Солнечные часы. История часов

Часы – необходимая вещь в повседневной жизни. Сейчас сложно представить, как можно без неё обходиться. Любопытно узнать, где берёт начало история появления такого нужного и интересного изобретения, и какими были первые часы. История создания часов.

Часы за всё время своего существования не единожды менялись по форме и стилю. На эти преобразования ушла не одна сотня лет. Первый раз выражение «часы» упомянули в XIV веке. На латыни это выражение означало «звонок». До появления часов точное время было определить не просто: в древности люди делали это по движению солнца на небе. Существует несколько положений солнца относительно неба: утром солнце находится на восходе, в полдень – по центру, вечером – на закате.

История создания часов началась с известных миру — солнечных. Появились они и впервые стали использоваться в обиходе аж в 3500 году до н.э. Основная идея их устройства следующая: устанавливалась палка, от которой должна падать солнечная тень. Соответственно, время рассчитывалось по тени, которая была направлена на числа на диске.

Следующим видом часы, функционирующие с помощью воды, носившие название клепсидра, появившиеся в 1400 году до н.э. Они представляли собой два сосуда с жидкостью, водой. В одном из них жидкости было налито больше, нежели в другом. Их устанавливали на разных уровнях: один выше другого, а между ними протянута соединительная трубка. По ней жидкость перемещалась из верхнего сосуда в нижний. Сосуды помечались марками, по ним и узнавали, сколько время, учитывая уровень жидкости. Большую популярность и признание такие часы получили у греков. Здесь же они и получили дальнейшее развитие. В нижнем сосуде находился поплавок с отметками. Когда ода из верхнего сосуда капала в нижний сосуд, поплавок поднимался, и по отметкам на нем можно было сказать, сколько время.

Помимо этого, Греции принадлежит и другое гениальное открытие: разделение года на 12 одинаковых частей: месяцев, а месяца на 30 одинаковых дней. Учитывая так деление, в Древней Греции год составлял 360 дней. Позже жители Древней Греции и Вавилона поделили часы, минуты и секунды на одинаковые части. Вначале было принято разделить на 12 частей день от восхода солнца и до заката. Затем эти части стали называться часами. Однако продолжительность ночи в разные времена года была неодинаковая. Необходимо было что-то придумать, чтобы устранить эти различия. В связи с этим, в скором времени сутки были разделены и составляли 24 часа. Всё же оставался один неразрешённый вопрос: зачем все-таки делить день и ночь на 12 одинаковых промежутков? Оказалось, что это число циклов луны в одном году. А вот идея разделения часа и минуты на 60 частей принадлежала культуре Шумеров, хотя цифры в древние времени были важной составляющей почти во всех культурах.

А вот 1-е часы со стрелкой появились в 1577 году и были далеко не идеальны в использовании. Часы с маятником наиболее точно определяли время, они появились в 1656-1660 годах. Главным недостатком таких часов был маятник: его приходилось заводить после того, как он периодически останавливался. На часах было нанесено 12 чисел, поэтому за сутки стрелка делает два полных круга. В связи с этим, в части стран появились специальные аббревиатуры: время до и после полудня (A.М. и Р.М. соответственно). В 1504 году свет узнала наручные часы, которые прикреплялись к запястью нитью. А в 1927 году в Германии изобрели кварцевые часы (кварц – это вид кристалла), наиболее точно определяющие время в отличие от ранее изобретённых.

Человек всегда хотел измерить время. Для этого были созданы часы. Первые часы были солнечные. Их изобрели ещё до нашей эры. Исследователи до сих пор спорят, кто изобрел первые часы. Официальная версия гласит, что созданы они были в древнем Китае, человеком по имени Чиу-Пи.

Кто изобрел первые часы

Солнечные часы составляли конкуренцию песочным часам, которые также изобрели в Азии. Песочные часы были достаточно неточными. Точность этих часов зависела от материалов и размеров колбы, используемого песка.

Позднее, в древней Греции, изобретатель Ктсебий создал водяные часы. Они представляли собой сосуд со шкалой, куда капли падали из внешнего резервуара. Водяные часы были популярными вплоть до 18 века.

В начале 6 века в Германии были создан первый аналог механических часов. Изобретение приписывается монаху Герберту. Он сконструировал башенные часы для города Магдебург. Механизм этих часов работал за счет энергии опускаемого груза. Однако механика использовалась только для боя. Часы сами по себе были водяными.

