История часов насчитывает не одно столетие. За это время часы претерпели большие изменения своего внешнего облика и, конечно, функциональности.
Как появились солнечные часы
Изначально понятие времени было привязано к движению солнца по небосводу. Так древни люди могли приблизительно определить время суток. Это положило начало появлению первых часов – солнечных. История подтверждает их появление в 3500 г. до нашей эры. Используя палку, диск с нанесенными делениями и движение солнца, по тени определяли время дня.
Изобретение водяных часов
Позднее, около 1400 г. до нашей эры в Древнем Египте появились часы, работающие на воде. Они выглядели как 2 сосуда, в каждом из которых была наполнена вода. Сосуды имели различный друг от друга размер и были установлены так, что вода перетекала из одной емкости в другую. По маркировкам, показывающих уровень воды, определяли временные промежутки.
Позже часы претерпели некоторые изменения. Их дополнили поплавком, помещенным в нижний сосуд. На него была закреплена палкой с отметинами. Теперь время определяли уже по расположению этой палки.
Как возникло разделение времени
Древним грекам принадлежит не только открытие часов на воде. Они также применили принцип разделения года на некоторые временные промежутки. Мы пользуемся этим и сейчас. Год разделили на двенадцать месяцев. В месяце содержалось ровно по 30 дней. Так, год в древности был короче, в нем было всего 360 дней.
Дни также поделили на промежутки. Изначально это было двенадцать частей, затем перешли к 24-х часовому исчислению. На ночь и день было отведено по 12 часов.
Из культуры Шумера, а это была наиболее яркая из культур древней Месопотамии, пришло в наши дни разделение часа и минуты на равные части – по 60 минут и секунд.
Появление первых часов
Первые часы в привычном для нас виде со стрелками появились в 1577 г. Они были далеко не точными. Это удалось исправить ближе к 1660 году, с использованием в часах конструкции маятника.
Циферблат часов изначально содержал только 12 делений. Поэтому, во избежание путаницы, во многих странах было принято разделение времени на «до» и «после» полудня. Сейчас этот принцип используется только в США.
Гораздо позже – в 1927 г. были изобретены первые часы, работа которых была основана на аккумуляторе. Это было появление первых кварцевых часов. По точности они значительно опережали любые часы на механике. Благодаря точности, более дешевому производству и лучшим эксплуатационным характеристикам, механизмы на кварцевой технологии быстро завоевали признание и вошли в нашу жизнь.
М
еханические часы, по своему устройству напоминающие современные, появились в 14 веке в Европе. Это часы использующие гиревой или пружинный источник энергии, а в качестве колебательной системы у них применяется маятниковый или балансовый регулятор. Можно выделить шесть основных компонентов часового механизма:
1) двигатель;
2) передаточный механизм из зубчатых колес;
3) регулятор, создающий равномерное движение;
4) спусковой распределитель;
5) стрелочный механизм;
6) механизм перевода и заводки часов.
Первые механические часы называли башенными колесными часами, в движение они приводились опускающимся грузом. Приводной механизм представлял собой гладкий деревянный вал канатом к которому был примотан камень, выполняющий функцию гири. Под действием силы тяжести гири, канат начинал разматываться и вращать вал. Если этот вал через промежуточные колеса соединить с основным храповым колесом, связанным со стрелками-указателями, то вся эта система будет как-то указывать время. Проблемы подобного механизма в огромной тяжеловесности и необходимости гире куда-то падать и в не равномерном, а ускоренном вращении вала. Чтобы удовлетворить все необходимые условия, для работы механизма строили сооружения огромных размеров, как правило, в виде башни, высота которой была не ниже 10 метров, а вес гири достигал 200 кг, естественно все детали механизма были внушительных размеров. Столкнувшись с проблемой неравномерности вращения вала, средневековые механики поняли, что ход часов не может зависеть только от движения груза.
Механизм необходимо дополнить устройством, которое управляло бы движением всего механизма. Так появилось устройство сдерживающее вращение колеса, его назвали "Билянец" - регулятор.
Билянец представлял собой металлический стержень, расположенный параллельно поверхности храпового колеса. К оси билянца под прямым углом друг к другу прикреплены две лопатки. При повороте колеса зубец толкает лопатку до тех пор, пока она не соскользнет с него и не отпустит колесо. В это время другая лопатка с противоположной стороны колеса входит в углубление между зубцами и сдерживает его движение. Работая, билянец раскачивается. При каждом полном его качании храповое колесо передвигается на один зубец. Скорость качание билянца, взаимосвязана со скоростью движется храпового колеса. На стержень билянца навешивают грузы, обычно в форме шаров. Регулируя величину этих грузов и расстояние их от оси, можно заставить храповое колесо двигаться с различной скоростью. Конечно, эта колебательная система во многих отношениях уступает маятнику, но может использоваться в часах. Однако, любой регулятор остановится если постоянно не поддерживать его колебания. Для работы часов необходимо, чтобы часть двигательной энергии от главного колеса постоянно поступала к маятнику или билянцу. Эту задачу в часах выполняет устройство, которое называется спусковым распределителем.
