Занимательная история мер измерений, или Какого роста дюймовочка - Федор Столетов Страница 45

Фитильные часы

Главной частью фитильных часов был фитиль в виде длинной металлической палочки, покрытой слоем дегтя с деревянными опилками. Жар тлеющих опилок, подожженных на одном конце палочки, постепенно пережигал тонкие, поперечно натянутые волокна с подвешенными шариками, которые падали в металлическую чашку, производя громкий звук. Это был будильник. Иногда фитиль сворачивали в спираль, форма которой уже сама по себе заменяла часовую шкалу.

Наиболее типичные для Китая фитильные часы имели форму дракона, в хребте которого был специальный держатель для палочки. Скорость сгорания фитиля зависела от многих обстоятельств, и для определения ее требовался большой опыт. Такие часы никогда не относились к особо точным приборам.

Лампадные часы

Растительное масло в прежние времена 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.

Объем колбы подбирали так, чтобы ее содержимого хватило для непрерывного свечения между 6 часами вечера и 8 часами утра. Толщиной и длиной горящего фитиля регулировали величину пламени и расход масла так, чтобы понижение уровня масла в колбе соответствовало имевшимся обозначениям времени.

Цилиндрические или слегка выпуклые стеклянные сосудики под масло были источником некоторой погрешности в измерении времени, так как при более высоком уровне масла его давление вызывало более быстрое выгорание, чем в поздние ночные часы.

Больше всего этими часами пользовались рудокопы: тогда в лампу наливалось масло на 10 часов горения. Когда заканчивалось масло, заканчивался и рабочий день. Лампадные часы часто делались расширяющимися кверху для равномерного понижения уровня масла: когда масла много, давление его больше и горит оно быстрее, чем когда масла мало, значит, за одно и то же время выгорает больший объем, но ввиду расширения лампы вверху масло уменьшается равномерно.

Лампадные часы более позднего происхождения имели стеклянную колбу в виде расширенной кверху груши, чтобы таким образом хотя бы частично выровнять скорость сгорания масла.

Парижский кавалер Габри де Леанкур в 1815 году изобрел масляный ночник с циферблатом и имел большой успех. В его часах вместе с уровнем масла опускался поплавок, тянувший прикрепленную к нему нить. Нить была намотана на валик, служивший осью стрелки, указывающей час.

Масляные часы, которые были по карману небогатым людям, продолжали производить вплоть до конца XIX века.

Механические часы

Часы стали первым автоматом, созданным для практических целей и получившим повсеместное распространение. Целых три столетия они оставались самым сложным техническим устройством. Не было другой такой области техники, где было бы приложено столько гениальной изобретательности, знания и остроумия, как при создании и усовершенствовании часового механизма.

Изобретение часов и их улучшение 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.

Механические часы, применяющие штыревой спусковой механизм, были созданы в XIV веке и стали стандартным инструментом для измерения времени вплоть до появления пружинных часовых механизмов и карманных часов в XVI веке. Следом появились маятниковые часы, и на протяжении трех веков они были наиболее точным устройством измерения времени. В XX веке были созданы кварцевые часы и следом атомные. Последние дают погрешность порядка 1 миллисекунды за 3000 лет и используются для синхронизации всех остальных часовых механизмов, ложась в основу Всемирного координированного времени.

Механические часы совершили революцию в определении времени. Их усовершенствовали в течение пяти веков.

Прототипом первых механических часов можно считать Антикитерский механизм, обнаруженный археологами в начале XX века среди обломков античного торгового судна и датируемый II веком до н. э.

Первые механические часы с анкерным механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году н. э. мастерами И Сином и Лян Линцзанем. Из Китая секрет устройства, по-видимому, попал к арабам. Анкер или анкерный механизм – это часть часового механизма, которая преобразует энергию заводной пружины в импульсы – они передаются балансу для поддержания нужного периода колебаний. Это нужно для равномерного и четкого вращения шестереночного механизма. Анкерный механизм – это конструкция из вилки, двойного маятника, баланса и анкерного колеса.

Первые маятниковые часы изобретены в Германии около 1000 года аббатом Гербертом – будущим папой Сильвестром II, но широкого распространения не получили. О колесных часах с боем рассказывает Данте Алигьери в «Божественной комедии».

Первые в Западной Европе механические часы, устанавливаемые на башнях для того, чтобы можно было разместить гиревой движитель их механизма, имели всего одну стрелку – часовую. Минуты тогда не измерялись вообще; зато такие часы нередко отмечали церковные праздники. Маятника в таких часах также не было. С восходом Солнца их ставили на 0 часов. Зимой на цепь вешали тяжелую гирю, а летом легкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колес, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.

В первых механических часах не было циферблата, они лишь через определенные временные отрезки подавали звуковые сигналы. По сути это был колокол, по которому через определенные промежутки времени наносились удары. Особенно удобной эта конструкция оказалась для канонических часов в соборах. В XIV веке ударное устройство приобретает форму человеческих или животных фигурок, которые в нужный момент ударяли в колокол.

Башенные часы, установленные в 1354 году в Страсбурге, не имели маятника, зато отмечали часы, части суток, праздники церковного календаря, включая Пасху и зависящие от нее дни. В полдень перед фигуркой Девы Марии склонялись фигурки трех волхвов, а позолоченный петух кукарекал и бил крыльями; специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. К настоящему времени от Страсбургских часов уцелел только петух.

Наиболее ранний из сохранившихся до наших дней башенный часовой механизм находится в соборе английского города Солсбери и относится к 1386 году.

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 позволял колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем