 |
|
Солнечные
часы |
Солнечные часы с передвижным
по высоте «полюсом», компасом и шкалами с минутным делением были простым и
надежным указателем солнечного времени, но страдали и некоторыми серьезными
недостатками. Их работа была связана с солнечной погодой и с ограниченным
периодом работы — между восходом и заходом Солнца. Нет сомнений, что это было
одной из причин того, что уже древние культурные народы стали изыскивать иные
пути измерения времени, не связанные с наблюдением небесных тел. Поэтому новые
приборы для измерения времени принципиально отличались от солнечных часов.
В то время как единица
времени по солнечным часам выводилась из вращения Земли и ее движения вокруг
Солнца, а для звездных — из видимого движения звезд, для хронометрических
приборов (жидкостных, песочных, воздушных, огневых и др.) надо было создать
искусственный эталон единицы времени, например, в виде интервала времени, необходимого
для вытекания или сгорания определенного количества вещества в хронометрическом
устройстве.
Подобно солнечным
часам, и эта группа простейших часов прошла долгий путь развития,
сопровождавшийся возникновением интересных принципов действия и конструктивных
элементов. Некоторые из них, например зубчатые передачи, ролики, цепные
подвески и гири, нашли применение в последующей эре хронометрии — эре
механических часов. Это относится главным образом к водяным часам, которые
после солнечных часов занимали второе место по количеству и были самыми важными
в этой группе простейших часов.
 |
| Водяные часы |
В литературе часто
говорится о водяных часах как о «клепсидрах». Это наименование происходит от
сочетания двух греческих слов klepto — брать и udor — вода. Судя по греческому
наименованию этих часов, можно было бы ошибочно считать, что именно Греция
является колыбелью водяных часов. Однако дело обстоит вовсе не так. В
значительно более примитивном виде водяные часы были известны уже египтянам и
некоторым культурным народам Дальнего Востока. Греческое происхождение
наименования водяных часов свидетельствует о том, что в Древней Греции они как
бы «обжились», стали считаться сугубо греческим предметом и что именно греки
сделали многое для усовершенствования этих часов.
Представляется, что
простейшими водяными часами были китайские и индийские часы этого рода. Они
имели форму полусферической чаши с небольшим отверстием в дне, через которое
медленно вытекала вода. Эти водяные часы, способные измерять продолжительность
интервалов времени между моментом помещения чаши на водную поверхность и ее
погружением в воду, были, собственно говоря, аналогией одного из типов песочных
часов.
В Индии водяные часы
под названием «яла-янтра» были известны по меньшей мере за 300 лет до нашей
эры. Это были преимущественно часы «истечения» с небольшим отверстием в дне.
Сначала при восходе Солнца заполняли эти часы водой, которая затем вытекала,
так что до вечера процесс заполнения и истечения воды повторялся пять-шесть
раз.
Первыми, кто
пользовался водяными часами, были египтяне, и у них сохранились, по всей
вероятности, самые старые водяные часы в мире. Это были часы «истечения», относящиеся
к эпохе владычества Аменхотепа III (1414—1375 гг. до н. э.), хранящиеся в
музейных коллекциях в Каире. Они были обнаружены в 1940 г. в храме Аммона в
восточных Фебах. На внутренней поверхности их алебастрового корпуса наколами
обозначено 12 часовых шкал для измерения времени в соответствующих месяцах.
Сосуд заполняли до самого верха водой, которая затем вытекала через небольшое
придонное отверстие.
Египтянам были известны
разновидности таких часов с поступлением и с вытеканием воды. Об этом сохранились
довольно детальные сообщения в обнаруженных папирусах. В них имеются и данные о
шкалах, выгравированных на корпусах таких часов. Основной единицей для шкал
была мера в палец (палец равен 1/4 ладони или 1/28 локтя, т. е. 38,75 мм).
Шкала обычно имела 12 пальцев. Отсюда можно сравнительно легко судить об общем
размере таких часов.
Египетские «приточные»
водяные часы были несколько сложнее аналогичных часов восточного происхождения.
Обычно они имели форму цилиндра с 12-часовой шкалой на внутренней поверхности.
Часовой сосуд заполнялся водой, поступающей по каплям из специального сопла.
Некоторые подобные часы имели поплавок, который после повышения уровня воды до
определенной степени открывал выпускной кран.
У большинства античных
культур длина дневных и ночных часов изменялась в зависимости от сезонов года.
Напомним, что вавилоняне делили день на 12 часов, и длина этих часов зависела
от времени между восходом и заходом Солнца. Измерение часов неодинаковой длины
с помощью часов «втечения» или «истечения» было довольно трудным делом. Эти
часы должны были иметь много шкал или специальные устройства для регулирования
поступления или истечения воды. Один из таких возможных способов несколько лет
назад описал в своей книге «История современной астрономии» Бэйлли. Основой
этого способа было использование конического корректирующего элемента,
задвигаемого в полость конического конуса «часов истечения». Изменением
положения корректировочного элемента изменяли уровень воды в полости, а этим —
и скорости течения жидкости и понижения уровня жидкости на часовой шкале.
