Семен Бронников - История часов [Эволюция от солнечных до водородных]

Карлу Великому удалось превратить Ахен в один из важнейших культурных центров Европы. Монахи из Иерусалима привезли святые реликвии, папа римский отмечал здесь Рождество… Карл наслаждался жизнью в Ахене, близостью семьи и друзей, музыкальными вечерами и умными беседами. В начале IX века халиф абассидов Гарун-аль-Рашид, который подарил императору огромные водяные часы и белого слона. Клепсидра была сделана из дамасской позолоченной бронзы и обладала очень остроумным механизмом. Прибор имел часовой циферблат и каждый час провозглашали звуковым ударом металлического шара, который выскакивал на декоративную решетку. В полдень у этих часов открывались ворота и из них выезжали рыцари.

Леонардо да Винчи сконструировал водяной будильник: «Когда из клепсидры натечет столько воды, сколько помещается в противоположной чаше весов, то последняя, приподнимаясь, изливает свою воду в первый сосуд, который, так как вес воды в нем удвоился, с силой приподнимает ноги спящего. Он просыпается…» По другой версии Леонардо да Винчи на основе принципа действия клепсидры разработал хитроумную конструкцию, снабженную особым рычагом, который в заранее намеченный промежуток времени просто переворачивал постель, скидывая спящего на пол.

В Средние века получили распространение водяные часы особого устройства, описанные в трактате некоего монаха Александра. Барабан, разделённый стенками на несколько радиальных продольных камер, подвешивался за ось так, что он мог опускаться, развёртывая намотанные на ось верёвки, то есть вращаясь. Вода в боковой камере давила в противоположную сторону и, переливаясь постепенно из одной камеры в другую через малые отверстия в стенках, замедляла разматывание верёвок настолько, что время измерялось этим разматыванием, то есть опусканием барабана.

В Средние века изготавливали водяные часы довольно сложного устройства без применения зубчатой передачи. Для передачи движения использовали поплавки, гири и противовесы на веревках, перекинутые через шкив, ролики и блоки. Каждый час отмечался открытием одной из 12-ти дверей, выходом фигуры, совершающей некоторые действия и падением металлического шарика в таз.

Существуют данные о двенадцати водяных часах созданных до 1250 года.

В 2010 году в США появились наручные водяные часы, точность хода которых гарантируют до 10 лет. Несколько капель соленой воды пускается в специальное отверстие, и отсчет времени начался, а его показания доступны.

Тринадцатиметровый хронометр в три этажа — это клепсидра работы французского ученого Бернарда Гиттона находится в Берлине (Германия), в «Европа-центре».

Подобно солнечным часам, и эта группа простейших часов прошла долгий путь развития, сопровождавшийся возникновением интересных принципов действия и конструктивных элементов. Некоторые из них, например циферблат с перемещающейся по нему стрелкой, груз в качестве движущей силы, зубчатые передачи, ролики, цепные подвески, механизм боя и марионетки, разыгрывавшие различные сцены, нашли применение в последующей эре хронометрии — эре механических часов.

Песочные часы — одно из самых древних изобретений человечества, но точная дата, к сожалению, неизвестна.

Можно с уверенностью утверждать лишь то, что они не могли появиться раньше изобретения стекла. Песочные часы — простейший прибор для отсчёта промежутков времени, состоящий из двух прозрачных сосудов, соединённых узкой горловиной, один из которых частично заполнен песком. Время, за которое песок через горловину пересыпается в другой сосуд, может составлять от нескольких секунд, до нескольких часов.

Одним из первых упоминаний о таких часах является обнаруженное в Париже сообщение, в котором содержится указание по приготовлению тонкого песка из порошка чёрного мрамора, прокипячённого в вине и высушенного на солнце. На кораблях применялись четырёхчасовые песочные часы (время одной вахты), получасовые (интервал отбивания склянок) и 30- секундные для определения скорости корабля по лагу.

По данным, которые сохранились, можно сделать вывод, что принцип, использующийся в песочных часах, был известен в Азии задолго до возникновения нашего летоисчисления.

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. В Европу песочные часы попали достаточно поздно — в конце Средних веков, 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.

Одно из самых древних упоминаний о часах принадлежит к XIV веку, там содержатся советы по приготовлению особого, мелкого песка для использования в песочных часах.

Самое главное значение для точности хода песочных часов имело качество песка, он должен быть просеян через многочисленные сита, тщательно высушен и отожжен. Стеклянные колбы для изготовления часов производились уже по известной технологии.

Документально подтвержден тот факт, что в XIV веке для производства песочных часов использовался песок из мрамора, свинцовой или цинковой пыли, кварцевый, а также из яичной скорлупы. Чем более гладким было стекло, тем выше была точность хода. Также она зависела от самого песка и от формы сосудов. Наличие диафрагмы позволяло регулировать количество и, соответственно, скорость пересыпания песчинок. В место, где стыковались колбы, вставлялась пластина, которая должна была регулировать скорость пересыпания. Чтобы скрепить две колбы, место их стыка плотно обматывалось ниткой и дополнительно покрывалось смолой. Правда, в те времена мастерам так и не удалось добиться точности и долговечности песочных часов из-за механического разрушения зерен.

Точность песочных часов зависит от равномерной зернистости и сыпучести песка, формы колбы, качества её поверхности. Колбы заполнялись отожжённым и просеянным через мелкое сито и тщательно высушенным мелкозернистым песком. При длительном использовании точность песочных часов ухудшается из-за повреждения песком внутренней поверхности колбы, увеличения диаметра отверстия в диафрагме между колбами и дробления песчаных зёрен на более мелкие.