Фото 1 – слева солнечные часы – календарь индийского храма; справа – старинные английские солнечные часы.
Самое первое осознание размерности времени произошло в Древнем Египте более 3500 лет назад. Наблюдения жрецов за движением «небесной колесницы» бога Солнца – Ра открыло закономерности астрономических циклов планеты Земля.
Принцип работы солнечных часов
Фото 2 – схема простейших солнечных часов.
Фото 3 – солнечные часы в Древнем Египте
Тень от вертикально установленного колышка перемещалась вслед за солнцем ежедневно, удлиняясь и укорачиваясь на одинаковую величину.
Фото 4 - тень обелиска и метки солнечных часов
Служители храмов, отмечая значимость этого открытия, перед входами воздвигали священные обелиски – гномоны.
Фото 5 - обелиск перед египетским храмом
Их тень перемещалась по размеченной окружности. Равномерно нанесенные риски отмеряли равные отрезки времени.
Фото 6 – модель солнечных часов в музее Каира, Египет.
Применяя законы движения Солнца на видимом небосводе, вращение земли вокруг своей оси, лунные циклы, мастера создавали солнечные часы из камня, ценных пород дерева, драгоценных металлов. Гномоны устанавливали в общественных местах: цирках, банях, на площадях.
Фото 7 – Башня Ветров с солнечными часами в Афинах.
Большие солнечные часы на башне Ветров в античных Афинах датируются 1 веком до н.э. Грандиозное сооружение диаметром 8 метров поднималась на двенадцати метровую высоту.
Фото 8 – артефакт часов для отсчета ночного времени.
Гениальное озарение египетских мастеров явило изобретение часов, указывающих время ночью. Два священных прямоугольных бруска с прикрепленными нитями размещали параллельно небесному меридиану, направляя на Полярную звезду. Количество звезд на небе, пересекающих эту ориентированную линию, отмеряло время.
Фото 9 – египетские солнечные часы 13 век.
Недостатками первых примитивных «приборов» времени являлась их существенная погрешность, зависящая от долготы места расположения, работа ограничивалась видимостью солнечного диска над линией горизонта.
Артефакты солнечных часов в эпохи древних цивилизаций Междуречья, Египта, Китая находят при целенаправленных археологических раскопках культурных слоев земли. Механик Ветрувий, живший в эпоху расцвета Римской Империи описал около тридцати различных типов солнечных часов.
Виды солнечных часов
Древние солнечные часы состоят из двух элементов: гномон (указатель) и циферблат. Различают конструкции по ориентировке этих частей друг относительно друга и их внешнему виду.
Полярные солнечные часы с горизонтальным циферблатом – парковые . Гномон ориентирован по оси вращения Земли в направлении Полярной звезды.
Полярные солнечные часы с вертикальным циферблатом
Обычно устанавливаются на южной стене зданий.
Фото 14 – вертикальные солнечные часы и указатель расстояния на верстовом столбе в Петербурге
Экваториальные солнечные часы . Циферблат часов разделен на 24 равные части, расположен параллельно плоскости экватора. В зимнее время, когда солнце находится ниже экватора, время определяется по обратной стороне циферблата. Нумерация отсчета идет против часовой стрелки.
Фото 15 - экваториальные солнечные часы. Испания
Гномон и циферблат расположены полярно, параллельно оси вращения Земли . Недостатком является рабочее состояние конструкции от 7 до 17 часов.
Солнечные часы с вертикальным гномоном – аналемматические. (Аналемма – это кривая линия, соединяющая точки движения Солнца на небосводе в одно и то же время в течение года).
Самые древние аналемматические солнечные часы, датируемые 12 веком до н.э., были обнаружены археологической экспедицией 2011 года на раскопках кургана бронзового века в Донецкой области России.
Фото 16 – схема установки часов из артефактов кургана бронзового века в Донецкой области.
Представляют собой каменную плиту 100 на 70 см, весом более 130 кг. Самые большие солнечные часы Самурат Янтра находятся в индийском городе Джайпур штата Раджастан.
