История часов. Когда появились первые механические часы. История создания часов

Фото 1 – башенные часы в г. Зиммере, Бельгия

Когда появились механические часы?

Фото 2 – старинные механические часы

Первое упоминание о механизме отсчета времени найдено в византийском манускрипте конца VI века. В Китае в VIII веке изобретали механические конструкции, повышающие точность хода часов. В Европе первые механические часы появились в IX веке во Франции.

Принцип работы механических часов

Фото 3 – Справа - устройства первых часовых механизмов с маятником. Слева – схема работы деревянного вала от энергии движущегося груза.

Часовые механизмы древности работали по принципу равномерного поворота деревянного вала, на который насажено зубчатое колесо и накручен канат с грузом. Канат опускался под тяжестью груза, зубцы колеса вала, сцепленные с передаточным колесом, приводили в движение стрелки циферблата.

Большие механические часы.

Фото 4 - старейшие башенные часы в Европе – Биг Бен находятся на башне Вестминстерского дворца в Лондоне.

Энергия движущегося вниз груза была основой первых башенных часов. Количество зубьев на колесах рассчитывали так, чтобы полный круг часового колеса отмерял один час времени. Необходимым условием работы механизма было непрерывное поднятие груза вверх после разматывания каната.

Фото 5 - башенные часы, установленные во дворце в Париже.

Так были устроены башенные часы королевского дворца в Париже в 1370 году. Конструкция часового мастера де Вита имела общую высоту более 10 м. Канат с гирей 200 кг равномерно опускался, отмеряя 24 часа.

Фото 6 – голландский физик Гюйгенс с конструкцией часового механизма.

Открытие закона постоянства колебания маятника ученым Галилео Галилеем в 16 веке пригодилось для совершенствования часового механизма. В 1657 году голландский физик Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор точности часов. Ему удалось уменьшить погрешность часов до 10 сек.

Фото 7 - башенные часы на Староместской площади в Праге.

Фото 8 – фрагмент Староместских часов.

Башенные часы на Староместской площади в Праге действуют до настоящего времени. Шедевр чешских мастеров поражает театральным представлением каждого часа. Из двух окошек над циферблатом выезжают двенадцать апостолов. Вступают в действие фигуры Смерти и людей, наглядно показывая суетность бытия и роковую неизбежность жизненного конца. Бой часов заканчивается криком петуха и завершающим благословением фигуры Христа.

Фото 9 – часы конгресса Вашингтон.

Переход к наручным часам символа состоятельности владельца произошел в 1500 году.

Фото 10 - старинные немецкие карманные часы 1503 год.

В Германии изобрели пружинный маятник из закаленной стальной, гибкой ленты.

Фото 11 – часы «Катящийся шар», 1808 год. Английский мастер Уильям Конгрив вместо маятника применил шарик, катящийся по канавкам плоскости. Доходя до конца, шарик перевешивает платформу и движется в обратную сторону.

Результатом стало революционное изменение конструкций, широкий набор функциональных свойств часов.

Фото 12 – часы мастера Томаса Томпиона,1690 год.

Английский часовой мастер Томас Томпион по чертежам Роберта Гука изготовил часы нового поколения для короля Карла II.

Фото 13 – карманные часы.

XVII век принес новый виток совершенствования часового дела.

Прорывом в часовом деле в XVII веке стало применение спирального балансира. Это повысило точность хода часов, открыло возможность совмещения часовой, минутной, секундной стрелок на одном циферблате. Значительно уменьшились размеры механизма. Появились удобные в пользовании карманные часы.

Фото 14 – наручные часы – браслет. Австрия, 19 век.

Идея приспособить их к руке пришла мастеру Пьеру Жаку Дро в 1790 году. Он прикрепил корпус к кожаному ремешку, решив сразу две проблемы:

• быстрого определения времени т.к. часы теперь находились в поле зрения;
• оригинального дополнения к костюму владельца.

