Когда были созданы первые механические часы. История часов. История изобретения часов

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.

С древнейших времен люди не просто существовали во времени, но и пытались осмыслить его суть. Что такое время? Ответ на этот вопрос ищет не одно поколение философов, астрономов, физиков, математиков, богословов, поэтов и писателей и каждой эпохе свойственно свое представление о природе времени и способах его измерения.
История появления часов
Первый простейший прибор для измерения времени — солнечные часы — был изобретен вавилонянами примерно 3,5 тысячи лет назад. Не менее распространенными в Европе и Китае были так называемые «огненные» часы — в виде свечей с нанесенными на них делениями.
Песочные часы появились примерно тысячу лет назад. Истории известны многие сыпучие индикаторы времени, но лишь развитие стеклодувного мастерства позволило создать относительно точный прибор. Однако при помощи песочных часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. В средневековье поначалу с помощью механических башенных часов определялось лишь время молитвы в монастырях. Но вскоре это революционное устройство стало координировать жизнь целых городов. История его такова: самые первые механические часы , у которых пока еще не было маятника, были разработаны во второй половине тринадцатого века, где и когда появились первые механические часы точно не известно, но самыми старыми, хотя и документально не подтвержденными сообщениями о них, считают упоминания, относящиеся к X веку.
Первые церковные часы были очень большими, их конструкция включала в себя тяжелую железную раму и несколько зубчатых колес, выкованных местными кузнецами; они не имели ни циферблата, ни стрелки часов, а просто каждый час били в колокол. Первые механические часы в России появились в XV веке. На часах того времени вместо цифр на циферблат были нанесены буквы. Первые носимые часы изготовил во второй половине пятнадцатого века мастер Питер Хенлейн из немецкого города Нюрнберга, после того, как была изобретена плоская пружина, заменившая гири. 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. К концу девятнадцатого века достижения науки и техники положили начало массовому производству серийных часов, что сделало их более доступными для широкой аудитории. С момента широкого распространения часов остро встала проблема синхронизации времени и определения его наиболее точного значения. Решить эту проблему позволили атомные часы, где в качестве источника колебаний вместо маятника служило радиоизлучение. Вообще же, со времени изобретения атомных часов их точность повышалась в среднем вдвое каждые 2 года, и хотя предела совершенству в этом вопросе не видно и по сей день.
Солнечные часы — прибор для определения времени по изменению длины тени от гномона и еt движению по циферблату. Появление этих часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Простейшие солнечные часы показывают солнечное время, а не местное, то есть, не учитывают деление Земли на часовые пояса.