Грандиозное сооружение возведено в 1734 году.
Высота гномона 21,34 м, размеры полукруглых шкал – циферблатов составляет около 15 м, точность показаний не превышает 2 минуты.
Самый высокий обелиск 35 метров установлен на площади Святого Петра в Ватикане. Он был вывезен из Египта императором Калигулой. Четырехгранный шпиль высечен из розового гранита, увенчан бронзовым шаром. Легенда гласит, что в шаре заключен прах Юлия Цезаря.
Фото 19 - обелиск на площади Святого Петра в Ватикане
Экваториальные солнечные часы династии Чжоу, Китай.
Огромный диск из белого мрамора параллелен экватору. На его двух сторонах видны деления циферблата. Железный гномон направлен на ось земного шара. В зависимости от положения Солнца над экватором определялось «зимнее» или «летнее» время. Эти каменные часы из Запретного города в Пекине – олицетворение символа власти и могущества императора.
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.
Первая наука о времени - астрономия. Результаты наблюдений в древних обсерваториях использовались для ведения сельского хозяйства и отправления религиозных обрядов. Однако с развитием ремесел возникла необходимость в измерении коротких промежутков времени. Таким образом человечество пришло к изобретению часов. Процесс был долгим, наполненным напряженным трудом лучших умов.
История часов насчитывает много веков, это старейшее изобретение человечества. От воткнутой в землю палки до сверхточного хронометра - путь длиною в сотни поколений. Если составить рейтинг достижений человеческой цивилизации, то в номинации «великие изобретения» часы окажутся на втором месте после колеса.
Было время, когда людям было достаточно календаря. Но появились ремесла, возникла необходимость в фиксации длительности технологических процессов. Потребовались часы, назначение которых - измерение промежутков времени короче суток. Для этого человек на протяжении веков использовал различные физические процессы. Соответственными были и конструкции, их реализующие.
История часов делится на два больших периода. Первый - длиной в несколько тысячелетий, второй - меньше одного.
1. История возникновения часов, называемых простейшими. К этой категории относятся солнечные, водяные, огневые и песочные приборы. Период заканчивается изучением механических часов домаятникового периода. Это были средневековые куранты.
2. Новая история часов, начинающаяся с изобретения маятника и баланса, ознаменовавшего начало развития классической колебательной хронометрии. Этот период пока
Солнечные часы
Самые древние, дошедшие до нас. Поэтому именно история солнечных часов открывает парад великих изобретений в области хронометрии. Несмотря на кажущуюся простоту, их отличало большое разнообразие конструкций.
В основу положено кажущееся движение Солнца на протяжении суток. Отсчет ведется по тени, отбрасываемой осью. Их использование возможно лишь в солнечный день. Древний Египет имел благоприятные климатические условия для этого. Наибольшее распространение на берегах Нила получили солнечные часы, имевшие вид обелисков. Их устанавливали у входа в храмы. Гномон в виде вертикального обелиска и шкала, нанесенная на земле, - так выглядели древние солнечные часы. Фото, представленное ниже, демонстрирует один из них. До наших дней сохранился один из египетских обелисков, перевезенных в Европу. Гномон высотой 34 метра в настоящее время возвышается на одной из площадей в Риме.
Обычные солнечные часы обладали существенным недостатком. О нем знали, но долго мирились. В разные сезоны, то есть летом и зимой, продолжительность часа была неодинаковой. Но в период, когда господствовали аграрный строй и ремесленные отношения, в точном измерении времен нужды не было. Поэтому солнечные часы благополучно просуществовали до позднего Средневековья.
На смену гномону пришли более прогрессивные конструкции. Усовершенствованные солнечные часы, в которых этот недостаток был устранен, имели шкалы криволинейной формы. Кроме этого усовершенствования, использовались различные варианты исполнения. Так, в Европе были распространены настенные и оконные солнечные часы.