Фото 15 – часы мастера Луи Бреге по заказу королевы Неаполитанской. 1810 г.

В 1810 году часовой мастер Луи Бреге изготовил миниатюрные богато украшенные наручные часы для королевы Неаполитанской.

Наручные часы как украшение и чисто женская принадлежность появились в 1911 году.

Мужчины обратили внимание на этот аксессуар благодаря бразильскому воздухоплавателю Альберто Сантос-Дюмону.

Фото 16 – первые мужские наручные часы Картье серии «Santos».

В 1901 году Луи Картье создал для него модель «Santos». А признание и массовое «внедрение» в обиход джентльменов часы получили после Первой Мировой войны.

Механические часы – подарки

Механические часы быстро завоевали популярность среди европейских королевских домов.

Они стали желанными подношениями, предметом восхищения, завораживали миниатюрностью механизма, ошеломляющими функциональными возможностями, оригинальностью украшений.

Уникальные часы «Павлин» мастера Джеймса Кокса были куплены Потемкиным как подарок императрице Екатерины II.

Фото 17 - часы «Павлин» мастера Джеймса Кокса

Каждый час разыгрывался целый спектакль, который начинался с «пробуждения» совы. Она непрерывно двигала головой, лапками, вращала глазами под мелодичный звон колокольчиков. Царственный павлин наклонял головку и распускал хвост, символизирующий лучи солнца. Птица медленно поворачивалась вокруг оси. С этого ракурса серебряная поверхность перьев являла собой ночь. Церемония завершалась криком петуха.

Фото 18 – в прорези шляпки гриба поворачивался часовой диск с цифрами

А время отсчитывали цифры на прорези шляпки самого большого гриба. Вот такой сюрприз.

Каминные часы метр высотой метр были изготовлены в мастерской знаменитого ювелира Карла Фаберже, датируемые 1891 годом.

Фото 19 – каминные часы ювелира Карла Фаберже, 1891 год.

Этот потрясающий подарок от членов царской семьи был заказан к двадцатипятилетнему свадебному юбилею императора Александра III.

Карманные часы были подарены певцу Федору Шаляпину императором Николаем II.

Фото 20 - карманные часы – подарок императора Николая II.

Самые необычные в мире – часы русских умельцев.

Фото 21 – часы с деревянным механизмом умельцев из династии Бронниковых.

Вызывают восторг действующие абсолютно уникальные часы с деревянным механизмом русских умельцев из династии Бронниковых. Каждый элемент конструкции выполнен из разных пород древесины. Стрелочки, циферблат выточены из красного дерева или самшита, оси – из бамбука, корпус и шестеренки – из березы. Часы не имеют мировых аналогов.

Изобретение механических часов приписывается разным лицам. В частности, изобретателем часов называют монаха и математика Герберта Ориякского (930-I003 гг.), который ввел в Европе арабские цифры и счет на абаке. В романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд величает его «известным чернокнижником». Так и было. Герберт (впоследствии папа Сильвестр ТТ) знал больше своих современников, следовательно, он был чернокнижником, за что и был, по-видимому, отравлен. Скорее всего, его часы были водяными. Герберт во время своих поездок по Испании мог знакомиться с принципом действия и устройством различных арабских астрономических приборов и, прежде всего, водяных часов. Совершенно определенно, что в VI в. арабы оснастили часы искусным механизмом, с помощью которого на циферблате каждый час появлялась какая-нибудь кукла. Но водяные часы никогда не показывали точное время. Герберт был автором солнечных часов, изготовленных в 996 г. для города Магдебурга. Однако, ни в одном более позднем источнике нет упоминания о том, что идеи Герберта кто-либо стал развивать после его смерти.

Изобретателями механических часов называют и других лиц. Во всяком случае, схемы первых башенных часов были различными. С течением времени часы стали сложнее. Можно считать, что изобретение и изготовление часов определенным образом способствовали становлению механики. Очевидно, например, что зубчатые колеса столь широко распространились в технике во многом благодаря изобретению часов. Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины. Говорят, что современное машиностроение есть детище от «брака» тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями водяных мельниц и других мощных двигателей.

