Первые приборы отсчитывающие время. Усовершенствование часов

Первым прибором, отсчитывающим время, были солнечные часы. На ровной площадке устанавливали столб — гномон и в разное время суток измеряли длину тени, которую он отбрасывал на землю. По длине тени и судили, какой час суток. По таким часам время можно было измерять локтями и даже шагами. Несколько позже вавилоняне усовершенствовали это изобретение. Солнечные часы стали делать с циферблатом.

Роль стрелки в них играла тень, падающая на площадку от столбика, поставленного наклонно в середину циферблата. Вместе с движением солнца перемещалась и тень от столбика по окружности циферблата. На нем отметили начальное положение тени в полдень, когда она бывает наименьшей, и разделили окружность на 24 части — вот и получились часы. Чтобы по таким часам определить время, надо отсчитать, на сколько делений от полуденного положения переместилась тень столбика.

Солнечные часы у вавилонян позаимствовали другие народы, в том числе и греки. От греков они перешли в Рим, а позже и в нашу страну. Однако такие часы не возьмешь с собой, и их стали сооружать на дорогах возле верстовых столбов. Так, на старой дороге из С.-Петербурга в Москву до сих пор на 23-м км сохранился столб с надписью «От Санкт-Петербурга 22 версты». Около этого столба лежит плита с треугольной металлической пластинкой и цифрами по окружности. На эти цифры падает тень от пластинки и указывает время суток.

Индийские факиры изобрели для путешественников походные часы. Они выстругивали граненую палку — посох. Сверлили в ней З—4 отверстия, в которые можно было вставлять короткий стержень определенной длины (чтобы он не потерялся — его привязывали к посоху). Поднимет путник такой посох в солнечный день вертикально, и солнышко отбросит тень от стерженька на одну из его граней, на которой заранее нанесены деления и проставлено время в часах. На одной из граней посоха время указывалось для весны, на другой — для лета и т. д.

С давних пор своеобразные солнечные часы устраивали в своих жилищах — юртах жители степей. Над центром юрты (в самой вершине) для освещения и вентиляции есть круговое отверстие. Люди заметили, что через это отверстие на пол падает луч солнца (а солнечные дни в южных странах бывают часто). В течение дня он перемещается по полу юрты, описывая дугу. По длине дуги, которую «нарисовал» солнечный луч, можно было определять прошедшее время с точностью до 10 минут.

Усовершенствование часов. Солнечные часы показывают время недостаточно точно и только в солнечные дни. А людям нужно знать его в любую погоду и в любое время суток. Вот почему вслед за солнечными были изобретены водяные, песочные, огненные и другие часы.

До наших дней сохранилось выражение: «Много воды утекло с тех пор». Здесь речь идет о той воде, которая прошла через водяные часы, т. е. о прошедшем времени. Кто именно изобрел первые водяные часы, неизвестно, но ими пользовались уже в Древнем Египте.

Изготовить водяные часы нетрудно. Надо в дне банки сделать маленькое отверстие. Под банку подставить бутылку с горизонтальными делениями на равных расстояниях друг от друга. Затем наполнить банку водой и проследить, через сколько времени жидкость в бутылке будет подниматься от одной метки до другой. Это время написать против каждой черточки. Вот часы и готовы.

В некоторых городах Средней Азии еще в прошлом веке существовали водяные часы. На ступеньках каменной лестницы стояло друг под другом несколько медных котлов. Верхний котел был наполнен водой, которая медленно переливалась из него во второй котел, из второго в третий и т. д. Служитель, наблюдавший за водяными часами и днем и ночью, громко объявлял каждый час и вывешивал табличку, на которой указывалось, сколько времени прошло от полуночи или от полудня.

Подобно водяным часам делали и песочные. Они состояли из двух расположенных один над другим сосудов, из которых верхний наполняли мелким сухим песком. Песок медленно пересыпался из верхнего сосуда в нижний за определенное время. И до сих пор в некоторых лабораториях и процедурных кабинетах иногда применяют песочные часы. Долгое время песочные часы использовали на кораблях. Песок пересыпался из одной емкости в другую. Вахтенный матрос переворачивал часы и ударом в колокол отмечал прошедшее время. Так как песочные часы были стеклянные, то сохранилось выражение: бить склянки.