Дальнейшее усовершенствование имело место в 1431 году. Заключалось оно в ориентировании теневой стрелки параллельно земной оси. Такая стрелка называлась полуосью. Теперь тень, вращаясь вокруг полуоси, двигалась равномерно, поворачиваясь за час на 15°. Подобная конструкция позволяла изготовить достаточно точные для своего времени солнечные часы. Фото демонстрирует один из таких приборов, сохранившихся в Китае.
Для правильной установки конструкцию стали снабжать компасом. Появилась возможность использовать часы повсеместно. Удалось изготовить даже переносные модели. С 1445 года солнечные часы стали строить в виде полой полусферы, снабженной стрелкой, тень от которой падала на внутреннюю поверхность.
Поиски альтернативы
Несмотря на то что солнечные часы были удобными и точными, они имели серьезные недостатки объективного характера. Они полностью зависели от погоды, а их функционирование ограничивалось частью суток, заключенной в промежуток между восходом и закатом. В поисках альтернативы ученые стремились найти другие способы измерения отрезков времени. Требовалось, чтобы они не были связаны с наблюдением движения звезд и планет.
Поиски привели к созданию искусственных эталонов времени. Например, это был интервал, необходимый для перетекания или сгорания некоторого определенного количества вещества.
Созданные на этой основе простейшие часы прошли долгий путь развития и совершенствования конструкций, тем самым подготовив почву для создания не только механических часов, но и устройств автоматики.
Клепсидры
За водяными часами закрепилось название «клепсидры», поэтому бытует заблуждение о том, что впервые изобрели их в Греции. В действительности было не так. Самая древняя, очень примитивная клепсидра была найдена в храме Амона в Фебах и хранится в музее Каира.
При создании водяных часов необходимо обеспечить равномерное снижение уровня воды в сосуде при ее истечении через донное калиброванное отверстие. Достигалось это за счет придания сосуду формы конуса, суживающегося ближе ко дну. Получить закономерность, описывающую скорость вытекания жидкости в зависимости от ее уровня и формы емкости, удалось лишь в Средневековье. До этого форма сосуда для водяных часов подбиралась опытным путем. Например, египетская клепсидра, о которой говорилось выше, давала равномерное снижение уровня. Пусть и с некоторой погрешностью.
Поскольку клепсидра не зависела от времени суток и погоды, она максимально отвечала требованиям непрерывного измерения времени. Кроме того, необходимость дальнейшего усовершенствования прибора, добавления различных функций предоставляла простор для полета фантазии конструкторам. Так, клепсидры арабского происхождения представляли собой художественные произведения в сочетании с высокой функциональностью. Они были снабжены дополнительными гидравлическими и пневматическими механизмами: звуковой сигнализатор времени, система ночного освещения.
Не много имен создателей водяных часов сохранила история. Их изготовлением занимались не только в Европе, но и в Китае, в Индии. До нас дошла информация о греческом механике по имени Ктесибий Александрийский, жившем за 150 лет до новой эры. В клепсидрах Ктесибий использовал зубчатые передачи, теоретические разработки которых были выполнены еще Аристотелем.
Огневые часы
Эта группа появилась в начале 13 века. Первыми огневыми часами были тонкие свечи до 1 метра высотой с нанесенными на них метками. Иногда определенные деления оснащали металлическими штырьками, которые, падая на металлическую подставку при выгорании вокруг них воска, издавали отчетливый звук. Такие устройства послужили прообразом будильника.
С появлением прозрачного стекла огневые часы трансформируются в лампадные. На стенке наносилась шкала, по которой, по мере выгорания масла, и определялось время.
Наибольшее распространение такие устройства получили в Китае. Наряду с лампадными в этой стране была распространена другая разновидность огневых часов - фитильные. Можно сказать, что это была тупиковая ветвь.
Песочные часы
Когда они появились на свет, точно не известно. Можно с уверенностью утверждать лишь то, что они не могли появиться раньше изобретения стекла.
Песочные часы представляют собой две прозрачные стеклянные колбы. Через соединительную горловину содержимое пересыпается из верхней колбы в нижнюю. И в наше время все еще можно встретить песочные часы. Фото изображает одну из моделей, стилизованную под старину.
