Классификация часов и принцип их работы

Невозможно представить себе современного существования без такого простого и привычного приспособления как часы. Часы настолько прочно вошли в нашу жизнь, что попытка представить себе, как бы происходила современная жизнь без часов, привела бы к написанию утопической фантастики. На самом деле, скорее всего не было бы никакой современной жизни, в нынешнем его понимании. Возникновение самого процесса развития науки и техники слишком прочно связано с развитием часов, что бы можно было представить себе одно без другого. Ежедневно мы пробуждаемся от раздражающего звука будильника и бежим на работу, в институт, в школу, потом едем в транспорте и смотрим на часы, назначаем свидание и снова ориентируемся на время. С годами часы стали не только неотъемлемой частью человеческого мира, а также приобрели утилитарный характер: стали являться частью нашего интерьера или хорошим подарком.

Часы и время настолько въелись в нашу жизнь, что страшно представить, что может случиться, если вдруг больше не будет часов, не будет будильников, не будет того временного расписания, к которому мы так все привыкли!

Действительно ли было так всегда? Всегда ли знали люди, какое время суток наступило? И как появились первые наручные часы? Получить ответ на этот вопрос нам поможет история.

Человечество начало пытаться измерять время сразу, как только поняло и осознало цикличность процессов и периодичность. Человек первым, осознавший цикличность суточных событий и придумавший каким образом измерять время, наверняка был большим шаманом, оглашающим, что сейчас зайдет солнце. А может это были какие-нибудь доисторические рыбаки или охотники на мамонтов. Не известно когда точно появились самые первые часы, и с чего началось их существование.

Еще в древние времена люди умели ориентироваться во времени и пространстве: по звездам, по солнцу, еще тогда были изобретены первые солнечные часы. Пример, таких часов можно увидеть и в наше время. Например, на Азовском море, в городе Бердянск, такие часы располагаются рядом с побережьем и  являются неотъемлемой частью и гордостью города.

Каких только часов не изобретал человек на протяжении своего существования: лунные, водяные, свечные, песочные и масляные часы, которые использовались вплоть до XVIII века.

Такое гениальное изобретение не могло не найти всеобщего применения. Многие из первых часов прослужили человечеству долго и верно, но со временем появились новые, более совершенные и удобные модели часов, и теперь они хранятся в музеях, являясь музейными экспонатами, частью всей истории человечества.

Первые часы, о которых известно нам, это китайские веревочные часы. На веревке были завязаны узлы на определенном расстоянии друг от друга, веревка поджигалась и по мере горения, можно было судить о количестве прошедшего времени.

Солнечные часы

Следующие известные часы – это солнечные часы. Они с одной стороны более точные, а с другой стороны могут показывать время только в солнечное время суток. Ночью от них не было никакого смысла. Принцип их действия довольно прост и даже сейчас еще существуют в некоторых городах образцы этого древнего гениального изобретения. Это ровная горизонтальная поверхность с обрисованной окружностью. Круг разделен на 12 секторов, а посередине находиться штырь. При передвижении со временем солнечного светила, тень от штыря передвигается, показывая изменение времени. Но если погода пасмурная или ночь, то такие часы ничего не покажут. Солнечные часы, а если быть более точным — их разновидность под названием гномон являются древнейшим из известных инструментов для измерения времени. Солнечные часы самые древние они состоят из предмета, дающего резкую и длинную тень, и циферблата, на котором нанесены деления, соответствующие часам и долям часа. В течение дня тень, отбрасываемая предметами, освещенными солнцем, все время изменяется. Она перемещается, одновременно меняя свою длину: рано утром тени длинные, затем они укорачиваются, а после полудня снова удлиняются. Первоначально указатель солнечных часов представлял собой палку, вертикально воткнутую в землю, а циферблат состоял из вбитых в землю колышков. Считалось, что прошел час, когда тень доходила от одного колышка до другого. Археологические же исследования показывают, что солнечные часы существовали и до древнего Вавилона. Самые старые из найденных часов датируются пятью тысячелетиями до нашей эры. Из Вавилона к нам пришло деление суток на двадцать четыре часа, а часа на 60 минут.

Водяные часы

У солнечных часов есть одна очевидная проблема — они работают только когда есть солнце. Поэтому неудивительно, что еще четыре тысячи лет назад человек придумал другое устройство для измерения времени, дополняющее солнечные часы.

Водяные часы или клепсидра (в переводе с греческого — водяной вор) отмеряют отрезки времени с помощью регулируемого потока жидкости и последующего замера количества воды в сосуде. Так, первые модели водяных часов в древнем Египте и Вавилоне представляли собой каменные сосуды с небольшой дыркой у основания и нанесенными метками, из которого медленно, в течение двенадцати часов вытекала вода.

Время с помощью водяных часов определялось по скорости вытекания воды из одного сосуда в другой, снабженный метками, уровень воды, в котором и показывал время. Выражение “время истекло” возникло именно при употреблении этих часов. В отличии от солнечных водяные часы показывали время и днем и ночью.

Огненные часы

Если водяные часы по большей части представляли собой так сказать общественные часы, то в домах использовались часы огненные.  В Европе и на ближнем востоке использовались в основном часы-свеча. Качественно сделанная свеча горит равномерно — остается нанести часовые метки и можно использовать для измерения времени. Еще одним интересным видом часов стали часы огневые - тонкие свечи длиной около метра с нанесенной по всей длине шкалой, сгоравшие также за определенное время.

Особенно популярны часы-свеча были в церквях и монастырях.   Для сигнализации времени на палочки наносились участки, издающие другой запах при горении. Подобные часы используются и сейчас, например, при проведении чайных церемоний. Огненные часы имели большое распространение в древности. В глиняную лампу наливалось такое количество масла, чтобы его хватало на определенное время горения светильника. Например, рудокопы в свои лампы наливали масла столько, чтоб его хватало на 10 часов. Когда масло было на исходе, они знали, что рабочий день кончается, и поднимались наверх.