История
Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии.
Древний Египет . Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н.э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце ее прикреплен невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад. Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется 1479—1425 гг. до н.э., второй — из Саиса, он на 500 лет моложе. На конце у них есть только брусок, без горизонтальной планки, а также имеется желобок для отвеса для придания устройству горизонтального положения. Другими двумя типами древнеегипетских часов, измерявших время по длине тени, были часы, в которых тень падала на наклонную плоскость или на ступени. Они были лишены недостатка часов с ровной поверхностью: в утренние и вечерние часы тень выходила за пределы пластины. Эти типы часов были объединены в модели из известняка, хранящейся в Каирском египетском музее и датируемой несколько более поздним временем, нежели часы из Саиса. Она представляет собой две наклонные плоскости со ступенями, одна из них была ориентирована на восток, другая при этом указывала на запад. До полудня тень падала на первую плоскость, постепенно опускаясь по ступеням сверху вниз, а после полудня — на вторую плоскость, постепенно поднимаясь снизу вверх, в полдень тени не было. Конкретной реализацией типа солнечных часов с наклонной плоскостью были переносные часы из Кантары, созданные около 320 до н.э. с одной наклонной плоскостью, на которой были нанесены деления, и отвесом. Плоскость ориентировалась на Солнце.
Древний Китай . Первое упоминание о солнечных часах в Китае, вероятно, задача о гномоне, приводимая в древнем китайском задачнике «Чжоу-би», составленном около 1100 г. до н.э. В эпоху Чжоу в Китае применялись экваториальные солнечные часы в виде каменного диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору и пронизывающего его в центре стержня, устанавливаемого параллельно земной оси. В эпоху Цин в Китае изготавливали портативные солнечные часы с компасом: либо экваториальные — опять-таки со стержнем в центре диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору, либо горизонтальные — с нитью в роли гномона над горизонтальным циферблатом.
Древняя Греция и Древний Рим . Скафис — солнечные часы древних. На сфероидальной выемке нанесены линии часов. Тень бросал горизонтальный или вертикальный прут, или шарик в центре инструмента. По рассказу Витрувия, вавилонский астроном Берос, поселившийся в VI в. до н. э. на острове Косе, познакомил греков с вавилонскими солнечными часами, имевшими форму сферической чаши — так называемым скафисом. Эти солнечные часы были усовершенствованы Анаксимандром и Анаксименом. В середине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия. Древние греки и римляне, как и египтяне, делили промежуток времени от восхода до заката Солнца на 12 часов, и поэтому их час был различной длины в зависимости от времени года. Поверхность выемки в солнечных часах и «часовые» линии на них подбирались так, чтобы конец тени прута указывал час. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Последующие геометры и астрономы придумывали разнообразные формы солнечных часов. Сохранились описания таких инструментов, носивших самые странные названия сообразно их виду. Иногда гномон, отбрасывающий тень, располагался параллельно оси земли. В Рим первые солнечные часы были привезены консулом Валерием Массала из Сицилии в 263 г. до н. э. Устроенные для более южной широты, они показывали час неверно. Для широты Рима первые часы устроены около 170 года Марцием Филиппом.
Древняя Русь и Россия . В древнерусских летописях часто указывался час какого-то события, это наводило на мысль, что в то время на Руси уже использовались определенные инструменты или объекты для измерения времени по крайней мере днём. Черниговский художник Георгий Петраш обратил внимание на закономерности в освещении Солнцем ниш северо-западной башни Спасо-Преображенского собора в Чернигове и на странный узор над ними. На основании более подробного их изучения он высказал предположение, что башня представляет собой солнечные часы, в которых час дня определяется освещением соответствующей ниши, а меандры служат для определения пятиминутного интервала. Подобные особенности были отмечены и у других храмов Чернигова, и был сделан вывод, что солнечные часы в Древней Руси применяли еще в XI веке. В XVI веке в России появились западноевропейские портативные солнечные часы. На 1980 год в советских музеях было семь таких часов. Самые ранние из них относятся к 1556 году и хранятся в Эрмитаже, они были предназначены для ношения на шее и представляют собой горизонтальные солнечные часы с секторным гномоном для указания времени, компасом для ориентации часов в направлении север—юг и отвесом на гномоне для придания часам горизонтального положения.