Различные виды билянцев
Спусковой механизм самый сложный узел в механических часах. Через него осуществляется связь между регулятором и передаточным механизмом. С одной стороны, спуск передает толчки от двигателя к регулятору, что необходимые для поддержания колебаний регулятора. С другой стороны, подчиняет движение передаточного механизма закономерности движения регулятора. Точный ход часов зависит главным образом от спускового механизма, конструкция которого озадачила изобретателей.
Самый первый спусковой механизм был шпиндельный. Регулятором хода этих часов был так называемый шпиндель, представляющий собой коромысло с тяжелыми грузами, установленное на вертикальной оси и приводимое попеременно то в правое, то в левое вращение. Инерция грузов оказывала тормозящее воздействие на часовой механизм, замедляя вращение его колес. Точность хода подобных часов со шпиндельным регулятором была низка, а суточная погрешность превышала 60 минут.
Так как в первых часах не было специального механизма заводки, подготовка часов к работе требовала больших усилий. Несколько раз в день нужно было поднимать на большую высоту тяжелую гирю и преодолевать огромное сопротивление всех зубчатых колес передаточного механизма. Поэтому уже во второй половине XIV века главное колесо стали крепить таким образом, что при обратном вращении вала (против часовой стрелки) оно оставалось неподвижным. Со временем устройство механических часов становилось сложнее. Увеличилось число колес передаточного механизма т.к. механизм испытывал сильную нагрузку и быстро изнашивался, а груз опускался очень быстро и его приходилось поднимать по несколько раз на день. К тому же для создания больших передаточных отношений требовались колеса слишком большого диаметра, что увеличивало габариты часов. Поэтому стали вводить промежуточные дополнительные колеса, в задачу которых входило плавно увеличивать передаточные отношения.
Механизмы башенных часов
Башенные часы были капризным механизмом и требовали постоянного наблюдения (из-за силы трения нуждались в постоянной смазке) и участия обслуживающего персонала (подъем груза). Несмотря на большую погрешность суточного хода, долгое время эти часы оставались самым точным и распространенным прибором для измерения времени. Механизм часов усложнялся, с часами стали связывать другие приспособления, выполняющие разнообразные функции. В конце концов, башенные часы превратились в сложное устройство со многими стрелками, автоматическими подвижными фигурами, разнообразной системой боя, и великолепными украшениями. Это были шедевры искусства и техники одновременно.
Например, Пражские башенные часы, сооруженные в 1402 году, были оснащены автоматическими подвижными фигурками, которые во время боя разыгрывали настоящее театральное представление. Над циферблатом перед боем раскрывались два окошка из которых выходили 12 апостолов. Фигурка Смерти стояла на правой стороне циферблата и при каждом бое часов поворачивала косу, а человек стоявший рядом, кивал головой, подчеркивая роковую неизбежность а песочные часы, напоминали о конце жизни. По левую сторону циферблата находились еще 2 фигурки, одна изображала человека с кошельком в руках, который каждый час звенел лежавшими там монетами, показывая, что время - деньги. Другая фигура изображала путника, мерно ударявшего посохом в землю, показывая суетность жизни. После боя часов появлялась фигурка петуха, который трижды кричал. Последним в оконце появлялся Христос и благословлял всех стоявших внизу зрителей.
Другим примером башенных часов было сооружение мастера Джунелло Турриано, которому потребовалось 1800 колес для создания башенных часов. Эти часы воспроизводили дневное движение Сатурна, часы дня, годичное движение Солнца, движение Луны, а также всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания. Для создания таких автоматов требовались особые программные устройства в движение которые приводил большой диск, управляемый часовыми механизмом. Все подвижные части фигур имели рычаги, которые то поднимались то опускались под действием вращения круга, когда рычаги попадали в особые вырезы и зубцы вращающегося диска. Также, башенные часы имели отдельный механизм для боя, который приводился в движение собственной гирей, причем многие часы по-разному отбивали полдень, полночь, час, четверть часа.
После колесных часов появились более усовершенствованные пружинные часы. Первые упоминания об изготовлении часов с пружинным двигателем относят ко второй половине 15 века. Изготовление часов с пружинным двигателем открыло путь к созданию миниатюрных часов. Источником движущей энергии в пружинных часах служила заведенная и стремящаяся развернуться пружина. Она представляла собой эластичную, закаленную стальную ленту, свернутую вокруг вала внутри барабана. Внешний конец пружины закреплялся за крючок в стенке барабана, внутренний - соединялся с валом барабана. Пружина стремилась развернуться и приводила во вращение барабан и связанное с ним зубчатое колесо. Зубчатое колесо в свою очередь передавало это движение системе зубчатых колес до регулятора включительно. Перед мастерами возникал ряд сложных технических задач. Основная из них касалась работы самого двигателя. Так как для правильного хода часов, пружина должна на протяжении длительного времени воздействовать на колесный механизм с одной и той же силой. Для чего необходимо заставить ее разворачиваться равномерно и медленно.