Средневековые мастера при изготовлении приборов украшали песочные часы изысканным декором. Их использовали не только для измерения отрезков времени, но и в качестве украшения интерьера. В домах многих вельмож и сановников можно было увидеть роскошные песочные часы. Фото представляет одну из таких моделей.
В Европу песочные часы попали достаточно поздно - в конце Средневековья, однако распространение их было стремительным. Благодаря простоте, возможности использования в любое время они быстро стали очень популярными.
Один из недостатков песочных часов - довольно короткий отрезок времени, измеряемый без их переворачивания. Не прижились кассеты, составленные из них. Тормозили распространение таких моделей их невысокая точность, а также износ при длительной эксплуатации. Происходило это следующим образом. Калиброванное отверстие в диафрагме между колбами истиралось, увеличиваясь в диаметре, частицы песка - наоборот, дробились, уменьшаясь в размере. Скорость истечения увеличивалась, время - уменьшалось.
Механические часы: предпосылки появления
Потребность в более точном измерении отрезков времени с развитием производства и общественных отношений неуклонно возрастала. Лучшие умы работали над решением этой проблемы.
Изобретение механических часов - эпохальное событие, которое произошло в Средние века, ведь они - самый сложный прибор, созданный в те годы. В свою очередь, это послужило толчком к дальнейшему развитию науки и техники.
Изобретение часов и их совершенствование требовало более совершенного, точного и высокопроизводительного технологического оборудования, новых методов расчета и конструирования. Это стало началом новой эпохи.
Создание механических часов стало возможным с изобретением шпиндельного спуска. Это устройство преобразовывало поступательное движение висящей на веревке гири в колебательное движение взад-вперед часового колеса. Здесь четко прослеживается преемственность - ведь сложные модели клепсидр уже имели и циферблат, и зубчатую передачу, и бой. Нужно было только поменять движущую силу: заменить струю воды тяжелой гирей, с которой проще было обращаться, и добавить спусковое устройство и регулятор хода.
На этой основе были созданы механизмы для башенных часов. Куранты со шпиндельным регулятором вошли в обиход примерно с 1340 года и стали гордостью многих городов и соборов.
Становление классической колебательной хронометрии
История возникновения часов сохранила для потомков имена ученых и изобретателей, которые сделали возможным их создание. Теоретической базой послужило открытие, которое сделал Галилео Галилей, озвучив законы, описывающие колебания маятника. Он же - автор идеи механических маятниковых часов.
Реализовать идею Галилея удалось в 1658 году талантливому голландцу Христиану Гюйгенсу. Он же - автор изобретения балансового регулятора, что позволило создать карманные, а затем и наручные часы. В 1674 году Гюйгенс разработал усовершенствованный регулятор за счет присоединения к колесику-маховику спиральной пружинки в виде волоска.
Другое знаковое изобретение принадлежит часовому мастеру из Нюрнберга по имени Петер Генлейн. Он изобрел заводную пружину, а в 1500 году на ее основе создал карманные часы.
Параллельно происходили изменения внешнего вида. Сначала было достаточно одной стрелки. Но так как часы стали очень точными, они требовали соответствующей индикации. В 1680 году была добавлена минутная стрелка, и циферблат обрел привычный нам вид. В восемнадцатом веке стали устанавливать секундную стрелку. Вначале боковую, а позже она стала центральной.
В семнадцатом веке создание часов было переведено в категорию искусства. Изысканно декорированные корпуса, украшенные эмалью циферблаты, которые к тому времени накрывали стеклом, - все это превращало механизмы в предмет роскоши.
Работа по усовершенствованию и усложнению приборов продолжалась непрерывно. Повышалась точность хода. В начале восемнадцатого века стали использовать в качестве опор для балансира и шестерен камни - рубиновые и сапфировые. Это позволило снизить трение, повысить точность и увеличить запас хода. Появились интересные усложнения - вечный календарь, автоматический завод, указатель запаса хода.