У водяных и песочных часов должен был постоянно дежурить человек. А людям хотелось, чтобы часы сами подавали сигнал через определенное время. Греческий философ Платон, живший в IV в. до н. э., изобрел ночные часы — своеобразный водяной будильник. Он состоял из двух вместительных сосудов, расположенных один над другим. В верхний сосуд равномерно поступала вода. Когда она достигала определенного уровня, то под ее давлением открывалась гибкая задвижка в трубке, которой были соединены оба сосуда. При этом в нижнем сосуде воздух сжимался и с силой вырывался через вторую трубу, издавая довольно сильный звук. По сигналу этого будильника ученики Платона собирались на занятия в академию. Подобные часы греки называли клепсидра.

В Китае был изобретен огненный будильник. Медленно тлеющий стержень из опилок, склеенных смолой, укладывали над звонкой продолговатой чашкой, заранее рассчитав, сколько часов он будет гореть. На ниточке, перекинутой через стержень, над чашечкой подвешивали два грузика. Как только огонь доходил до ниточки, она перегорала, грузики падали в чашечку и издавали мелодичный звон.

В середине I в. до н. э. в Греции Ктесибием были изобретены более точные водяные часы. Главной частью их был сосуд, в который равномерно поступала вода. Уровень ее в сосуде постепенно повышался и поднимал легкий поплавок, на котором была укреплена стрелка, указывающая на вращающийся барабан. На последнем были проведены линии, против которых обозначены часы и минуты.

Некоторые водяные часы со стрелкой внешне выглядели иначе. Стрелку укрепляли на торце вала, через который был перекинут шнур с поплавком на одном конце и грузом на другом. Поплавок плавал в сосуде с водой, уровень которой постепенно повышался, так как в него равномерно вливалась вода из другого сосуда. С повышением уровня воды поднимался поплавок, а шнур, перемещаясь, поворачивал вал вместе со стрелкой.

Следует заметить, что прежде, чем изобрести приборы, отсчитывающие секунды, люди обнаружили естественный счетчик, приблизительно соответствующий этой мере времени, — пульс в кровеносных сосудах человека. У здорового взрослого человека он делает приблизительно 60 ударов в минуту, и, следовательно, промежуток между ударами составляет одну секунду. Весьма вероятно, что 60 ударов пульса в минуту послужили поводом для деления минуты на 60 секунд. Но все же вести отсчет секунд, пользуясь пульсом, было неудобно; надо было изобрести прибор, отсчитывающий секунды.

Значительно более точными по сравнению со всеми предшествующими часами стали колесные, а вернее, механические часы. Первое упоминание о них относится к концу XIII в. Первые колесные часы не имели маятника, и поэтому их ход был неточен, они постоянно нуждались в регулировке.

В 1583 г. итальянский ученый Г. Галилей открыл, что время одного качания маятника зависит не от того, как далеко отвести его от положения равновесия, а только от длины самого маятника. Это открытие позволило сконструировать достаточно совершенный прибор. В1612 г. в Праге изготовили часы с маятником. Такие часы были очень точным механизмом и за год могли допустить ошибку не более чем на 1 секунду. Однако и такая точность в наше время уже не удовлетворяла современную науку и технику. Поэтому были сконструированы атомные часы, у которых ошибка в отсчете времени в 100 раз меньше, чем в механических часах с маятником.

Механизм часов с боем (наиболее ранний из известных), XIVв., Италия

Первые механические часы с боем стоили очень дорого. И все- таки ими пользовались в больших городах. Так, в летописи упоминается, что в 1404 г. в Московском кремле были установлены колесные часы. По ночам, когда на башне били часы, по всему городу разносился стук и трезвон. Это сторожа на каждой улице, услышав бой часов, ударяли соответствующее количество раз в подвешенные доски или скороводы.

В XVIII в. на Спасской башне в Кремле были установлены более точные маятниковые часы, приобретенные по приказу Петра I в Голландии.