Изобретение запора, послужило толчком к созданию пружинных часов. Он представлял собой маленькую щеколду, помещавшуюся в зубья колес и позволявшую пружине раскручиваться только так, что одновременно поворачивался весь ее корпус, а вместе с ним колеса часового механизма.
Так как пружина имеет неодинаковую силу упругости на разных стадиях своего разворачивания, первым часовщикам приходилось прибегать к различным хитростям, чтобы сделать ее ход более равномерным. Позже, когда научились изготовлять высококачественную сталь для часовых пружин, в них отпала необходимость. В современных недорогих часах пружину просто делают достаточно длинной, рассчитанной примерно на 30-36 часов работы, но при этом рекомендуют заводить часы раз в сутки в одно и то же время. Специальное приспособление мешает пружине при заводе свернуться до конца. В результате ход пружины используется только в средней части, когда сила ее упругости более равномерная.
Следующим шагом к усовершенствованию механических часов было открытие законов колебания маятника сделанное Галилеем. Создание маятниковых часов состояло в соединении маятника с устройством для поддержания его колебаний и их отсчета. Фактически, маятниковые часы - это усовершенствованные пружинные часы.
В конце жизни Галилей стал конструировать такие часы, но дальше разработок дело не пошло. А уже после смерти великого ученого первые маятниковые часы были созданы его сыном. Устройство этих часов держалось в строгом секрете, поэтому они не оказали никакого влияния на развитие техники.
Независимо от Галилея в 1657 году механические часы с маятником собрал Гюйгенс.
При замене коромысла на маятник первые конструкторы столкнулись с проблемой. Она заключалась в том, что маятник создает изохронные колебания только при малой амплитуде, между тем шпиндельный спуск требовал большого размаха. В первых часах Гюйгенса размах маятника достигал 40-50 градусов, что нарушало точность хода. Для компенсации этого недостатка, Гюйгенсу пришлось проявить изобретательность и создать особый маятник, который в ходе качания изменял свою длину и колебался по циклоидной кривой. Часы Гюйгенса обладали несравнимо большей точностью, чем часы с коромыслом. Их суточная погрешность не превышала 10 секунд (в часах с коромысловым регулятором погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Гюйгенс изобрел новые регуляторы как для пружинных, так и для гиревых часов. Механизм стал гораздо совершеннее, когда в качестве регулятора начали использовать маятник.
В 1676 году Клемент, английский часовщик изобрел якорно-анкерный спуск, который идеально подходил к маятниковым часам, имевшим небольшую амплитуду колебания. Эта конструкция спуска представляла собой ось маятника на которую насаживался якорь с палетами. Раскачиваясь вместе с маятником, палеты попеременно внедрялись в ходовое колесо, подчиняя его вращение периоду колебания маятника. Колесо успевало повернуться на один зуб при каждом колебании. Такой спусковой механизм позволял маятнику получать периодические толчки, которые не давали ему остановиться. Толчок происходил, когда ходовое колесо, освободившись от одного из зубьев якоря, ударялось с определенной силой о другой зуб. Этот толчок передавался от якоря к маятнику.
Изобретение маятникового регулятора Гюйгенса произвело переворот в технике часового дела. Гюйгенс много сил потратил на усовершенствование карманных пружинных часов. Основная проблема которых была в шпиндельном регуляторе, так как они постоянно находились в движении, тряслись и покачивались. Все эти колебания оказывали негативное воздействие на точность хода. В 16 веке часовщики стали заменять двуплечный билянец в виде коромысла круглым колесиком-маховиком. Эта замена значительно улучшила работу часов, но осталась неудовлетворительной.
Важное усовершенствование регулятора произошло в 1674 году, когда Гюйгенс присоединил к колесику-маховику спиральную пружинку - волосок.
Теперь при отклонении колесика от нейтрального положения волосок воздействовал на него и старался возвратить на место. Однако массивное колесико проскакивало через точку равновесия и раскручивалось в другую сторону до тех пор, пока волосок снова не возвращал его назад. Так был создан первый балансовый регулятор или балансир, свойства которого были подобны свойствам маятника. Выведенное из состояния равновесия, колесико балансира начинало совершать колебательные движения вокруг своей оси. Балансир имел постоянный период колебания, но мог работать в любом положении, что очень важно для карманных и наручных часов. Усовершенствование Гюйгенса произвело среди пружинных часов такой же переворот, как введение маятника в стационарные настенные часы.
Англичанин Роберт Гук независимо от голландца Христиана Гюйгенса также разработал колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненого тела - балансирный механизм. Балансирный механизм применяется, как правило, в переносных часах, так как может эксплуатироваться в разных положениях, чего не скажешь об маятниковом механизме, который используют в настенных и напольных часах т. к. для него важна неподвижность.