Толчком к развитию маятниковых часов послужило изобретение английского часовщика Клемента. Примерно в 1676 году он разработал якорно-анкерный спуск. Это устройство хорошо подходило к маятниковым часам, которые имели небольшую амплитуду колебаний.
Кварцевые часы
Дальнейшее совершенствование приборов для измерения времени происходило лавинообразно. Развитие электроники и радиотехники подготовило почву для появления кварцевых часов. Их работа основана на пьезоэлектрическом эффекте. Он был обнаружен в 1880 году, но кварцевые часы изготовили лишь в 1937 году. От классических механических вновь созданные кварцевые модели отличались поразительной точностью. Началась эра часов электронных. В чем их особенность?
Кварцевые часы имеют механизм, состоящий из электронного блока и так называемого шагового электродвигателя. Как это работает? Двигатель, получая сигнал от электронного блока, передвигает стрелки. Вместо привычного циферблата в кварцевых часах может использоваться цифровой дисплей. У нас их называют электронными. На Западе - кварцевыми с цифровой индикацией. Сути это не меняет.
Фактически, кварцевые часы - это мини-компьютер. Очень легко добавляются дополнительные функции: секундомер, указатель фаз Луны, календарь, будильник. Цена часов при этом, в отличие от механики, возрастает не так сильно. Это делает их более доступными.
Кварцевые часы очень точные. Их погрешность составляет ±15 секунд/месяц. Корректировать показания приборов достаточно дважды в год.
Настенные электронные часы
Цифровая индикация и компактность - вот отличительная особенность такого рода механизмов. повсеместно используются в качестве интегрированных. Их можно увидеть на приборной доске автомобиля, в мобильном телефоне, в микроволновке и телевизоре.
Как элемент интерьера чаще можно встретить более популярное классическое исполнение, то есть со стрелочной индикацией.
Часы электронные настенные органично вписываются в интерьер в стиле хай-тек, модерн, техно. Они привлекают прежде всего своей функциональностью.
По типу дисплея электронные часы бывают жидкокристаллическими и светодиодными. Последние более функциональны, так как имеют подсветку.
По типу источника питания часы электронные (настенные и настольные) делятся на сетевые, работающие от сети 220В, и батареечные. Более удобны приборы второго типа, так как не требуют наличия поблизости розетки.
Настенные часы с кукушкой
Германские мастера начали изготавливать их с начала восемнадцатого века. Традиционно настенные часы с кукушкой изготавливались из древесины. Богато декорированные резьбой, выполненные в виде домика для птички, они были украшением богатых особняков.
В свое время недорогие модели были популярны в СССР и на постсоветском пространстве. Долгие годы настенные часы с кукушкой марки «Маяк» выпускал завод в российском городе Сердобск. Гирьки в виде еловых шишек, украшенный незамысловатой резьбой домик, бумажные меха звукового механизма - такими запомнились они представителям старшего поколения.
Сейчас классические настенные часы с кукушкой - редкость. Связано это с высокой ценой качественных моделей. Если не принимать во внимание кварцевые поделки азиатских умельцев, изготовленные из пластика, сказочные кукушки кукуют только в домах истинных ценителей часовой экзотики. Точный, сложный механизм, кожаные меха, изысканная резьба на корпусе - все это требует большого объема ручного высококвалифицированного труда. Лишь самые солидные производители могут выпускать такие модели.
Часы-будильник
Это самые распространенные «ходики» в интерьере.
Будильник - первая дополнительная функция, которая была реализована в часах. Запатентован в 1847 году французом Антуаном Редье.
В классическом механическом настольном будильнике звук производится за счет ударов молоточком по металлическим тарелочкам. Электронные модели более мелодичны.
По исполнению будильники разделяются на малогабаритные и крупногабаритные, настольные и дорожные.
Настольные часы-будильник изготавливают с раздельными двигателями для и сигнала. Заводятся они по отдельности.