У китайцев с начала нашей эры были часы (или действующие астрономические модели), которые приводились в движение водяным колесом. Одни из них, созданные между 1088 и 1092 гг., имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол. Однако это приспособление не было настоящим спуском, поскольку вращение колеса определялось главным образом течением воды. Оно весьма отличалось от балансового и шпиндельного спусков европейских часов XIV в. Сколько-нибудь достоверных данных о том, что изобретения Китая повлияли на развитие часовых механизмов в Европе, не имеется, хотя такая возможность и не исключена.

В Европе Виллард де Гонкур описывал (приблизительно в 1250 г.) грубое спусковое устройство, позволявшее фшурке ангела всегда показывать рукой на солнце. Но это опять же мало напоминает шпиндельный спуск.

Равномерность хода механических часов, приводимых в движение подвешенной гирькой, зависит от спуска («сторожка»), который через определенные промежутки времени прерывает движение часового механизма. Происхождение этого устройства еще туманнее, чем в случае подавляющего большинства средневековых изобретений.

В современных механических часах используется пружинный двигатель. В старинных часах двигателем была гиря. И сейчас еще таких часов достаточно. Прототипом первых часов многие считают колодец с воротом. Ворот - это вал, на который намотана веревка: один конец веревки прикреплен к вороту, а к другому привязано ведро. Вращая ворот за рукоятку, вы поднимаете ведро с водой. Но стоит вам упустить ведро, которое вы только что с трудом подняли, как оно стремглав полетит вниз, разматывая веревку и заставляя ворот и рукоятку с бешеной скоростью вращаться. Возможно, что для изобретателя часов с гирей образцом послужил именно колодец с воротом. Ведро напоминает гирю, а вращающаяся рукоятка - стрелку.

Для обеспечения равномерности движения стрелки было придумано приспособление - регулятор. Такой регулятор есть во всех механических часах: и в грузовых, и в пружинных.

Гиря, опускаясь, заставляет вращаться не только вал, но и соединенное с ним зубчатое колесико. Чтобы затормозить вращение этого колесика, рядом с ним расположена ось с двумя лопаточками. Одна лопаточка попадает в какой-то момент между двумя зубцами колесика. Зубец, которому лопаточка мешает пройти, толкает ее вперед. От этого ось поворачивается на полоборота, и нижняя лопаточка застревает между двумя другими зубцами. А для того, чтобы колесику не так-то легко было вращать вертушку, на верхний конец оси насажен брус с двумя грузиками. Заставив гирю вращать вертушку да еще брус с грузиками, можно обеспечить ее медленное и равномерное опускание (небольшими толчками).

Первые часы по сравнению с современными были очень просто и грубо сделаны, и поэтому показывали время не очень точно. У них была только одна стрелка - часовая. Заводить их приходилось по нескольку раз в день, поэтому часовщик должен был жить в башне с часами, чтобы следить за механизмом. Цифры на циферблате показывали от 1 до 24, а не так, как сей-час-до 12. Один час они били после захода солнца, а 24-на заходе следующего дня. В старину началом суток считалась не полночь, как теперь, а время захода солнца. Позже стали размечать циферблат, повторяя цифры от 1 до 12 два раза - для ночи и для дня. Но через некоторое время стали делать часы с привычным сейчас счетом.

Согласно некоторым документам, часы появились в Англии около 1286 г., во Франции - около 1300 г., в Италии - около 1335 г. Известно, что впервые механические часы зарегистрированы в документах в 1320 г. Однако эти первые известные нам часы, кстати, современники Данте Алигьери (башенные часы упоминаются в «Божественной комедии») уже представляли образец высокого мастерства: довольно сложный механизм воспроизводил движение планет и Луны. По мнению Лэндса, механические часы родились около 1250 г. Именно к этому времени относятся первые упоминания о профессии часовщика, а в записях церковных расходов появляется статья, предусматривающая оплату мастеру, ремонтирующему башенные часы. Первоначально их роль сводилась к тому, чтобы созывать своим боем на молитву (что же это за часы без боя?). Появление механических часов вызвало серьезные изменения в жизни людей.