В состав балансирного механизма входят:
Балансирное колесо;
Спираль;
Вилка;
Градусник - рычаг регулировки точности;
Храповик.
Для регулирования точности хода используют градусник - рычаг, который выводит из работы некоторую часть спирали.
Колесо и спираль делают из сплавов с небольшим коэффициентом температурного расширения из-за чувствительности к колебаниям температуры. Также возможно изготовить колесо из двух разных металлов, чтобы оно изгибалось при нагреве (биметаллический баланс). Для повышения точности хода баланс снабжался винтами, они позволяют точно сбалансировать колесо. Появление прецизионных станков-автоматов избавило часовщиков от балансировки, винты на балансе стали чисто декоративным элементом.
Изобретение нового регулятора требовало новой конструкции спуска. Следующие десятилетия разные часовщики разрабатывали разные варианты спусковых устройств. В 1695 году Томасом Томпионом был изобретен наиболее простой цилиндрический спуск. Спусковое колесо Томпиона было снабжено 15-ю, особой формы, зубьями «на ножках». Сам цилиндр представлял собой полую трубку, верхний и нижний концы которой были плотно забиты двумя тампонами. На нижнем тампоне был насажен балансир с волоском. При колебании балансира в соответствующую сторону вращался и цилиндр. На цилиндре находился вырез в 150 градусов, проходящий на уровне зубцов спускового колеса. Когда колесо двигалось, его зубья попеременно одно за другим входили в вырез цилиндра. Благодаря этому изохронное движение цилиндра передавалось спусковому колесу и через него - всему механизму, а балансир получал импульсы, поддерживающие его.
С развитием науки часовой механизм усложнялся, а точность хода повышалась. Таким образом, в начале восемнадцатого века для балансира и шестеренок впервые были использованы рубиновые и сапфировые опоры, что позволило повысить точность и запас хода и уменьшить трение. Постепенно карманные часы дополнялись все более сложными устройствами и некоторые образцы имели вечный календарь, автоподзавод, независимый секундомер, термометр, индикатор запаса хода, минутный репетир, а работу механизма давала возможность увидеть задняя крышка, выполненная из горного хрусталя.
Величайшим достижением в часовой промышленности и теперь считается изобретение в 1801 году Авраамом Луи Бреге турбийона. Бреге удалась решить одну из самых больших проблем часовых механизмов его времени, он нашел способ побороть гравитацию и связанные с ней погрешности хода. Турбийон - это механическое устройство, созданное для повышения точности хода часов за счет компенсации влияния гравитации на анкерную вилку, и равномерного распределения смазки трущихся поверхностей механизма при смене вертикальных и горизонтальных положений механизма.
Турбийон - один из наиболее впечатляющих механизмов в современных часах. Подобный механизм может производиться только искусными мастерами, а способность фирмы изготовить турбийон является признаком ее принадлежности к часовой элите.
Механические часы во все времена были предметом восхищения и удивления, они завораживали красотой исполнения и трудностью работы механизма. Так же они всегда радовали своих хозяев уникальными функциями и оригинальным дизайном. Механические часы и сегодня являются предметом престижа и гордости, способны подчеркнуть статус и всегда покажут точное время.
Начиная с первого толчка к созданию Вселенной, всё живое и неживое существует во времени. Постичь и изменить его ход невозможно, остаётся только беречь и не растрачивать попусту. Единственный вариант контроля времени – это часы. История часов представляет собой долгий путь от воткнутой в землю палки до новейшей электроники.
Путь к изобретению солнечных часов
Первобытные люди довольно быстро смекнули, что можно определить успешные часы для охоты или рыбалки по движению солнца. Они наблюдали за раскрытием цветов, за тенями. Первый простейший циферблат – воткнутая в землю палка. По ней легко было определить, как в течение дня меняется солнечный свет. Помимо первых астрономических опытов, осуществлялся примитивный контроль над временем. Египтяне в 3500 году до н. э. усовершенствовали этот способ и стали возводить обелиски. Четырёхсторонние сооружения позволяли разделить день на две части по 12 часов. Так люди знали, когда наступал полдень. Чуть позже на столбах появилась маркировка, благодаря которой можно было определить и другие промежутки дня. Однако солнечные часы были абсолютно бесполезны ночью или в пасмурные дни.
Как утекало время
Более совершенным способом контроля времени стали водяные часы. Они представляли собой устройство под названием клепсидра (от древнегреческого «красть», «скрывать» + «вода»). Капля за каплей вода убывала из сосуда, показывая по зарубкам на стенке, сколько времени утекло, – в буквальном смысле. Этим прибором активно пользовались древние римляне с целью определить длину речи ораторов. Подобную конструкцию зрители могли наблюдать в популярной телепередаче «Форт Боярд».
Огневые часы
Полезным изобретением стали огневые часы – два тонких метровых факела с нанесёнными зарубками не только определяли время, но и освещали помещение ночью. На вопрос: «Который час», можно было получить ответ: «Две свечи», что равнялось примерно трём часам ночи – на тёмное время суток хватало как раз три свечи. В Китае этот вид был усовершенствован: к воску крепили металлические шарики, которые, падая по мере сгорания, отбивали определённый час.
Время – песок
Песочными часами люди пользовались ещё до нашей эры. Два сообщающихся сосуда работают идентично водяным часам – только секунды отмеряет речной песок. Минус очевиден: нужно внимательно следить за такими часами и вовремя их переворачивать.
Первые башенные часы
Время неуклонно шло вперёд и требовало более точного измерения. Истории часов свойственен поступательный характер развития. Над созданием первых механических часов трудились лучшие умы человечества. Прототипом стала клепсидра, только движущую силу – струю воды – заменили тяжёлой гирей. Осталось лишь добавить регулятор хода – и вот, первые часы торжественно водружены на башню Вестминстерского дворца в 1288 году. По примеру Англии Страсбургский собор также обзаводится последним словом техники в 1354 году. Те часы имели всего одну стрелку, которая указывала людям на церковные праздники. В полдень механизм оживал: перед искусно выполненной фигуркой Девы Марии склонялись три волхва, а над ними кричал и бил крыльями позолоченный петушок. Это сейчас никого не удивишь часами с кукушкой, но тогда этот мини-спектакль собирал на площади перед собором толпы людей. До нашего времени сохранился только петух.
Дальнейшие изобретения
Первые карманные часы, ставшие предметом роскоши, разработаны в Нюрнберге в 1510 году. Их отличительной особенностью стала заводная пружина. Интересно, что изначально они были только женскими – богато украшенное ювелирное изделие ни один мужчина того времени не надел бы на руку. Маятник как регулятор погрешности был изобретён в 1657 году. В 1680 году появилась минутная стрелка, а в XVIII веке – секундная.
Часовое дело в России
Что касается России, то в летописях часто указывалось точно время какого-то события. Предположительно первыми солнечными часами на Руси была северо-западная башня Спасо-Преображенского собора в Чернигове – солнце освещало в определённое время суток странные узоры над нишами. В начале XV века вслед за Европой башенные часы были установлены на Княжеском дворе Московского кремля сербским мастером Лазарем, а в XVI веке появились западноевропейские портативные солнечные часы.
Шаги в будущее
Следующий революционный шаг в истории часов был сделан в 1957 году компанией Hamilton. Первые кварцевые часы, в которых использовали кристаллы, имели максимальную точность на тот период времени. В 1978 году их дополнили микрокалькулятором – с помощью авторучки можно было нажимать на миниатюрные кнопки и совершать простейшие математические действия. К концу XX века мир уже определял время по электронным часам.
Современные часы в плане дизайна и функций не ведают границ. Предметы искусства, украшения интерьера, стильные аксессуары – они давно уже не просто отмеряют время, а являются частью имиджа, демонстрируя окружающим статус владельца. Но не столь важно, носите вы оригинальный брендовый экземпляр или дешёвую подделку: главное, чтобы стрелки на них шли только вперёд, и постарайтесь, чтобы ни одна секунда жизни не прошла впустую.
Калужская область, Боровский район, деревня Петрово
Генеральная ассамблея ООН объявила 2019 год Международным годом периодической таблицы Менделеева, открытой 150 лет назад.
Этнографический парк-музей «ЭТНОМИР» в преддверии новогодних праздников превратится в научную лабораторию, полную загадок, механизмов и неожиданных сюрпризов. Гости парка станут свидетелями научного эксперимента, который объединит настоящее и будущее. В эту новогоднюю ночь ЭТНОМИР сотрёт границу между волшебством и наукой! В программе:
- Неоновое и световое шоу.
- Научные эксперименты.
- Встреча с Дедом Морозом и Снегурочкой.
- Танцевальные и музыкальные номера.
- Банкет с блюдами кухонь народов мира.
- Ночная дискотека.
- Научно-популярные мастер-классы.
- Красочный салют.
Воспользуйтесь акцией раннего бронирования новогодней программы в ЭТНОМИРе и встречайте любимый праздник со скидкой 17 %! До 1 сентября 2018 года лучшие места по лучшим ценам, не ждите, бронируйте уже сейчас!
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
А много ли мы знаем о часах, об их истории, создании, происхождении. Любой из вас может сказать, да, достаточно много. Часы бывают кварцевые, механические, есть еще солнечные и песочные … а дальше? А дальше, скорее всего вы затруднитесь рассказать что-нибудь о часах.
История часов
— это своеобразная история развития науки и техники. Науке неизвестна точная дата появления первых песочных часов, однако существует информация, которая позволяет утверждать, что о принципе песочных часов было известно намного раньше того момента, когда началось летоисчисление. Предполагается, что именно на Азиатском континенте был широко известен этот принцип.