С появлением кварцевых часов популярность механических будильников упала. Причин тому несколько. с кварцевым механизмом имеют перед классическими механическими приборами ряд преимуществ: они более точные, не требуют ежедневного завода, их легко подобрать под дизайн помещения. Кроме того, они легкие, не так боятся ударов и падений.
Наручные механические часы с будильником обычно называют «сигнал». Подобные модели выпускают немногие фирмы. Так, коллекционерам известна модель под названием «президентский сверчок»
«Сверчок» (по англ. cricket) - под этим названием швейцарская компания Vulcain выпускала наручные часы с функцией будильника. Известны они тем, что их владельцами были американские президенты: Гарри Трумэн, Ричард Никсон и Линдон Джонсон.
История часов для детей
Время - сложная философская категория и одновременно физическая величина, требующая измерения. Человек живет во времени. Уже с детского сада программой обучения и воспитания предусмотрено развитие у детей навыков ориентирования во времени.
Приучать ребенка к пользованию часами можно, как только он усвоил счет. Помогут в этом макеты. Можно совместить часы из картона с распорядком дня, разместив все это для большей наглядности на листе ватмана. Организовать занятия можно с элементами игры, используя для этого загадки с рисунками.
История в возрасте 6-7 лет изучается на тематических занятиях. Материал подавать необходимо так, чтобы вызвать интерес к теме. Детей в доступной форме знакомят с историей часов, их видами в прошлом и настоящем. Затем закрепляют полученные знания. Для этого демонстрируют принцип работы простейших часов - солнечных, водяных и огневых. Эти занятия пробуждают у детей интерес к исследованиям, развивают творческое воображение и любознательность. Они воспитывают бережное отношение ко времени.
В школе, в 5-7 классах, изучается история изобретения часов. Она базируется на знаниях, полученных ребенком на уроках астрономии, истории, географии, физики. Таким образом закрепляется усвоенный материал. Часы, их изобретение и совершенствование рассматриваются как часть истории материальной культуры, достижения которой направлены на удовлетворение потребностей общества. Тему занятия можно сформулировать так: «Изобретения, изменившие историю человечества».
В старших классах целесообразно продолжить изучение часов как аксессуара с точки зрения моды и эстетики интерьера. Важно познакомить детей с часовым этикетом, рассказать об основных принципах подбора Одно из занятий можно посвятить тайм-менеджменту.
История изобретения часов наглядно показывает преемственность поколений, ее изучение - эффективное средство формирования мировоззрения молодого человека.
В солнечный день любой столб отбрасывает тень. Чтобы узнать сколько времени, люди мерили тень шагами. Утром она была длиннее, в полдень становилась совсем коротенькой, а к вечеру опять удлинялась. Столб, которым пользовались как часами, назывался гномоном.
Гномон - солнечные часы, были первыми часами, измерявшими время по длине отбрасываемой тени. У многих народов эти обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца.
Индийские нищенствующие монахи - факиры превратили в часы обыкновенную дорожную палку – посох. Посох этот был восьмигранный. Наверху в каждой грани высверлено отверстие, в которое вставлялась маленькая палочка. Чтобы узнать, который час, факир поднимает свой посох, держа его за шнурок. Тень, падающая от палочки на грань отвесно висящего посоха, показывала время. На грани посоха вырезаны черточки, обозначающие часы. Но зачем нужно столько граней? Казалось бы, достаточно и одной, но дело в том, что в разное время года видимый путь солнца различен. Поэтому и тень, которая во всем зависит от солнца, ведет себя летом и зимой неодинаково. Летом солнце поднимается на небе выше, чем зимой; оттого тень в летний полдень короче, чем в зимний. Вот почему посох сделан многогранным. Каждая грань размечена для одного какого-нибудь времени года и не годится для другого.
Представьте себе древний город Вавилон около 3,5 тысяч лет тому назад Каждый день от восхода до заката Солнца наверху старинной башни, где была обитель верховного божества Эилиля, находился дежурный жрец и наблюдал за движением солнечной тени от вершины столба.