По церковным колоколам горожане распределяли в Париже свой день. Сапожники, обойщики, суконщики, позументщики кончали работу с первым ударом к вечерне. Булочники пекли хлеб до заутрени. Плотники кончали работу с первым ударом большого колокола церкви Нотр-Дам. В восемь часов вечера летом и в семь часов зимой колокола давали сигнал: туши свет. И все поспешно тушили лампы и свечи и ложились спать.

Часы, о которых до нас дошли лишь косвенные сведения, были признанными шедеврами, предметом гордости церквей и монастырей. Так, до нашего времени дожил часовой механизм собора в Солсбери, построенный в 1386г. Он состоит из двух серий колес, приводимых в движение гирями: одной для указания времени, другой для боя. Самые старые документы о механических часах, содержащие описание и чертеж, опубликованы в одиннадцати различных рукописях, одна из которых принадлежит создателю часов профессору астрономии и медицины Джованни де Донди из Падуи. Он закончил сооружение часов в 1364 г. после 16 лет труда.

Одни из первых появились башенные часы в Англии (1286 г.). Король Эдуард Первый велел поставить большие часы на Вестминстерской башне в Лондоне, над зданием парламента. Это высокая четырехугольная башня с остроконечным куполом, которая возвышается над всеми окрестными зданиями, как великан над карликами. Триста шестьдесят ступеней ведут наверх к Большому Тому - так прозвали англичане свои первые часы. Четыре века подряд Большой Том без устали отбивал время. В туманные лондонские дни старая башня как маяк среди моря рассылала во все стороны свои глухие тревожные сигналы. Потом место Большого Тома заняли другие часы - Большой Бен.

Вскоре появились и в других городах Европы башенные часы. Карл Пятый, король Франции, выписал из Бургундии часового мастера Генриха де Вика, которому поручил поставить часы на башне королевского дворца в Париже. Восемь лет работал над постройкой часов мастер. За то, что он присматривал потом за часами, ему было положено жалованье - шесть су в день - и отведено помещение в той же башне, где находились часы.

Через несколько лет другой мастер - француз Жан Жуванс построил часы для одного из королевских замков. На них имеется надпись: «Карл Пятый, король Франции, поставил меня с помощью Жана Жуванса в лето тысяча триста восьмидесятое» Жан Жуванс и Генрих де Вик-вот немногие из первых часовщиков, имена которых дошли до нас.

Карманные часы

Около 1500 г., наконец, появились карманные часы. Изобрел их часовой мастер немецкого города Нюрнберга Петер Генлсйн. Говорили, что он еще мальчиком удивлял всех своими способностями. И в самом деле, задача была под силу только очень способному человеку.

Самая большая трудность была в том, чтобы заменить гири каким-нибудь другим двигателем. Петер Генлейн приспособил для этого пружину. В глубине механизма карманных часов размещается круглая плоская коробочка, сделанная из латуни. Это «барабан», домик, в котором помещается двигатель часов -пружина. Один конец пружины - внутренний - неподвижен; он прикреплен к оси, на которой сидит барабан. Другой - наружный - прикреплен к стенке барабана. Чтобы завести часы, надо вращать барабан и тем самым закручивать пружину. Как только мы предоставили пружину самой себе, она начинает разворачиваться, наружный кончик ее возвращается на прежнее место, а вместе с ним и барабан делает столько же оборотов назад, сколько раньше сделал вперед. Несколько зубчатых колесиков передают вращение барабана стрелкам - так же, как в часах с гирей. Для того чтобы замедлить разворачивание пружины, Петер Генлейн воспользовался примерно таким же механизмом, какой делали в больших часах.