Уже в то время, когда жил Архимед, а это третий век до нашей эры, есть упоминания о часах, которые имели форму, и по всей вероятности, это и были песочные . Удивительно, но Рим эпохи Античности сведений о песочных часах не имел. Ученые утверждают, что из-за наличия в их стекле большого количества различных загрязнений, вследствие чего оно было непрозрачным, такое стекло не могло использоваться для производства песочных колб.
Песочные часы
. Страны Западной Европы столкнулись с песочными часами, по-видимому, лишь в конце эпохи Средневековья, приблизительно в конце 17 века. Очень интересным в историческом плане является сообщение, найденное в столице Франции и датируемое 1339 г. Это была своеобразная «инструкция» по приготовлению песка для песчаных колб. Такой песок приготавливался из порошка мрамора. Его кипятили в вине и сушили на солнце. Вот таким трудоемким был этот процесс.
Но, несмотря на эти трудности, песочные часы, хоть и распространялись в Европе очень медленно, были очень востребованы. Они были просты в использовании, они были надежны, недорого стоили, и очень важно, что данный тип часов мог использоваться в любое время суток.
Однако шло время, развивалась наука, и песочные часы становились реже применяться, потому что на смену им приходят хорошо нам известные механические часы, соперничать с которыми песочным часам становилось всё труднее и труднее. Однако и в наше время песочные остаются важным атрибутом интерьера дома, офиса, хотя и используются по большей части в декоративных и лечебных целях.
Слово часы произошло от французского слова «стеклянный колпак для защиты растений», это слово означало звонок. На латыни для обозначения звонка использовалось слово — glocio, в саксонском языке — clugga, а в немецком языке — glocke.
История часов достаточно длинная, она насчитывает много столетий. За свою историю изобретения и развития часов, они (часы) были самых разнообразных и причудливых форм. Само слово «часы» вошло в обиход приблизительно 700 лет назад, в 14 веке. Это слово произошло от латинского слова «clocca», означавшего звонок.
Определение времени по солнцу
. Впервые люди стали определять время, смотря на солнце, а также наблюдая за его движением по небосклону в течение дня. Когда солнце находилось в самой высокой точке небосклона, значит, в это время был полдень, то есть середина дня. Когда солнце находилось ближе к горизонту, значит, это было либо утро, (солнце всходило), либо вечер (закат). Конечно же, такое определение времени нельзя назвать точным, даже с натяжкой.
Солнечные часы
. Самая старая из, когда-либо существовавших форм часов – это солнечные часы. Впервые, солнечные стали использоваться около 5,5 тысяч лет назад, в 3 500 году до нашей эры. Принцип «работы» солнечных часов, основан на тени, которая образуется при свете солнца, так как в разное время суток, длина тени и её положение различно. Солнечная тень указывала на 
число на круглом диске, таким образом, определялось время. Например, если тень, указывает на цифру девять, значит время – девять часов утра. Конечно же, у солнечных часов были и свои недостатки, прежде всего это то, что ими можно пользоваться только в течение светового дня.
Водяные часы . Приблизительно 3,4 тысячи лет назад, то есть где-то в 1400 году до нашей эры, были изобретены первые водяные часы. Первые водяные часы были изобрет6ены в Египте, эти часы назывались clepsydra (клепсидра). Водяные часы были сделаны из двух емкостей, наполненные водой, причем уровень воды в одной из емкостей был выше, чем в другой. Вода перетекала из более высокой емкости в более низку по трубе, которая соединяла эти емкости. Емкости были промаркированы, в зависимости от уровня воды, именно по этим маркировкам и можно было определить время.
Такого рода часы, то есть водяные, были чрезвычайно популярны в Греции, в Греции же, водяные часы были значительно улучшены и усовершенствованы. Вода капала с более высокой емкости в более низкую емкость. Так как уровень воды в более низкой емкости повышался, поплавок, расположенные на поверхности, поднимался. Поплавок был соединен с проградуированной палкой, по которой можно было определить время. Конечно же, появление водяных часов было значительным прогрессом, во-первых, потому что водяные часы могли показывать время не только днем, но и ночью, а во-вторых, водяные часы были более точными в сравнении с солнечными часами.
Деление года на месяцы и дни . Древними греками год был поделен на двенадцать равных частей, которые впоследствии стали называть месяцами. Каждый месяц состоял из тридцати частей, которые были названы днями. Таким образом, в «греческом» году было 360 дней. Так как земной шар в течение года «огибает» солнце, древние греки решили разделить круг на 360 равных частей, которые впоследствии назвали градусами.
Деление дня на часы, минуты и секунды . Жители древнего Египта и Вавилона решили разделить световой день, длившийся от заката до восхода солнца на двенадцать частей, которые впоследствии были названы часами. Также, они разделили ночь, которая длилась от заката до рассвета, также на двенадцать часов. Однако, основная проблема заключалась в том, что длина дня и ночи в течение года изменялась, была разной.