Арабские, индийские и
китайские водяные часы, созданные до нашей эры, были весьма примитивны. И все
же древние египетские астрономы сумели с помощью таких часов измерить с
приемлемой точностью диаметр Солнца. Их измерение исходило из простого метода —
сравнения количества воды, истекшей из водяных часов за период одного оборота
Земли, с водой, истекшей за время прохождения кажущегося диаметра Солнца через
горизонт. Для полноты нужно добавить, что указанный метод приемлем лишь в тех
местах, где Солнце заходит перпендикулярно горизонту, что относится к
территории Египта, находящейся к югу от тропика Рака, но не относится к
европейским странам.
Наличие водяных часов,
не связанное с египетским влиянием, известно и у других древних культур.
Примерно около 650 г.
до н. э. ассирийцы строили конические водяные часы с круглыми концентрическими
временными шкалами, с диапазоном от 2 до 24 ч.
Эмпедокл из Акраганта
упомянул примерно в 450 г. до н. э. о водяных часах, предназначенных для
измерения времени, представляемого ораторам во время судебных процессов.
Водяные часы древних ораторов были, по существу, большими амфорами, внутренняя
поверхность которых имела форму, образованную вращением параболы или эллипсоида.
В такой амфоре высотой около 1 м и шириной несколько более 40 см находилось при
ее заполнении около 1 гл воды. При диаметре отверстия истечения в 1,4 мм
требовалось почти 10 ч на полное опорожнение сосуда. Время, истекшее после
начала истечения воды, указывалось на шкале, имевшейся на поплавке. Поплавок
опускался в амфоре равномерно, поскольку уменьшение скорости истечения
компенсировалось уменьшающимся внутренним диаметром сосуда.
Роль водяных часов
бывала различной. Военный историк Айнаяс, писавший около 360 г. до н. э.,
упоминает о том, что с помощью водяных часов измерялась продолжительность
ночных дозоров.
Простая форма первых
водяных часов постепенно обогащалась новыми элементами. То, что «клепсидра» не
зависела от света Солнца, сделало из водяных часов прибор, пригодный для
непрерывного измерения времени и днем, и ночью. Отсюда вытекали и различные
стремления к изобретению остроумных гидравлико-пневматических механизмов для
звуковой сигнализации о времени, для освещения часов ночью и т. д. Такие элементы
можно найти у целого ряда водяных часов арабского происхождения, о
проникновении которых в Китай есть упоминание уже от 202 г. до н. э. в труде
Чау-ли.
Старинные
механические часы: история возникновения
 |
| Старинные механические часы |
В настоящее время,
обстоятельство и точная дата появления первых механических часов остается темой
дискуссий ученых. Большинство историков считает, что механические часы были
изготовлены Гербертом из Оверни в десятом веке. Но все же о старинных часах,
изготовленных Гербертом, не известно ничего конкретного.
Антикварные старинные
часы механического типа пришли к нам из тринадцатого-четырнадцатого веков.
Первые механические часы были изготовлены приблизительно в 1300 году во
Франции. Но все же, если говорить о непрерывной практике изготовления
механических часов, то можно с точностью утверждать, что она началась в
четырнадцатом веке в Италии. Первым письменным источником, в котором
упоминаются механические часы, является «Божественная комедия», написанная в
период между 1319 и 1321 годами.
Старинные механические
часы еще не имели циферблата и могли только издавать звуковой сигнал по
истечению определенного отрезка времени. Они представляли собой своеобразный
колокол, по которому наносились удары с определенной регулярностью. Немного
позже такие ударные устройства получили вид фигурок животных или людей, которые
в определенное время ударяли в колокол. В это время во многих европейских
городах появились старинные механические часы, которые достаточно точно
показывали время. Башенные механические часы стали достойным дополнением
архитектуры соборов, расположенных в десятках городов. В
пятнадцатом-шестнадцатом веках практически во всех европейских странах
появились механические башенные часы.
Часовым искусством
интересовались многие ученые-гуманисты, а к механическим часам начинали
проявлять внимание даже некоторые коронованные особы. Карл V, император Римской
империи, был самым настоящим мастером часового дела.
Первые механические
часы на Руси были установлены в 1404 году в Кремле. Эти старинные часы
представляли собой вращающийся циферблат, имеющий одну неподвижную стрелку.
Постепенно механические часы начала появляться во многих русских городах.
Старинные механизмы были слишком громоздкими для изготовления часов
индивидуального использования. В четырнадцатом-пятнадцатом веке изготавливались
часы, которые не отвечали требованиям эстетического вкуса, так как они имели
слишком большие движущие колеса, которые практически всегда выступали за раму.