Стрелка была только одна. Часового стекла не было. Над каждой цифрой - шишечка, для того чтобы в темноте можно было узнать, который час. Шишечки нужны были еще вот почему. В старину считалось очень невежливым смотреть на часы, находясь в гостях. Если вы взглянете на часы, хозяева могут подумать, что они вам надоели. Поэтому, когда гость собирался уходить, он опускал руку в карман своего камзола и незаметно нащупывал стрелку и шишечку, около которой она стояла. У первых карманных часов стекла не было. Оно появилось только в начале XVII в. Головка часов сначала служила только для подвешивания, а заводили часы не головкой, а ключом.

Первые карманные часы были названы нюренбергскими яйцами, хотя на самом деле они имели форму не яйца, а круглой коробочки. Но очень скоро часам стали придавать самую разнообразную форму. Тут были и звезды, и бабочки, и книги, и сердца, и лилии, и желуди, и кресты, и мертвые головы. Часы эти были часто украшены миниатюрными картинами, эмалью, драгоценными камнями. Такие красивые игрушки жаль было прятать в карман, и поэтому их стали носить па шее, па груди и даже на животе. Некоторые щеголи носили двое часов - золотые и серебряные, чтобы все видели, как они богаты. Носить часы в кармане считалось неприличным.

Часовые мастера настолько виртуозно и искусно выполняли свою работу, что им удавалось делать совсем крошечные часики, которые носили в виде серег или вместо камня в перстне. У королевы датской, которая вышла замуж за английского короля Якова Первого, было кольцо со вделанными в него часиками. Эти часики отбивали время, но не с помощью колокольчика, а маленьким молоточком, который тихонько ударял по пальцу. Удивительно, какие чудесные вещи вылупились из грубых ню-ренбергских яиц! Сколько искусства нужно было, чтобы сделать такой перстень! Ведь в то время вся работа производилась руками.

Сейчас, когда часы изготовливают машинным способом, мастерам приходится только собирать отдельные части, изго-товленные машинами. В их распоряжении всевозможные токарные станочки, машинки для нарезания зубцов и т.д. Не мудрено, что часы сейчас дешевы и доступны всем. Но 400-500 лет назад сделать часы более или менее хорошие было нелегко, и часы стоили очень дорого.

Карманные часы с боем были не всегда удобны. Они били каждые полчаса, и звон их, говорят, мешал разговору. Возможно, что именно поэтому они вышли из употребления. Позже двум английским часовщикам удалось сделать часы, которые били только тогда, когда нажимали головку.

Особенно ценились «часы с репетицией» работы знаменитого Бреге (Abraham Louis Breguet) родом из Швейцарии. При нажатии на головку, раздавался необыкновенно мелодичный звон. Маленькие молоточки отбивают сначала часы, потом четверти и, наконец, минуты. Невольно вам начинает казаться, что этот тихий, печальный звон доносится откуда-то из другой страны, с колоколен сказочного города, от которого вас отделяет только золотая крышка часов.

Луи Бреге (иногда пишут Брегет) (1747-1823 гг.), один из представителей знаменитой французской семьи, был выдающимся часовщиком. За свое мастерство и большие заслуги в усовершенствовании часовых механизмов он был избран членом Па-рижской Академии наук. Бреге создал лучшие для своего времени хронометры и ряд точных физических приборов. Часы его работы описаны А.С. Пушкиным в «Евгении Онегине»

Современный механизм завода часов и перевода стрелок был изобретен только в 1835 г. парижским часовщиком Раймондом Берто.