Водяные часы, которые уже были изобретены к тому времени, должны были отрегулировать эту особенность. Впоследствии, весь день был разделен на 24 равные части, то есть на 24 часа, поэтому можно было определить более точное время. Почему же день и ночь были разделены на 12 частей? Дело в том, что двенадцать – это то число, которое обозначает количество лунных циклов в году, вообще-то, число двенадцать достаточно много значило во многих культурах. Час разделен на 60 минут, а каждая минута разделена на 60 секунд. Идея поделить час и минуту на 60 равных частей, пришла к нам из шумерской культуры, которая во многом основана на числе 60. Подобная шестидесятизначная система возникла приблизительно 4 тысячи лет назад.
Механические часы
. Первые упоминания о механических часах относятся к концу VI века. Скорее всего, 
это были водяные часы, в которые было встроено механическое устройство для приведения в действие дополнительных функций, например механизма боя.
Настоящие механические часы появились в XIII веке в Европе. Они еще не были достаточно надежными, поэтому приходилось постоянно проверять время по солнечным часам. Их часовой механизм работал, используя энергию опускающегося груза, в качестве которого долгое время применялись каменные гири. Чтобы запустить такие часы, приходилось поднимать очень тяжелую гирю на значительную высоту.
Стоит отметить, что механические часы, созданные в XIII-XIV веках, были очень большими и использовались 
крайне редко. Их устанавливали лишь в монастырях, чтобы монахи вовремя могли собираться на службу. Именно монахи и решили нанести на круг 12 делений, каждое из которых соответствовало одному часу. Только в XVI веке часы появились на городских зданиях.
В XIV-XV веках были созданы первые напольные и настенные часы. Поначалу они были довольно тяжелыми, так как приводились в действие с помощью груза, который надо было подтягивать каждые 12 часов. Такие часы изготавливали из , а чуть позже из латуни, и по конструкции они повторяли башенные часы.
Во второй половине XV века были созданы первые часы с двигателем. Источником энергии в таких часах была пружина, которая во время раскручивания поворачивала колеса часового механизма. Первые настольные пружинные часы были изготовлены неизвестным мастером из . Высота этих часов составляла полметра.
Первые переносные пружинные часы были сделаны из латуни и имели форму круглой или квадратной коробки. Циферблат таких часов был горизонтальным. На нем по кругу размещались выпуклые шарики из латуни, что помогало определять время на ощупь в темное время суток. Стрелка была выполнена в форме дракона или другого мифического существа.
Наука продолжала развиваться, а вместе с ней усовершенствовались механические часы. В XVI веке появились первые карманные часы. Такие приборы были большой редкостью, поэтому позволить себе их приобретение могли только богатые люди. Очень часто карманные часы украшали драгоценными камнями. Но и тогда время продолжали сверять по солнечным часам. Некоторые часы даже имели два циферблата: с одной стороны механический, а с другой солнечный.
Маятниковые часы . До того, как были изобретены первые маятниковые часы, Питером Хендеином (Peter Henlein) из Германии был изобретен роликовый механизм приблизительно в 1510 году, однако, эти данные не совсем точны. Первые часы с минутной стрелкой были изобретены в 1577 году Джостом Берджи (Jost Burgi), однако, и в этих часах были существенные недостатки.
В 1657 году Христиан Гюйгенс собрал механические маятниковые часы. Они отличались необыкновенной точностью по сравнению со всеми существующими на тот момент приборами для отсчета времени. Благодаря колебаниям маятника, раскачивавшегося влево и вправо, поворачивалось зубчатое колесо. А, благодаря движению колеса, уже изменяли свое положение минутная и часовая стрелки. В первых маятниковых часах, он (маятник) раскачивался достаточно сильно, приблизительно на 50 градусов.
В дальнейшем, когда маятниковые часы были усовершенствованы, угол раскачивания маятника стал относительно небольшим – всего лишь, 10 – 15 градусов. Основным недостатком маятниковых часов было то, что через некоторое время маятник останавливался, и его нужно было снова раскачивать. Первые маятниковые часы с внешними батареями были созданы приблизительно в 1840 году, уже к 1906 году, батареи располагались непосредственно в самих часах.
Если до появления маятника точными считались часы, отстающие или спешащие на 30 минут в сутки, то теперь погрешность составляла не более 3 минут в неделю.
Как вы уже знаете, на часах отражались только 12 часов, для того, чтобы «отмерить» весь день, часовая стрелка должна была пройти по кругу дважды. Именно поэтому, в некоторых странах используются следующие обозначения:
A.M. (Ante meridiem) – это время до полудня, обозначение произошло от латинского слова, означавшего «перед полуднем»;
P.M. (Post meridiem) – это время после обеда, обозначение произошло от латинского слова, означавшего «после полудня».
В 1674 году Гюйгенс усовершенствовал регулятор пружинных часов. Его изобретение потребовало создания качественно нового спускового механизма. Немного позже этот механизм был придуман. Им стал анкер.