Средние века . Арабские астрономы оставили обширные трактаты по гномонике, или искусству строить солнечные часы. Основанием служили правила тригонометрии. Кроме «часовых» линий, на поверхности арабских часов наносилось еще направление к Мекке, так называемая кибла. Особенно важным считался момент дня, когда конец тени вертикально поставленного гномона приходился на линию киблы. Вместе с введением равных часов дня и ночи задача гномоники значительно упростилась: вместо того, чтобы замечать место конца тени на сложных кривых, стало достаточно замечать направление тени. Если только штифт расположен по направлению оси земли, то тень его лежит в плоскости часового круга солнца, а угол между этой плоскостью и плоскостью меридиана есть часовой угол солнца или истинное время. Остаётся только находить пересечение последовательных плоскостей с поверхностью «циферблата» часов. Чаще всего это была плоскость, перпендикулярная штифту, то есть параллельная небесному экватору; на ней направление тени изменяется на 15° за каждый час. При всех других положениях плоскости циферблата углы, образуемые на ней направлением тени с линией полудня, не растут равномерно.
Водяные часы, клепсидра — известный со времен ассиро-вавилонян и древнего Египта прибор для измерения промежутков времени в виде цилиндрического сосуда с истекающей струёй воды. Был в употреблении до XVII века.
История
У римлян были в большом ходу водяные часы самого простого устройства, так, например, ими определялась длина речей ораторов в суде. Первые водяные часы устроил в Риме Сципион Назика. Водяные часы Помпея славились украшениями из золота и каменьев. В начале VI века славились механизмы Боэция, которые он устраивал для Теодориха и для бургундского короля Гундобада. Затем, по-видимому, это искусство упало, так как папа Павел I послал Пипину Короткому водяные часы, как крайнюю редкость. Гарун-аль-Рашид прислал Карлу Великому в Ахен (809) водяные часы весьма сложного устройства. По-видимому, некий монах Pacificus в IX веке начал подражать искусству арабов. В конце X века прославился своими механизмами, тоже отчасти заимствованными от арабов, Герберт. Знамениты были еще водяные часы Оронция Финеуса и Кирхера, основанные на принципе сифона. Многие математики, в том числе в позднейшее время Галилей, Вариньон, Бернулли, решали задачу: «какова должна быть форма сосуда, чтобы вода вытекала вполне равномерно». В современном мире клепсидра широко применяется во Франции в телеигре Форт Боярд во время прохождения игроками испытаний и представляет собой поворотный механизм с синей водой.
В средние века получили распространение водяные часы особого устройства, описанные в трактате 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.
Механические часы — часы, использующие гиревой или пружинный источник энергии. В качестве колебательной системы применяется маятниковый или балансовый регулятор. Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, называются часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени. Механические часы по точности хода уступают электронным и кварцевым. Поэтому в настоящее время из незаменимого инструмента механические часы превращаются в символ престижа.
История
Прототипом первых механических часов можно считать Антикитерский механизм датируемый около II века до н.э Первые механические часы с анкерным механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году нашей эры И Сином и Лян Линцзанем. Из Китая секрет устройства,
по-видимому, попал к арабам. Первые маятниковые часы изобретены в Германии около 1000 года аббатом Гербертом — будущим папой Сильвестром II, но широкого распространения не получили. Первые башенные часы в Западной Европе построены были в 1288 году английскими мастерами в Вестминстере. Примерно в это же времени о колесных часах с боем рассказывает Данте Алигьери в своей «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. Башенные часы, установленные в 1354 году в Страсбурге, не имели маятника, зато отмечали: часы, части суток, праздники церковного календаря, 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.
Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом, а затем — много позже — и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.
Кварцевые часы — часы, в которых в качестве колебательной системы применяется кристалл кварца. Хотя электронные часы также являются кварцевыми, выражение «кварцевые часы» обычно применяется только к электромеханическим часам. Работа электромеханических часов совсем не зависит от качества шестерен; простой, хоть и шумный, пластмассовый будильник может стоить менее 1 доллара. Качественные бытовые кварцевые часы имеют точность ±15 секунд/месяц. Таким образом, выставлять их надо дважды в год. Однако кристалл кварца подвержен старению, и со временем часы начинают, как правило, спешить.

История
Кварцевые часы были выпущены в 1969 году. В 1978 году американская компания «Хьюлетт Паккард» впервые выпустила кварцевые часы с микрокалькулятором. На нём можно было совершать математические операции с шестизначными числами. Его клавиши нажимали шариковой ручкой. Размер этих часов составлял несколько квадратных сантиметров. В1990-х годах на рынке были представлены оригинальные часы — гибрид автоподзавода и кварцевых часов. Япония представила модель «Кинетик» компании Seiko, а Швейцария — модель «Автокварц» компании Tissot и Certina. Особенность данных часов была в том, что в них стояла не батарейка, а аккумулятор, который подзаряжался устройством автоподзавода, как и обычно устанавливаемым на механических часах.
Интересно про часы.
*1485 год. Леонардо да Винчи сделал эскиз устройства fusee для башенных часов. Как выяснилось, карманные часы от башенных отличаются только размерами-принцип тот же.
*Часы, в основе работы которых лежит механизм с колеблющимся маятником, создал голландец Христиан Гюйгенс. Однако это стало возможным благодаря экспериментам и исследованиям, проводимым знаменитым математиком и астрономом Галилео Галилеем в 1580-м году.
*Изобретение маятника примерно в начале 15-го века способствовало появлению и первых домашних часов, которые изготавливали местные кузнецы и мастера. Первое время домашние часы вешались на стену, поскольку их маятники были действительно огромными. С дальнейшим усовершенствованием часовых механизмов часы становились все легче и компактнее, и вскоре была создан их настольный вариант.
*Благодаря изобретению Галилея, погрешность измерения времени снизилась с 20-30 минут в день до 3 минут, а изобретение анкерного механизма позволило снизить эту погрешность до 3 с в неделю, что считалось большой точностью.
*Для производства механических часов, какими были первые образцы, требовались гораздо более точные станки, чем весь прежний инструментарий. Современное точное машиностроение родилось из мастерства механиков часовщиков.
*Самая ранняя дата, которую можно достоверно назвать, говоря о применении шпиндельных механических часов, относится приблизительно к 1340 г. или несколько позже. С тех пор они быстро вошли в общее употребление и стали предметом гордости городов и соборов. В 1450 г. появились пружинные часы, а к концу XV столетия — переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или наручными.