Главные московские часы

В старой Москве тоже был свой Большой Том - часы на Спасской башне в Кремле. Первые московские часы были изготовлены монахом Лазарем Сербиным в 1404 г. по заказу князя Владимира Дмитриевича, сына Дмитрия Донского. Этот инок прибыл в Москву с Афона, где находилось несколько православных монастырей, распространявших византийскую культуру среди славян. Часы были установлены на одной из башенок белокаменного Кремля, недалеко от того места, где сейчас находится Благовещенский собор. Они эти были устроены особенным образом. Обыкновенно в часах вращается стрелка, а циферблат остается неподвижным. Тут было наоборот: циферблат вращался, а неподвижной оставалась стрелка. Да и стрелка была диковинная: в виде маленького солнца с лучами, которое было укреплено на стене над циферблатом. В довершение всего, на циферблате было обозначено не двенадцать часов, как обычно, а целых семнадцать. Как же это москвичи считали время по таким странным часам?

Ответ на это мы находим в записках путешественников. Вот что пишет о часах Спасской башни путешественник Мейерберг:

«Они показывают часы дня от восхождения до заката сол-нечного... Русские разделяют сутки на двадцать четыре часа, но считают часы по присутствию или отсутствию солнца, так что при восхождении оного часы бьют один, потом продолжают бить до самого заката. После этого начинают счет с первого ночного часа вплоть до наступления дня... Когда бывают самые долгие дни, часы показывают и бьют до семнадцати, и тогда ночь продолжается семь часов».

Вот какой сложный был тогда счет времени! Не мудрено, что за часами требовался постоянный присмотр. Когда часовщик, живший в башне, бывал навеселе, часы показывали неверное время, сбивая с толку купцов в торговых рядах и писарей в приказных канцеляриях. По ночам, когда на Спасской башне били часы, по всему городу начинался стук и трезвон.

«На всякой улице, - говорит Мейерберг, - поставлены сторожа, которые каждую ночь, узнавая время по бою часов, столько же раз колотят в сточные желоба или в доски, чтобы стук этот давал знать об их бдительности шатающимся по ночам негодяям».

Часы Лазаря Сербина долгое время были единственными не только в Москве, но и во всей Руси. В 1435 г. появились часы в Великом Новгороде. Несколько позже, в 1476 г., часы установили в Святогорском монастыре города Пскова. Самые древние из дошедших до нас часов - часы Соловецкого монастыря - из-готовлены в 1539 г. новгородским мастером Семеном Часови-ком. Механизм, сделанный Семеном Часовиком, был железный, кованый.

На Спасской башне (бывшей Фроловской) часы установили в 1625 г., когда английский мастер Христофор Головей надстроил ее шатром, Bin/три которого разместил часовой механизм. В работе принимали участие и русские мастера: поморские крестьяне Ждан, его сын Шумило Жданов и внук Алексей Шумилов.

В 1702 г. Петр I закупил в Голландии трое башенных часов, одни из них доставили в Москву. В 1706 г. они были установлены на спасской башне и пущены в ход кузнецом Никифором Яковлевым. Часы имели циферблат с 12-часовым делением. Первоначально куранты играли мелодию гимна «Коль славен...». С 1706 по 1815 г. эти часы неоднократно ремонтировались русскими мастерами Семеном Ивановым, Яковом Лебедевым и др.

В 1851-1852 гг. износившийся механизм был разобран и вместо него фирма братьев Бутеноп установила новые часы. Появились четыре циферблата и минутные стрелки, механизм стал иметь четыре заводных вала. Часы благополучно проработали почти полтора века и продолжают отмерять московское время. Диаметр циферблатов 6,2 м, длина минутных стрелок -3,27 м, часовых - 2,97 м. Масса каждой стрелки около 60 кг, а масса всего механизма составляет 25 т. Раньше было 33 колокола, сейчас - 10.

Первый раз Кремлевские куранты прозвучали в эфире 20 февраля 1926 г. До этого в течение почти двух лет по радио звучали колокола часов с башни Вестминстерского аббатства в Лондоне.

И. П. Кулибин и его часы

Гениальный русский изобретатель и конструктор Иван Петрович Кулибин (1735-1818 гг.) смастерил часы в виде гусиного яйца, которые били часы, половины и четверти. Каждый час в середине яйца растворялись двери. В глубине появлялись маленькие фигурки. После представления играли куранты, и двери закрывались.