Изобретения Гюйгенса получили широкое распространение во многих странах. Часовое мастерство начало активно развиваться. Постепенно снижалась погрешность хода часов, к тому же заводить механизмы можно было уже раз в восемь дней.
В связи с повышением точности часов в 1680 году были созданы первые механизмы с минутной стрелкой. В то же время на циферблатной пластине появился второй ряд цифр для обозначения минут, в котором использовались арабские цифры. А в середине XVIII века появились часы с секундной стрелкой.
В это время во всех видах искусства господствовал стиль рококо. В часовом деле его влияние выразилось в разнообразии форм часов и используемых материалов, обилии резных узоров, завитков, внешних украшений из золота и драгоценных камней. В то же время вошли в моду каретные часы. Считается, что дорожные, или каретные часы появились благодаря французскому механику и часовщику Абрагаму-Луи Бреге.
Чаще всего они были прямоугольной формы со стеклянными боковыми стенками. Сверху к корпусу крепилась латунная ручка, которая служила для переноски часов. Все латунные поверхности часов имели покрытие из золота. Стоит заметить, что внешний вид дорожных часов практически не менялся в течение всего столетия.
Благодаря усовершенствованиям часового механизма во второй половине XVIII века часы стали более плоскими и уменьшились в размерах. Но, несмотря на изменения внешнего облика часов, они все еще продолжали оставаться прерогативой избранных. Только во второй половине XIX века их стали производить в больших количествах в Германии, Англии, США, а также Швейцарии.
Механические часы развивались не менее пяти веков. Сегодня их условно подразделяют не только по типу часового механизма (маятниковые, балансовые, камертонные, кварцевые, квантовые), но и по назначению (бытовые и специальные).
К бытовым часам можно отнести башенные, настенные, настольные, наручные и карманные часы. 
Специализированные часы подразделяют в зависимости от назначения. Среди них можно встретить часы для подводного плавания, сигнальные, шахматные, антимагнитные часы, а также многие другие. Прототипом современных механических часов являются созданные в 1657 году маятниковые часы Х. Гюйгенса.
Наручные часы . 1504 год – это тот год, когда были изобретены первые портативные, но, справедливости ради нужно сказать, не очень точные часы. Эти часы были изобретены в Нюрнберге, в Германии Питером Энлеином (Peter Henlein). Первым человеком, который стал носить часы на запястье, стал Блез Паскаль (Blaise Pascal) – годы жизни – 1623 – 1662. С помощью специальной нити он крепил часы к руке, точнее, к своему запястью.
Кварцевые часы
. Кварц – это определенный тип кристалла, который по внешнему виду напоминает стекло. Когда на кварц воздействуют напряжением, электрическим током или давлением, кристаллический кварц вибрирует или колеблется, что очень примечательно, так это то, что частота его колебаний постоянна. Благодаря таким свойствам кварца, эти часы (кварцевые) доказывают точное время.
Первые кварцевые часы были созданы в 1927 году, причиной создания подобных часов стало то, что канадскому инженеру по телекоммуникациям Уоррену Марризону (Warren Marrison), работающему в Белл Телефон Лаборэйторис (Bell Telephone Laboratories) были необходим надежный прибор, для измерения времени. Так как в лаборатории работали с пьезоэлектричеством, он смог создать очень большие, очень точные часы. Именно этот прибор и стал первыми кварцевыми часами.
Стандарт времени . В 1878 году, был изобретен и определен стандарт времени. Это изобретение принадлежит сэру Сэндфорду Флемингу (Sanford Fleming).
Будильники . Первый будильник был изобретен древними греками приблизительно в 250 году до нашей эры. Греками были созданы и построены водные , за счет того, что вода поднималась к определенному времени, она воздействовала на механическую птицу, которая, в свою очередь, начинала тревожно свистеть.
Первый механический будильник был изобретен в 1787 году, это изобретение принадлежит Леви Хутчинсу (Levi Hutchins) из Конкорда, в Нью-Хэмпшире. Однако, будильник в тех часах, которые он изобрел, мог звонить только в 4 часа утра. 24 октября 1876 году был запатентован механический будильник, который мог звонить в любое заданное время, это изобретение принадлежит Сету И. Томасу (Seth E. Thomas).
Часы с автоматическим подзаводом . В 1923 году швейцарцем Джоном Харвудом (John Harwood) были изобретены часы с автоматическим заводом.
Рассказ о становлении часового производства может занять не одну страницу целой книги. С течением времени и развитием науки часовой механизм усложнялся, повышалась точность хода, придумывались различные устройства для его усовершенствования и удобства пользования часами, разрабатывался оригинальный дизайн — история развития часов продолжается и в наше время. Электронные, водонепроницаемые, защищенные от ударов, приспособленные к перепадам давления и гравитации, способные выжить даже в вакууме, часы продолжают удивлять и радовать 
своих хозяев уникальными качествами и функциями. Любой человек сегодня может не только узнать время с точностью до секунды, но и украсить свой гардероб великолепным экземпляром известных часовых фирм.