Первые часы были… звёздными. По наблюдениям за движением Луны и Солнца в Месопотамии и Египте около 4 000 лет назад возникли методы шестидесятеричной системы отсчёта времени.

Чуть позже такая же система самостоятельно возникла в Мезоамерике - культурной области Северной и Южной Америки, простирающейся от центра современной Мексики до Белиза. Гватемалы, Сальвадора, Никарагуа и северной Коста-Рики.

Все эти древние часы, в которых «стрелками» были лучи Солнца или тени, называют теперь солнечными. Некоторые учёные относят к солнечным часам каменные сооружения-круги по типу Стоунхенджа, обнаруженные в разных частях мира.

Но мегалитические цивилизации (древние, те, что делали сооружения из больших камней, не используя связующий раствор) не оставили после себя письменных свидетельств учёта времени, потому учёным приходится строить и доказывать весьма сложные гипотезы осознания времени как материи и собственно происхождения часов.

Изобретателями солнечных часов называют египтян и междуреченцев, или месопотамцев. Однако первыми посчитали время: разделили год на 12 месяцев, день и ночь - на 12 часов, час - на 60 минут, минуту - на 60 секунд - всё-таки в Междуречье, или Месопотамии, царстве Вавилонии.

Это сделали вавилонские жрецы, используя солнечные часы. Сначала их инструментом были самые простые часы с плоским циферблатом и центральным стержнем, отбрасывающим тень. Но в течение года солнце садилось и вставало по-разному, и часы начинали «врать».

Усовершенствовал древние солнечные часы жрец Бероз. Циферблат часов он изготовил в виде чаши, точно повторяющей видимую форму небосвода. На конце иглы-стержня Бероз закрепил шарик, чья тень измеряла часы. Путь солнца в небе точно отражался в чаше, а на краях её жрец так хитро сделал разметку, что в любое время года его часы показывали верное время. Лишь один недостаток был у них: часы были бесполезны в пасмурную погоду и ночью.

Часы Бероза служили много веков. Ими пользовался Цицерон, их нашли на развалинах Помпей.

Происхождение песочных часов до сих пор не выяснено. Им предшествовали часы водяные - клепсидры и часы огненные. Песочные же, по данным Американского института (Нью-Йорк), могли быть изобретены в Александрии в 150 году до н. э.

Потом их след в истории исчезает и появляется уже в раннем Средневековье. Первое упоминание о песочных часах в эту пору связано с монахом, служившим в соборе Шартре (Франция) с использованием песочного хронометра.

Частотные упоминания песочных часов начинаются примерно с XIV века. Большинство их - об употреблении часов на кораблях, где применять или огонь как измерители времени просто невозможно. Движение судна не влияет на движение песка между двух сосудов, как не влияет и изменение температуры, потому песочные часы - у моряков: склянки - показывали более точное время в любых условиях.

Существовало множество моделей песочных часов - огромных и крошечных, служивших для разных хозяйственных нужд: от свершения церковной службы до измерения времени, нужного для приготовления выпечки.

Применение песочных часов пошло на спад после 1500 года, когда начинают активно использовать часы механические.

Сведения по этому вопросу противоречивы. Но большинство учёных склоняется к тому, что первыми создали механические часы в 725 году н. э. китайские мастера Лян Линцзань и И Син, жившие в правление династии Тан.