У Ивана Петровича Кулибина было много замечательных изобретений. Толпы народа стекались в Таврический сад в Пе-тербурге посмотреть на выставленную там большую модель кулибинского одноарочного моста, который должен был одной громадной дугой соединить оба берега Невы. А кулибинский семафорный телеграф был наряду с телеграфом француза Шаппа одной из самых удачных попыток построить, как тогда говорили, «дальноизвещающую машину».

Его «машинное судно», которое шло против течения под действием силы самого течения, блестяще выдержало испытание и на Неве и на Волге. Ялик с двумя гребцами едва поспевал за «машинным судном», которое везло груз в четыре тысячи пудов.

Единственное, что удалось Кулибину осуществить за всю его долгую жизнь, - это несколько игрушек да еще зеркальные фонари для карет и прибор для открывания окон в дворцовых коридорах.

Если бы Кулибин родился где-нибудь в Америке или в Англии, он был бы сейчас так же знаменит во всем мире, как Фулыпон и Аркрайт. Но Кулибин родился и вырос при крепостном строе.

Маятник и часы

Галилео Галилею (1564-1642 гг.) показалось, что качания лампады в соборе продолжаются всегда одинаковое время. Постепенно качания становились все меньше и меньше, пока лампада не успокаивались совсем, но и при меньшем размахе время качания было одно и то же. Время он определял по ударам пульса. Позже Галилей проверил свое наблюдение. Он заметил, что все маятники - грузики на нитке - совершают свои качания в одно и то же время, если длина нитки одна и та же. Чем короче была нитка, тем меньше времени продолжалось каждое качание. Можно сделать такой маятник, каждое качание которого - вправо и влево - будет продолжаться ровно секунду. Для этого нитка должна быть длиной около метра. В результате этих наблюдений (1583-1595 гг.) Галилей сделал вывод, что можно сделать точные часы. Нужно было бы приспособить маятник к часам, сделать так, чтобы маятник регулировал ход часов. Однако, построить такие часы не удалось ни Галилею, ни его старшему сыну.

Эту задачу удалось решить к 1656 г. другому знаменитому ученому-голландцу Христиану Гюйгенсу (1629-1695 гг.), механику, физику и математику. Сведения о работах Галилея и его сына он, по всей вероятности, получил от своего отца, Константина Гюйгенса, который был послом Голландии во Франции. В это же время в Париже находился сын Галилея.

Устройство стенных часов с маятником совсем не так сложно. В корпусе находятся гиря и барабан, на который намотана веревка. Вместе с барабаном вращается зубчатое колесо. Это первое колесо вращает маленькую шестеренку, а вместе с ней - часовое колесо, которое сидит на одной с ней оси. Называется это колесо часовым потому, что к нему прикреплена часовая стрелка. Часовое колесо вращает вторую шестеренку, а вместе с ней и ходовое колесо. Это устройство было известно еще до Галилея и Гюйгенса. Разница в том, что здесь нет вертушки и балансира, а вместо них имеется другое приспособление, которое задерживает ходовое колесо и не дает гире чересчур быстро опускаться. Наверху над ходовым колесом есть изогнутая пластинка, напоминающая якорь. Она и называется якорем. Якорь все время качается вместе с маятником, который подвешен позади механизма. Положим, что левый крючок якоря застрял между зубцами ходового колеса. На мгновение оно остановится. Но сейчас же гиря сделает свое дело и заставит ходовое колесо оттолкнуть от себя крючок, который ему мешает. От этого толчка крючок поднимется и пропустит один зубец колеса. Но от этого же толчка маятник качнется влево, а правый крючок якоря опустится и опять застопорит ходовое колесо.

Изобрел их часовой мастер из немецкого города Нюрнберга Петер Генлейн .