Кто изобрел часы, которые мы используем сегодня

Привычные нам механические часы создаются благодаря Гюйгенсу в 17 веке, который использовал маятник, как регулятор погрешности. Т. Томпион продолжил дело, создав цилиндр с зубчатыми кольцами внутри, которые и являются аналогом современных часов.

Три столетия механические оставались самым сложным техническим устройством. Множество изобретателей внесли свою лепту в создание механизма, который сегодня доступен практически всем.

П ервые примитивные понятия для измерения времени (сутки, утро, день, полдень, вечер, ночь) древним людям подсознательно подсказала регулярная смена времени года, смена дня и ночи, перемещение Солнца и Луны по небесному своду. Время шло. Способы измерения времени постепенно совершенствовались. Длительный период люди обходились календарным измерением времени, подсчитывая количество истекших или предстоящих суток. Примитивными приспособлениями для отсчета времени были ремешок с узелками и дощечка с зарубками. Ежесуточно делая зарубку, человек мог подсчитать количество прошедших дней; развязывая каждый день по узелку, можно было определить число оставшихся суток до какого либо ожидаемого события.

С древних времен смена дня и ночи(сутки) служили единицей измерения относительно небольших интервалов времени. Положение Солнца на небе использовалось в качестве той часовой стрелки, по которой люди определяли время в дневную часть суток. Именно движение солнца легло в основу солнечных часов, которые появились примерно 5,5 тысяч лет назад. Принцип действия солнечных часов основан на движении тени, отбрасываемой неподвижным ориентиром в течение дня.

Солнечные часы состоят из указателя, отбрасывающего тень и играющего роль стрелки, а так же циферблата с нанесенными на него делениями, обозначающими часы суток. Перемещение стрелки-тени, отражающей суточное вращение Земли, позволяет определять время.

Солнечные часы - «Гномон»

Солнечные часы - простейший прибор для отсчета времени, их принято называть древним греческим именем - Гномон.

По таким часам можно было определить время с точностью до часа. Конечно, пользоваться такими часами можно было только в светлое время суток. Первые гномоны были сложными архитектурными сооружениями в виде высоких обелисков, охваченных полукружием каменных столбов которые и являлись ориентиром для определения времени. Затем солнечные часы стали более совершенны, уменьшились в размерах, получили штриховую шкалу. Были известны даже карманные солнечные часы. Многие из первых часов прослужили долго и верно человеку, но появлялись новые, более удобные модели. Основным недостатком солнечных часов была абсолютная бесполезность в пасмурный день или в ночное время. Попытки измерения ночного времени привели к созданию огненных часов.

Огненные (огневые) часы измеряли время по количеству масла сгоревшего в лампе, или воска в свече. Распространенность огненных часов была столь велика, что единицей измерения времени стала свеча. На вопрос: - «Который час?» следовал ответ: - «Две свечи»; что соответствовало примерно трем часам ночи, поскольку вся ночь делилась на три свечи. Такие часы были дешевы и удобны, но неточны. Именно в эти годы был впервые изобретен будильник. Естественно он был огненным. Недостатком таких часов была нерентабельность их применения в дневное время суток, а кроме того, точность их показаний была низка из-за различной скорости выгорания масла и воска у разных ламп и свечей.

Водяные часы - «Клепсидра»

На смену солнечным и огненным часам 2500 лет назад пришли водяные часы. Они были более точны и совершенны. Эти часы надежно работали и днем и ночью. Устройство их было простым: сосуд с отверстием в днище и делением на стенках, по которым можно следить за падением уровня воды. Сосуд изготавливался, как правило, из металла, глины или стекла, наполнялся водой, которая медленно, по капле, вытекала, понижая уровень воды, а деления на сосуде определяли который час.

Водяные часы быстро стали популярны. Их использовали как в домашнем быту, так и в войсках, правительственных учреждениях, школах. Они были на ипподромах, стадионах и судебных учреждениях.

Водяные часы называли «Клепсидрой», что по-гречески означает «Похитительница.» Именно клепсидре мы обязаны появлению выражения - «Течение времени».

В богатейшем торговом городе Египта - Александрии клепсидра получила наибольшее развитие. Именно в Александрии были открыты первые в мире часовые мастерские которые производили разнообразные клепсидры. Производством клепсидр занимались ремесленники, которых звали мастерами автоматических водяных часов. Большинство клепсидр являлись сложным автоматическим устройством, оснащенные сигнальными механизмами и разнообразными движущимися фигурами, которые производили различные движения в определенный час. С этого момента к водяным часам интерес усилился так как часы стали нести развлекательную функцию. Восточная Римская империя (Византия) развивала технические и культурные традиции античности, а автоматические водяные часы служили украшением многих помещений императорского дворца в Константинополе.