Они использовали в часах жидкостный анкерный (спусковой) механизм. Их изобретение усовершенствовали мастера Чжан Сисунь и Су Сун империи Сун (конец Х – начало XI века).

Однако позже в Китае технология пришла в упадок, зато была освоена арабами. По всей видимости, именно от них жидкостный (ртутный) анкерный механизм стал известен европейцам, которые с XII века начинают устанавливать башенные часы с водяным/ртутным спусковым механизмом.

Следующим часовым механизмом становятся грузы на цепях: колёсную передачу приводит в движение цепь, а регулирует шпиндельный ход и балансир фолио в форме коромысла с двигающимися гирями. Механизм был весьма неточен.

В XV веке появляются устройства с пружинным ходом, что позволяет сделать часы маленькими и использовать не только на башнях, но и в домах, носить в кармане и даже на руке.

Точных данных об изобретении нет. Одни источники называют 1504 год и жителя Нюрнберга Питера Генлейна. Другие связывают появление наручных часов с именем Блеза Паскаля, который просто привязал карманные часы на запястье с помощью тонкой верёвки.

Появление их относят и к 1571 году, когда граф Лестер подарил королеве Елизавете I браслет с часами. С той поры наручные часы стали аксессуаром женским, а у английских мужчин вошло в ход высказывание, что лучше уж носить юбку, чем часы на руке.

Есть и ещё одна дата - 1790 год. Считается, что именно тогда швейцарская фирма «Жаке Дроз и Лешо» выпустила первой наручные часы.

Кажется, всё, что связано с часами, каким-то таинственным образом скрывается не то временем, не то историей. Это справедливо и для электронных часов, на изобретение которых сразу несколько претендентов.

Самой же вероятной кажется «болгарская версия». В 1944 году болгарин Петыр Димитров Петров уезжает на обучение в Германию, а в 1951 году - в Торонто. Талантливый инженер становится участником программ НАСА, а в 1969 году, используя свои знания космических технологий, создаёт начинку для первых электронных часов «Пульсар».

Часы выпускает Hamilton Watch Company, а авторитетнейший часовой эксперт Г. Фрайд называет их появление «самым значительным рывком вперёд с того времени, как в 1675 году изобретена волосковая часовая пружина».

Когда-то людям, чтобы следить за временем, было достаточно и календаря. Но появились ремесла, а следовательно, возникла необходимость в изобретении, которое бы измеряло продолжительность промежутков времени, меньших, чем одни сутки. Этим изобретением стали часы. Об их эволюции мы сегодня и расскажем.

Когда не было часов…

История часов имеет гораздо более глубокие корни, чем принято считать сегодня. Специалисты говорят, что первыми, кто стал следить за временем, были первобытные люди, которые каким-то образом могли определять, когда охота или рыбалка будут наиболее удачными. Возможно, они наблюдали за цветами. Считается, что их ежедневное раскрытие указывает на определенное время суток. Так, одуванчик открывается около 4:00, а лунный цветок - только с наступлением темноты. Но основными инструментами, с помощью которых человек мог определить время до возникновения часов, были солнце, звезды, вода, огонь и песок. Такие «часы» принято называть простейшими.

Одними из первых, кто начал пользоваться простейшими часами, были древние египтяне.

В 3500 г. до н.э. в Египте появилось подобие солнечных часов - обелиски - стройные, сужающиеся кверху четырехсторонние сооружения. Падающая от них тень позволяла египтянам разделять день на две части по 12 часов, таким образом, люди могли точно знать, когда наступил полдень. Немного позже на обелисках появилась маркировка, которая позволила определять не только время до и после полудня, но и другие промежутки дня.

Технологии постепенно развивались, и в 1500 г. до н.э. были изобретены более удобные солнечные часы. Они разделяли день на 10 частей, а также на два «сумеречных» отрезка времени. Неудобство такого изобретения заключалось в том, что его необходимо было ежедневно переставлять в полдень с востока на запад.