Стоило тени коснуться очередной линии, как он подносил ко рту рог и громко оповещал: «Знайте, свободные и рабы, миновал еще один час после восхода Солнца!»
Из Вавилона солнечные часы разбрелись по миру. Раньше по главной площади древнегреческого города Афины бегали люди-часы и сообщали желающим, который час. Они узнавали время по единственным в городе солнечным часам и за мелкую монету сообщали время. Вавилоняне научили древних греков делить время на равные промежутки - часы. Они же научили греков строить новые солнечные часы - первые часы с циферблатом.
В солнечных часах небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоскости (кадран), разграфленной линиями, - циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона.
Исторические источники считают самым первым упоминанием о солнечных часах сообщение о них в рукописи китайца Чиу-пи периода около 1100 г. до н.э.
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.
Известны более ранние сведения о солнечных часах в Древнем Египте, например, изображение солнечных часов и способа пользования ими на гробнице Сети около 1300 г. до н.э
Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относятся к эпохе правления Тутмоса III – первой половине XV в. до н.э. Египетские гномоны были весьма неточными хронометрическими приборами. Они показывали время правильно лишь дважды в год – в дни весеннего и осеннего равноденствия. Позднее под влиянием греков египтяне стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.
В Средние века солнечные часы могли выглядеть неожиданно. На площади, опираясь на косу стояла скульптура старухи-смерти, а древко ее косы являлось гномоном горизонтальных часов.
Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Кроме горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях.
Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома.
Солнечные часы встречались не только в виде часов, расположенных на открытом воздухе – на земле. колоннах и т.п., но и в виде небольших настольных часов.
Приблизительно в начале XVI в. появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, и их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши. Циферблат этих часов, встречающихся довольно часто в Германии и в Англии, обычно состоит из мозаичной филенки, залитой свинцом. Прозрачная шкала позволяла наблюдать время, не выходя из здания.
Существовали и переносные солнечные часы, но они показывали правильное время, если были верно установлены, т.е.сориентированы.
К первым создателям солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном Региомонтан, работавший в середине XV в. в Нюрнберге. Сочетание солнечных часов с компасом привело к тому, что солнечные часы стало возможным использовать повсеместно и появились их портативные, карманные или дорожные модели.
В 15-16 вв. пользовались карманными солнечными часами. Когда крышку коробочки поднимали, между ней и донцем натягивался шнурок - гномон. На донце - горизонтальный циферблат, а на крышке - вертикальный. Встроенный компас позволял развернуть гномон к северу, а миниатюрный отвес - держать коробочку горизонтально. Тень гномона показывала время сразу на оба циферблата. Специальная бусинка, закрепленная на гномоне, своей тенью отмечала дату года.
В минувшую войну во влажных и жарких дебрях Африки где воевали солдаты, современные механические часы безнадежно ломались. А простые маленькие солнечные часы из пластмассы не боялись ни влаги, ни жары, ни пыли. Для задания правильного положения карманные солнечные часы должны иметь встроенный магнитный компас или сами поворачиваться на север.
Самые большие солнечные часы «Самрат Янгра» имеют длину гномона 27 м и высоту 36 м. Они построены в 1724 г. в Джайпуре, Индия.
Самый современный вариант!
В США запатентованы цифровые солнечные часы, не имеющие подвижных деталей. В зависимости от положения солнца солнечный свет, проходя через фильтры (в виде цифр), высвечивает на табло время с точностью до 10 минут.
На дороге, ведущей из Петербурга в Москву, до сих пор стоят кое-где каменные верстовые столбы, поставленные еще при Екатерине II. На столбе с одной стороны надпись: «от Санкт-Петербурха 22 версты», а с другой - плита с железной треугольной пластинкой посередине и римскими цифрами вокруг. Римские цифры обозначают часы. А стрелки заменяет тень от пластинки. Тень движется, как стрелка часов, и показывает время.
Солнечные часы живы до сих пор, хотя и имеют большой недостаток: ночьюи в пасмурную погоду они бесполезны.