Песочные часы состоят из двух сообщающихся сосудов закрепленных в деревянной оправе. Работа песочных часов основана на пересыпании точно откалиброванного речного песка из одного сосуда в другой через узкое отверстие, в одну песчинку в одинаковые промежутки времени, принцип работы идентичен водяным часам но из сосуда в сосуд бежит не вода а песок.

Половинки стеклянного сосуда имели форму чаши и предназначались для измерения незначительных промежутков времени. Подобные часы могли отмерять различные промежутки времени от 15 минут до нескольких часов, что зависит он емкости сосудов и размера отверстия между ними. Недостаток этих часов заключается в необходимости переворачивать песочные часы после пересыпания песка из верхнего сосуда в нижний.

Башенные часы

Механические часы, по своему устройству напоминающие современные, появились в 14 веке.

Это были огромные тяжеловесные механизмы башенных часов, которые приводила в действие гиря, подвешенная на канате к ведущему валу механизма. 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.

Для дальнейшего усовершенствования часов огромное значение имело открытие законов колебания маятника, сделанное Галилеем, которому пришла в голову идея создания механических маятниковых часов. Реальная конструкция таких часов появилась в 1658 году благодаря талантливому голландскому изобретателю и ученому Христиану Гюйгенсу (1629-1695гг). Он же изобрел балансовый регулятор, позволивший создать карманные и наручные часы. Причем, принципиальная конструктивная схема которых почти без изменений сохранилась в современных часах.

Первые карманные часы появились в 1500 году после изобретения заводной пружины известным часовым мастером Нюренберга Петером Генлейной, но эти первые карманные часы имели шпиндельный регулятор и обладали низкой точностью. Только после изобретения баланса, карманные часы из модной, дорогой и бесполезной игрушки превратились в точный и функциональный предмет.

Семнадцатый век был веком стремительного развития часового искусства. С момента изобретения спиральной пружины-балансира крутильный маятник в носимых часах полностью заменил обычный. После внедрения горизонтального анкерного спуска, точность хода носимых часов значительно повысилась, что привело к необходимости добавить в механизм минутную, а позже и секундную стрелки.

С момента появления, карманные часы стали предметом роскоши, а их оформление изощренным. Корпуса изготавливали в виде животных и различных геометрических фигур, а для украшения циферблата стали применять эмаль. Именно в то время циферблат карманных часов был накрыт стеклом впервые.

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 А.Бреге турбийона. Вращая с помощью него колебательную систему часов, удается компенсировать влияние гравитации на точность хода. Создание качественных часов превратилось в целое искусство.

Часы продолжают удивлять и радовать своих хозяев уникальными качествами и функциями, а так же оригинальным дизайном. Любой человек сегодня может не только узнать время с точностью до секунды, но и украсить свой гардероб великолепным экземпляром известных часовых фирм.

Часы сегодня, это не только прибор, необходимый для определения времени суток, но и признак престижа и достоинства, стиля, имеющий символическое значение. Часы давно перестали выполнять свою основную функцию, указывая время - они отстаивают право на эстетическую привлекательность и личное уважение.

p.s. Но это всего лишь малая доля из истории развития и истории изобретений приборов времени. .

История солнечных часов уже насчитывает не одно тысячелетие, но когда именно люди начали их применять достоверно неизвестно. Установлено, что в Древнем Египте, Вавилоне и Китае такими приборами пользовались ранее, чем за тысячу лет до нашей эры. Первые упоминания об определении времени по солнечным лучам с помощью специального устройства относятся к 1306-1290 гг. до н.э.

Любые солнечные часы имеют циферблат со шкалой и часовую стрелку, называемую гномоном. При этом по их ориентации солнечные часы подразделяются на горизонтальные, вертикальные и экваториальные. Существует множество их модификаций, такие как ступенчатые, кольцевые, пластинчатые, зеркальные, бифилярные и другие.

Солнечные часы это не обязательно диск, имеющий перпендикулярный гномон. Так, циферблат может быль полусферой или кольцом. Универсальными экваториальными часами можно пользоваться на всех широтах. В их конструкции участвуют два перпендикулярных друг другу кольца и гномон. Для определения времени необходимо выставить широту по шкале на одном из колец и установить дату. Затем часы поворачивают вокруг вертикальной оси, до появления на циферблате точки, показывающей время. В этот момент одно кольцо ориентировано на север вдоль меридиана, а второе - параллельно плоскости экватора.