Он заменил в своем механизме гири на пружину. Пружина, как ее ни скручивай, всегда стремится раскрутиться. Этим свойством и воспользовался Петер Генлейн . Внутри карманных часов расположен механизм. В нем есть плоская коробочка — это домик, в котором находится пружина. Один конец ее — внутренний — неподвижный. Другой — наружный — прикреплен к стенке домика или барабана.

Когда механические часы заводят, то вращают барабан и пружина скручивается, наружный кончик описывает круги. Как только пружину закрутили, она начинает раскручиваться и постепенно возвращается на прежнее место.

Зубчатые колесики передают вращение стрелкам часов. В карманных часах, изобретенных Генлейном , была только одна стрелка. Стекла не было совсем. А над каждой цифрой располагался бугорок — так можно было на ощупь определить, который час. Ведь в старину считалось крайне невежливым смотреть на часы, находясь, например, в гостях. Поэтому, когда гость собирался уходить, он нащупывал часы в кармане своего камзола и определял время.

Минутная стрелка появилась на часах около 1700 года. А секундная — спустя еще шестьдесят лет . Почему? В старину не было необходимости в точном измерении времени, поэтому вполне обходились часами с одной стрелкой. Но годы шли. Развивалась торговля. Уходили в плавание корабли. Между городами прокладывались дороги. В городах открывались мануфактуры. Жизнь становилась все более торопливой и деловой. Люди научились дорожить своим временем.

В XVIII веке на часах появилась минутная стрелка, а позже и секундная.

Часовое стекло появилось только в XVII веке. Заводили карманные часы ключом.

Первые карманные часы назывались «нюрнбергскими яйцами» , хотя на самом деле они были мало похожи на яйца. У них были круглые коробочки. Потом часам стали придавать самые причудливые формы. Были часы в виде бабочек, звездочек, сердца, желудя, креста и прочее.

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

Первое упоминание о так называемых механических часах ученые нашли в древних византийских текстах - оно относится к 578 году.

Конструкции первых механических часов была простой. Гири на веревке, намотанной на
горизонтальный вал, опускались и двигали стрелки с помощью зубчатых колес.

Революцию в определении времени совершили механические часы. Их усовершенствовали в течение пяти веков.

Сам часовой механизм был очень большим, поэтому первые часы помещали на башнях. В XI в. в Западной Европе появились башенные железные механические часы с одной стрелкой и с колокольным боем, приводившиеся в движение массивной гирей. С восходом Солнца их ставили на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колёс, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.

В 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, эти часы каждый час били в колокол

Часы Страсбурского собора были чудом средневековой техники. Они были установлены в 1354 г. и несколько позже соединены с колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кроме циферблата со стрелкой размешался еще целый планетарий: врашаюшееся звёздное небо, календарь и зодиак с перемещающимися по нему планетами. У часов не было еще точного маятникового регулирования хода, и их приходилось периодически поправлять по солнечным часам.

В 1510 году немецкий механик Генлайн приспособил к часовому механизму стальную пружину и сделал первые карманные часы. Они имели округлую форму, футляр был украшен затейливым орнаментом, отчего такие часы получили название "нюренбергские яйца". Состоятельные люди обзавелись такими маленькими часиками со множеством колёсиков, их можно было носить в кошельке.

Введение пружинного привода в начале XVI в. существенно расширило возможности использования механических часов. Этот вид привода до сих пор преобладает у массовых часов.

Затем был изобретен маятник. Следующим шагом вперед стал анкерный механизм. В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс, изучив свойства маятника, изготовил механические часы с маятником.

Он предложил использовать в качестве регулятора колебаний крутильный маятник – балансир со спиралью. Маятник, раскачиваясь вправо и влево, не позволяя колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем на один зубчик. Позднее были изобретены часы с минутной и секундной стрелками. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.

Современный вариант часов с гирями и маятником.

К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор полдьзовались песочными часами – «склянками». Морские часы были изготовлены в 18 веке йоркширским столяром Дж. Харрисоном. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.