Первые солнечные часы с каждым годом все больше видоизменялись, и уже в I в. до н.э. знаменитый римский архитектор и механик Марк Витрувий Поллион описал 13 различных видов солнечных часов, которые использовали повсеместно в Египте, Греции, Малой Азии, Италии, Риме и Индии. К слову, сегодня на площади Пьяцца дель Пополо, располагающейся в Риме, каждый желающий может полюбоваться на сохранившийся до наших дней египетский обелиск, имеющий высоту 36 м.

Кроме солнечных часов были также водяные, песочные и огненные. Водяные часы представляли собой сосуд цилиндрической формы, из которого капля по капле вытекала вода. Считалось, чем меньше воды оставалось, тем больше времени прошло. Такие часы использовали в Египте, Вавилоне и Риме. В странах Азии на емкость наносили римские и арабские цифры, которые означали день и ночь соответственно. Чтобы узнать время, этот полушаровидный сосуд клали в бассейн, через небольшое отверстие в него попадала вода. Повышение уровня жидкости поднимало поплавок, благодаря чему показатель времени приходил в движение.

Всем знакомы также и песочные часы, с помощью которых определяли время еще до нашей эры. В Средние века их разработка была усовершенствована, они стали более точными за счет использования в них качественного песка - мелкого порошка черного мрамора, а также песка из свинцовой и цинковой пыли.

Когда-то время определяли и с помощью огня. Огненные часы были трех видов: свечные, фитильные и лампадные. В Китае использовалась их особая разновидность, она состояла из основы, сделанной из горючего материала (в виде спирали или палочки), и прикрепленных к ней металлических шариков. Когда сгорала какая-то часть основы, шарики падали, отбивая таким образом время.

Отметим, что в Европе популярностью пользовались свечные часы, они позволяли определять время по количеству сгоревшего воска. К слову, эта разновидность была особенно распространена в монастырях и церквях.

Необходимо упомянуть и о таком способе определения времени, как ориентирование по звездам. В Древнем Египте существовали звездные карты, по которым звездочеты, используя пассажный инструмент, ориентировались в ночном времени.

Появление механических часов

С развитием производства и общественных отношений потребность в более точном измерении временных отрезков неуклонно возрастала. Лучшие умы работали над созданием механических часов, в Средние века мир увидел первый их образец.

Первые механические часы с анкерным механизмом изготовили в Китае в 725 г. н.э. мастера И Син и Лян Линцзань. Позже секрет устройства их изобретения попал к арабам, а далее и ко всем остальным.

Стоит отметить, что механические часы вобрали в себя многое от простейших. Сохранился циферблат, зубчатая передача и бой. Необходимо было только заменить движущую силу - струю воды - тяжелой гирей, с которой намного проще обращаться, а также добавить спусковое устройство и регулятор хода.

На этой основе были созданы башенные часы, которые установили в 1354 г. во французском городе Страсбурге. Они имели всего одну стрелку - часовую, с помощью которой люди могли определять части суток, праздники церковного календаря, например Пасху и зависящие от нее дни. В полдень перед фигуркой Девы Марии склонялись фигуры трех волхвов, а позолоченный петух кукарекал и бил крыльями. В этих часах был установлен специальный механизм, приводящий в движение маленькие цимбалы - струнные ударные музыкальные инструменты, - которые отбивали время. К настоящему времени от страсбургских часов остался только петух.

Наступает эпоха кварцевых часов

Как вы помните, на первых механических часах присутствовала всего лишь одна стрелка - часовая. Минутная появилась гораздо позже, в 1680 г., а в XVIII в. стали устанавливать секундную, вначале она была боковой, а затем центральной. К этому времени часы не только приобрели привычный для нас вид, но и усовершенствовались внутренне. В качестве новых опор для балансира и шестерен использовались рубиновые и сапфировые камни. Это позволило снизить трение, повысить точность и увеличить запас хода. Появились также и интересные усложнения: вечный календарь, автоматический завод и указатель запаса хода.

Дальнейшее совершенствование приборов для измерения времени происходило лавинообразно.

Развитие электроники и радиотехники поспособствовало появлению кварцевых часов, которые имеют механизм, состоящий из электронного блока и т.н. шагового электродвигателя. Этот двигатель, получая сигнал от электронного блока, передвигает стрелки. Вместо циферблата в кварцевых часах может использоваться цифровой дисплей.