В горизонтальных солнечных часах плоскость циферблата не перпендикулярна гномону, который должен быть параллелен земной оси, а также указывать на север, то есть угол между ними равен широте местности. Горизонтальные часы удобны и просты в установке. Для их использования на другой широте достаточно изменить угол и направить гномон на север.

В Древнем Египте были сконструированы разные модели солнечных часов, например, с горизонтальной шкалой, которая составляла угол 90 градусов с плоскостью местного меридиана, а гномонами их являлись обелиски, высота которых обычно достигала нескольких метров. Для того чтобы по ним узнать время, использовалось направление, которое указывала тень от гномона. Еще одни солнечные часы, именуемые «ступенчатыми», имели две поверхности, наклоненные на восток и на запад и поделенные на уровни. При движении солнца тень перемещалась с одной ступени на другую, и время определялось по ее длине.

В Центральной Европе до XV века широкое распространение получили настенные вертикальные солнечные часы, гномон которых был горизонтальным. Правда точность определения времени по ним была невысока.

В тоже время существовало несколько вариантов дорожных хронометров, например, кольцевые солнечные часы. Они представляли собой два кольца, в одном из которых было отверстие для прохождения солнечного луча, а на другое наносились шкалы месяцев и часов. Были еще пластинчатые часы, в конструктивное решение которых входили две, иногда три, одинаковые пластинки, имевшие прямоугольную форму и скрепленные между собой, при этом на нижней устанавливался компас.

Имеется описание средневековых восьмигранных палок с четырьмя сквозными отверстиями в ручках, в которые для определения времени надо было вставлять металлические стержни. Примерно тогда же появились оконные хронометры. Они относились к вертикальным. Принцип работы солнечных часов заключался в использовании окна ратуши или храма в качестве циферблата с нанесенной полупрозрачной шкалой. Это давало возможность узнавать время, находясь внутри помещения. Зеркальные солнечные часы использовали отраженный с помощью зеркала солнечный луч, который они направляли на стену здания, где находился циферблат.

Инструкция

Самыми первыми часами, по которым появилась возможность знать примерное время - солнечные. Циферблат таких часов располагали на освещенном месте. Стрелкой на них служил стержень, от которого падала тень на циферблат. Солнечные часы называют гномон (указатель). Первые такие устройства появились в Вавилоне, более 4,5 тысяч лет до нашей эры. Солнечных часов создали множество разновидностей: горизонтальные, вертикальные, утренние, вечерние, конические, шарообразные и даже портативные для моряков. Математик Витрувий в своих статьях описал 30 типов солнечных часов. У всех этих приборов была главная проблема - они работали только при наличии освещения.

Для улучшения качества жизни человечество выдумало другие устройства для установления времени. Водяные часы (клепсидра) отмеряли промежутки времени при помощи определенного потока жидкости и замера количества воды в сосуде. Огненные часы представляли собой свечи хорошего качества или палочки с благовониями. На палочках, к примеру, наносили метки, которые сигнализировали о пройденном периоде времени. Каждая часть палочки источала различный аромат.

Широкое распространение получили песочные часы. Их использовали в большинстве своем как таймер. Первые песочные часы появились в 11 веке нашей эры. Такое стало удобным для ученых, священников, и ремесленников. В 11 веке Европа обзавелась башенными часами. На них была единственная стрелка, тяжелые гири приводили колокола в движение. На солнца стрелку устанавливали на 0 часов, а в течение дня хранитель часов сверял их с солнечными.

Часы с курантами выполнили в 14 веке, их установили в 1354 году на Страсбургском соборе. Эти часы отбивали каждый час в сутках. На них было изображено звездное небо, вечный календарь и движущиеся фигуры Богоматери с младенцем. В России башенные часы появились в 1404 году в Московском кремле. Изобретателем гиревого двигателя и механизма с боем, стал монах Лазарь Сербин. В дальнейшем башенные часы начали устанавливать в различных российских городах.

В начале 16 века механик П. Хенлейн выполнил карманные часы. Они имели шпиндельный механизм, гирю заменили на стальную пружину. Точность часов зависела от степени завода пружины. Со временем создали приспособление для выравнивания усилия пружины. Такие часы существовали до конца 19 века.

Конец 16 века стал знаменит открытием маятниковых часов. Ученый Галилео Галилей обратил внимание на движение лампад в Пизанском соборе. Он понял, что длина цепей, на которые подвешены лампады, определяет периоды их колебания. Именно Галилей и подал идею создания маятниковых часов.