Александр Гурштейн - Извечные тайны неба

Существовавшее положение дел не способствовало научной деятельности. Для определения долгот астрономы нуждались в надежных механических часах, а именно таких в древности не было.

Механические часы, преимущественно башенные, начали распространяться по Европе в XIV в. Еще позднее появились пружинные часы индивидуального пользования. Значительным центром производства портативных механических часов в XV в. стал Нюрнберг, в связи с чем часы той эпохи по их внешнему виду часто называли «нюрнбергскими яйцами».

Толчок к развитию часового дела дал Галилео Галилей, предложивший использовать в качестве регулятора часов маятник. Но наиболее удачное решение этой задачи предложил независимо от Галилея Христиан Гюйгенс. Он сконструировал устройство, в котором маятник регулирует вращение системы зубчатых колес, сам получая при этом импульс, необходимый для того, чтобы размах колебаний не затухал. Так были заложены принципиальные основы будущего точнейшего измерительного прибора.

По мере усовершенствования часов обычный маятник был заменен качающимся балансиром. Так появились на свет первые хронометры. Но они еще оставались очень капризными. Ход хронометров в сильной степени зависел от температуры. С изменением температуры менялись размеры балансира, и хронометр начинал либо спешить, либо отставать. А мореплаватели по-прежнему нуждались в точном времени.

Наибольшую озабоченность в развитии часового дела проявляло британское адмиралтейство. Во второй половине XVII в.

Великобритании все больше выдвигается на мировую арену как крупнейшая морская держава, оттесняя Голландию и Францию.

«Правь, Британия, морями» – так поется в известной английской песне XVIII в. Английские фрегаты бороздят моря и океаны. Но корабельные хронометры все еще нуждаются в усовершенствовании.

Специальным биллем от 20 июля 1714 г. британский парламент для поощрения изобретателей установил фантастическую по тем временам премию. За разработку надежного способа определения долготы на море с точностью до 1/ 2° правительство обещало награду в 20 тысяч фунтов стерлингов. Одним из экспертов при рассмотрении проекта билля выступал в парламенте президент Лондонского королевского общества Исаак Ньютон. И самым перспективным для решения задачи точного определения разности долгот оставался прежний путь – усовершенствование хронометра.

Решающего успеха в этом деле добился английский часовой мастер Гаррисон. Он первым изготовил балансир из материалов с различными коэффициентами расширения. Изменение температуры компенсировалось изменением формы балансира. Ошибки в ходе хронометра сократились до 1 sза целый месяц.

Новый хронометр Гаррисона подвергся суровому испытанию в 1761 г. в плавании от Портсмута до Ямайки и обратно. Ни тряска, ни штормы, ни повышенная влажность воздуха не вывели его из строя. По возвращении в Англию, после четырех месяцев пути, его показания были ошибочными всего на несколько секунд. Справедливости ради скажем, что обещанная премия была выдана Гаррисону далеко не сразу и после изнурительной борьбы. Но задача перевозки точного времени и, тем самым, определения долготы Гаррисоном была блестяще решена.

Появление точных хронометров было первым симптомом грядущей технической революции в Англии. Зачинатели машинного прядильного производства Харгривс, Кромптон, Аркрайт – все учились в часовых мастерских. Именно у английских часовщиков они переняли умение воплощать свои технические идеи в реальные, действующие механизмы.

Хронометры широко использовались для определения долгот важных астрономических пунктов. Из пункта в пункт везли на кораблях или в каретах комплект из нескольких хронометров – это называлось хронометрическим рейсом. В каждом пункте из астрономических наблюдений определяли местное время и сравнивали с показаниями всех хронометров. Использование нескольких хронометров служило гарантией от грубых ошибок из-за неисправностей одного из них, повышало точность определения долгот.

Точнейшие хронометрические экспедиции были предприняты в 1843 и 1845 гг. по инициативе основателя Пулковской обсерватории В. Я. Струве. Для определения разности долгот Пулковской обсерватории и обсерватории в городе Альтоне в течение лета 1843 г. было совершено 16 морских переездов из Санкт-Петербурга в Альтону и обратно с 68 хронометрами. Это позволило определить долготу Пулкова относительно Альтоны с точностью до шести сотых секунды времени (±0,06 s). Через два года разности долгот между Пулковым, Москвой и Варшавой определялись по результатам восьмикратной перевозки в рессорном фургоне 40 хронометров.

Значение хронометров при определении долгот резко пошло на спад с изобретением телеграфа. Для практических целей астрономии распространение электрического сигнала по проводам можно считать мгновенным. Время нулевого меридиана стало передаваться в пункты наблюдений по телеграфу. А впоследствии телеграф заменило радио. Сравнивая передаваемое специальным образом по радио время нулевого меридиана с местным временем в пункте наблюдений, астрономы определяют географические долготы с точностью до сотых и тысячных долей секунды времени.

Проблема определения времени и географических долгот как одна из сложнейших проблем астрономии XVII-XVIII вв. в наше время перестала существовать.

А в наследство от былого кое-где сохранились старинные традиции. Чтобы оповещать горожан о точном времени, на башнях прежде устанавливались часы-куранты с громким боем, а в крупных городах точно в полдень палила пушка. Мелодичный бой Кремлевских курантов звучит по радио и в наши дни. А в Ленинграде, так же как и двести лет назад в Санкт-Петербурге, ровно в 12 часов дня с Петропавловского кронверка стреляет пушка.

Определение географической долготы связано с измерением сравнительно коротких отрезков времени. Но астрономия испокон веков билась и над другой исключительно запутанной проблемой – измерением длительных промежутков времени, иначе говоря, над созданием календаря.

Календарь – это упорядоченная система счета дней. Она должна учитывать годовую периодичность природных явлений и должна быть пригодной к употреблению долгое время, в течение сотен и тысяч лет.

Понятие «календарь» твердо ассоциируется теперь в нашем представлении с наперед составленными ежегодными справочниками, где точно указаны день недели, приходящийся на каждое число месяца, продолжительность месяцев, их начало и конец. Такие справочники продаются в наши дни буквально на каждом перекрестке: это бесчисленные отрывные и настольные календари, календари-малютки, напечатанные на небольших картонных карточках, и огромные настенные красочные табель-календари. Все они прочно вошли в жизнь каждого человека.