Также кварцевые часы имеют много интересных дополнений, таких как секундомер, указатель фаз Луны, календарь, будильник и многое другое. В отличие от классических механических кварцевые модели более точно показывают время. Их погрешность составляет ±15 секунд/месяц, поэтому корректировать их показания достаточно дважды в год.

Время в электронных часах

Сегодня большинство людей пользуется электронными часами, которые поистине затмили все остальные. Где мы только их не видим: и на приборной панели автомобиля, и в мобильном телефоне, и в микроволновке, и в телевизоре… Такие часы привлекают пользователей своей компактностью и функциональностью. По типу дисплея они бывают жидкокристаллическими и светодиодными, подпитываться они могут как от сети 220В, так и от батареек.

Что ж, история часов насчитывает много веков. Если составлять рейтинг «самых великих изобретений человечества», то часы наверняка займут в нем второе место после колеса. Ведь сегодня без них действительно не обойтись.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Самым сложным и интересным механизмом, созданным в средние века, были механические часы. Кто изобрел механические часы? Есть источники, утверждающие, что такие часы впервые появились в Западной Европе. И все же первые механические часы изобрели в Китае и их создал монах, а теперь давайте обо всем по порядку.

В 723 г. буддийский монах и математик И Син сконструировал часовой механизм, названный им «сферической картой поднебесья с высоты птичьего полета», приводимый в движение водой. Вода была источником энергии, но движение регулировали механизмы. Эти часы имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение водяного колеса до тех пор, пока каждый его ковш не наполнится в свою очередь доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол, так и началась история механических часов.

Изобретение механических часов в Европе

Когда изобрели механические часы в Европе, сказать затруднительно. В XIII в. они, во всяком случае, они уже существовали. Данте, например, упоминает колесные часы с боем. Известно, что в 1288 г. в лондонском Вестминстере были установлены башенные часы. Они имели одну стрелку, отмечавшую только часы (минуты тогда не измеряли). Маятника в них не было, а ход не отличался точностью.

Башенные колесные часы были не только измерителями времени, но нередко представляли собой подлинное произведение искусства, являясь предметом гордости соборов и городов. Например, башенные часы Страсбургского собора (1354 г.) показывали луну, солнце, части суток и часы, отмечали праздники церковного календаря, Пасху и связанные с ней дни. В полдень перед фигуркой Богоматери склонялись трое волхвов, а петух кукарекал и бил крыльями. Специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. От Страсбургских часов до наших дней остался только петух.

Механические часы в средневековье

В средние века на практике время точно не измеряли. Оно разделялось на приблизительные периоды - утро, полдень, вечер - без четких границ между ними. Французский король Людовик IX (1214-1270 гг.) измерял ночью протекшее время по длине постоянно укорачивающейся свечи.

Единственным местом, где пытались упорядочить счет времени, была церковь. Она разделяла сутки не по природным явлениям (утро, вечер и т. п.), а в соответствии с циклом богослужения, повторяющемся ежедневно. Отсчет начинался с заутрени (к концу ночи), а с рассветом отмечался первый час и дальше последовательно: третий час (утром), шестой (в полдень), девятый (послеполуденный) вечером и так называемый «завершающий час» - время, когда заканчивалось суточное богослужение. Но названия служб отмечали не только интервалы времени, а начало определенных этапов суточного богослужения, которые приходились на разное «физическое» время в разные времена года.

Церковный отсчет времени был потеснен в XIV в., когда башенные часы с боем стали воздвигаться на городских зданиях. Интересно, что в 1355 г. жителям одного французского городка было дано разрешение построить городскую колокольню, чтобы ее колокола отбивали не церковные часы, а время коммерческих сделок и работы суконщиков.

В XIV в. люди начинают старательно считать время. Распространение получили механические часы с боем, и вместе с ними прочно вошло в сознание представление о разделении суток на 24 равных между собой часа. Позднее, в XV в., вводится и новое понятие - минута.

В 1450 г. изобретены пружинные часы, а к концу XV в. вошли в употребление переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или ручными. На Руси башенные часы появились в 1404 г. и в XV-XVI вв. распространились по всей стране.