В середине пятнадцатого
века в Италии начали изготавливать часы, которые приводились в действие при
помощи пружины. Эта конструкция позволила начать изготовление часовых
механизмов гораздо меньших размеров. Самые ценные антикварные старинные часы
были изготовлены в шестнадцатом веке нюренбергским механиком Петером Генлейном,
который впервые изготовил портативные механические часы.
Песочные
часы
 |
| Песочные часы |
Дата возникновения
первых песочных часов неизвестна. Однако по сохранившимся данным можно
полагать, что принцип песочных часов был известен в Азии значительно раньше
начала нашего летоисчисления Упоминания о часах бутылочного типа, по всей вероятности
песочных часах, имеются уже со времен Архимеда. Античный Рим не имел упоминаний
о песочных часах. Римляне, правда, умели изготовлять стекло, но в их стекле
было очень много загрязнений, так что оно было непрозрачным.
Западноевропейские
страны стали иметь дело с песочными часами, по-видимому, лишь в конце
средневековья. 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.
Производство стеклянных
колб для песочных часов было возможно благодаря известной уже производственной
технологии прозрачного стекла и его формования в полые сферические колбы. В
суженное горлышко в месте стыка обеих колб после заполнения песком вкладывалась
небольшая горизонтальная металлическая диафрагма с отверстием, регулирующая
количество и скорость пересыпания зернышек песка.
Место стыка
перевязывалось плотной ниткой и закреплялось смолой. 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.
Точность песочных часов
зависела также от формы колб, от гладкости их внутренних стенок, от
равномерности прохождения песка через регулирующую диафрагму в горлышке, но
прежде всего – от равномерной зернистости и сыпучести данного песка. В этом
отношении самые лучшие результаты давали колбы, заполненные свинцовым песком,
зернистость которого бывала более равномерной. Свинцовый песок отличался также
тем, что при долгом использовании он меньше, чем другие виды песка, нарушал
гладкость внутренних стенок стеклянной колбы.
Как и огневые часы,
песочные часы никогда не достигали точности солнечных часов. Кроме того, при
длительном пользовании такими часами их точность изменялась, поскольку зерна
песка постепенно дробились на более тонкие, а отверстие в середине диафрагмы
постепенно истиралось и увеличивалось, так что скорость прохождения песка через
них становилась большей.
Чтобы конкурировать с
механическими часами и при измерении длинных интервалов времени или даже при
непрерывном измерении времени, в XVII и XVIII вв. главным образом в Нюрнберге и
в Аугсбурге начали изготовлять песочные часы с четырьмя системами колб в одном
футляре. Некоторые изготовители в первой половине XVII в. применяли хитроумное
устройство для переворачивания часов. Математик Де ля Хире изготовил песочные
часы для измерения секундных интервалов, а астроном Тихо Браге пытался заменить
песок ртутью.
Автоматическое
опрокидывание песочных часов было проблемой, привлекавшей внимание многих
математиков и физиков. Стефан Фарфлер из Альтдорфа использовал для своих часов,
построенных им во второй половине XVII в., пружинный механизм.
Другое решение этой
проблемы, учитывающее изменение положения центра тяжести при пересыпании песка,
изображено на рисунке Лани в книге «Inventione nuove», изданной в 1670 г.
Француз Гроллье де Сервье из Лиона, автор многих других замечательных приборов,
живший примерно на 100 лет позднее, создал автоматическое опрокидывающее
устройство, пригодное для песочных часов. Много своеобразных решений этого рода
появилось в Германии.
Стремление к изысканию
новых более совершенных видов часов, способных конкурировать с механическими
часами, описано в литературе, посвященной теории и практическому изготовлению
хронометрических приборов. Наряду с уже упомянутыми книгами Архангело Марии
Ради и известным трудом Шотта «Technica curiosa» подобную книгу написал
итальянец Доменико Мартинелли, которую он назвал «Horologi elementari». В этой
книге он описывает не только водяные и огневые часы, но и пневматические часы,
приводимые небольшим мехом – элементом
Несмотря на то что
механизмы для автоматического опрокидывания песочных часов не дали ожидаемого
результата, все же эти часы благодаря своей форме и простоте работы сохранили
некоторое значение вплоть до последнего времени, например, ими пользовались
телефонные станции для учета времени коротких телефонных разговоров, в залах
судебных заседаний и для некоторых нужд в домашнем хозяйстве.
В качестве одной из
ипостасей Уробороса песочные часы присутствуют в лаборатории алхимика.
"В моем начале заложен мой
конец"
Почему,
Уроборос?
Баллада (отрывок)
Пять коней подарил мне мой друг Люцифер
И одно золотое с рубином кольцо,
Чтобы мог я спускаться в глубины пещер
И увидеть небес молодое лицо.
Много звездных ночей, много солнечных дней
Я скитался, не зная скитаньям конца.
Я смеялся порывам могучих коней
И игре моего золотого кольца.
Кони фыркали, били копытом, маня
Понестись на широком пространстве земном.
И я верил, что солнце зажглось для меня,
Просияв, как рубин на кольце золотом…