработал для ландграфа Вильгельма IV часы с тремя стрелками — часовой, минутной и секундной (для неё пришлось добавить отдельный циферблат). Точность хода оставалась низкой, и в последующие сто лет её упорно пытались повысить. Сохранился маятниковый механизм, созданный Галилео Галилеем.

***

Качественно улучшить маятниковый механизм удалось только голландцу Христиану Гюйгенсу в 1656 году. Дальше усовершенствования посыпались как из рога изобилия. Англичанин Роберт Гук предложил анкерный механизм спуска в 1660 году; в 1675-м группа специалистов разработала качающийся механизм и волосковый регулятор, которые используются до сих пор; английский часовщик Даниэль Куэр в 1680 году вынес на суд общественности карманный репетир. Часы такого типа отбивают каждый час, а если нажать на кнопку, делают это повторно.

***

C XVIII века конструкция механических часов принципиально не изменилась. Современные модели не требуют ежедневных манипуляций с ключом или колёсиком подзавода: в большинство встроен генератор с кварцевым резонатором и батарейкой. Следует, однако, различать электромеханические и электронные часы. Во втором случае колебания кварцевого генератора считывает и преобразовывает микросхема, которая и выдаёт результат на дисплей в виде цифр.

Казалось бы, развиваться дальше некуда. Однако кристалл кварца изнашивается и стареет, поэтому часы на его основе начинают спешить. Для научных экспериментов и навигации это недопустимо, поэтому после Второй мировой войны были разработаны так называемые атомные часы.

***

Прототип сконструировали уже в 1949 году, но он обладал рядом недостатков. Первая удачная модель (на основе атомов цезия) появилась в 1955-м. Колебания кварцевого генератора сравниваются с эталонной частотой атомной линии, которая регистрируется в квантовом дискриминаторе. Для эталона применяются только элементы, которые нечувствительны к воздействию внешних магнитных, электромагнитных и электрических полей.

Самая современная модель часов на основе атомов редкоземельного металла иттербия была представлена научному сообществу в конце августа 2013 года. Её расчётная погрешность составляет 1,6 к 1018. Проще говоря, одну секунду за миллиард лет работы.

***

Время задаёт и диктует ритм человеческой жизни, но оно же позволяет людям действовать организованно и сообща. Хотя в наши дни с появлением мобильных телефонов часы несколько сдали позиции, популярности эти изящные высокоточные механизмы почти не потеряли. Точность — вежливость королей!

Комментарии к статье
Для написания комментария к статье необходимо зарегистрироваться и авторизоваться на форуме, после чего - перейти на сайт
РАССЫЛКА
Новости МФ
Подписаться
Статьи МФ
Подписаться
Новый номер
В ПРОДАЖЕ С
24 ноября 2015
ноябрь октябрь
МФ Опрос
[последний опрос] Что вы делаете на этом старом сайте?
наши издания

Mobi.ru - экспертный сайт о цифровой технике
www.Mobi.ru

Сайт журнала «Мир фантастики» — крупнейшего периодического издания в России, посвященного фэнтези и фантастике во всех проявлениях.

© 1997-2013 ООО «Игромедиа».
Воспроизведение материалов с данного сайта возможно с разрешения редакции Сайт оптимизирован под разрешение 1024х768.
Поиск Войти Зарегистрироваться