Песочные часы

В отличие от водяных и огненных, песочные часы использовались в основном как таймер. Первые песочные часы появились примерно в 11 веке нашей эры и получили широкое распространение. Недорогие и компактные, они применялись учеными, поварами, священниками, моряками и ремесленниками. Песочные часы делались в виде двух воронкообразных стеклянных сосудов, поставленных друг на друга. Верхний сосуд до определенного уровня заполнялся песком, высыпание которого служило мерой времени. После того, как из верхнего сосуда весь песок высыпается, часы нужно переворачивать. Песочные часы — простейший прибор для отсчёта промежутков времени, состоящий из двух сосудов, соединённых узкой горловиной, один из которых частично заполнен песком. Время, за которое песок через горловину пересыпается в другой сосуд, может составлять от нескольких секунд до нескольких часов.

Механические часы

В четырнадцатом веке началась история механических часов. Первые механические часы датируют 1335 годом. Они были созданы в Милане. Впрочем, они скорее стали результатом усложнения механической части водяных часов, разница была только в движущей силе: в одном случае использовалась струя воды, в другом — тяжелая гиря. Затем были изобретены механическое спусковое устройство и регулятор хода. В России первые механические часы были установлены в 1404 году в Московском Кремле. Это время можно считать началом новой эры. Механические часы стали началом развития механики во всем мире.

Механические часы — часы, использующие гиревой или пружинный источник энергии. В качестве колебательной системы применяется маятниковый или балансовый регулятор. Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, назывались часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени.

В 1509 г. в механизме часов появилась стальная пружина, и часовые мастера стали налаживать производство часов «малых» форм – комнатных, интерьерных, настенных, напольных, настольных, каминных.

Но настоящий часовой бум произошел после великого изобретения Х. Гюйгенса в 1675 году. Именно он придумал использовать маятник для того, что бы регулировать точность хода часового механизма. В дальнейшем история развития всех точных наук вплотную переплетается с развитием часов. Ученые всего мира работали над усовершенствованием механизма часов. Каждый стремился превзойти своего предшественника, и часы развивались и совершенствовались. Впервые механические ручные часы были изготовлены для пасынка Наполеона в начале девятнадцатого века. Но свое основное развития ручные часы поучили только в начале двадцатого века. Ручные механические часы оказались очень удобны для авиаторов, именно тогда и началась мода на ручные часы. Поскольку их использовали авиаторы, а многие стремились подражать этим людям, ведь эта профессия сразу вызвала поклонение, люди стали использовать такие же часы.

Интересная история башенных часов. Это вообще один из первых видов механических часов. Самые первые в мире башенные часы были установлены в Лондоне на башне Вестминстерского аббатства еще в 1288 году. Затраты на содержание башенных часов всегда были огромны – нужно постоянно их смазывать, подводить стрелки, но, по сути, они «обеспечивали» временем весь город. А вот в России первые башенные часы появились на башне Московского Кремля только в 1865 году.

Настенные часы появились в пятнадцатом веке. Как правило, их делали из дерева, но могли использовать и другой материал. Особенностью настенных часов было то, что у них были очень длинные маятники, поэтому приходилось подвешивать часы высоко на стену. Они и сейчас есть у многих людей, только несколько измененные и зачастую с основной функцией – как элемент комнатного интерьера.

Напольные часы появились в 17 веке. Они сочетали в себе настенные и башенные часы, поскольку их корпус был выполнен в виде высокого шкафчика, который утолщался кверху – там находился циферблат, а весь механизм и самое главное маятник были закрыты стенками. В 18-19 веках напольные часы стали изготавливать из дорогих сортов дерева, украшать резными узорами.

Наручные часы появились совсем недавно – около 100 лет назад, естественно в Швейцарии. Поначалу наручные часы были только женские и были украшены драгоценными камнями, мужчины предпочитали носить часы на цепочке. Но из-за не совсем удобного ношения часов на цепочке, вскоре и мужчины стали носить их на руке.

Карманные часы – предмет гордости и предел мечтаний каждого человека в 16-18 веках. Это была довольно дорогая «игрушка» для тех времен. Эти часы использовали в основном как предмет роскоши, поскольку время они показывали зачастую неправильное – ведь у них не было стекла, защищающего циферблат. Вместо него использовался простой кожаный мешочек, куда и помещались часы, а стрелки, постоянно зацепляясь за этот мешочек, сбивались и в итоге показывали совсем не то время. Стекло на циферблате появилось только лишь в 19 веке, да и карманные часы к этому времени уже перестали быть предметом роскоши.

Показательно, что настолько крохотные часики (их смело можно назвать карманными) умельцы изобрели гораздо раньше настоящих карманов на одежде. Часы держали на цепочке, прицепленной к жезлу из ценной породы древесины.

В некоторых странах пользовались водяными часовыми механизамами — клепсидрами. Такие механизмы давали возможность выяснить не точное время, а сколько прошло времени с того или иного события.

Электронные часы

Это современные часы. У них нет стрелок. Время показывают светящиеся цифры. Они меняются каждую секунду, только успевай разглядывать. Работают они от электрического тока, от батареек.

Электронные часы — часы, в которых для отсчёта времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 с, 1 мин, 1 ч и т. д. ; сигналы выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, день недели. Основа электронных часов — микросхема; питание — от сети или элементов, в том числе миниатюрных (в наручных электронных часах). Существуют электронные часы, конструктивно объединенные (на базе общей микросхемы) с микрокалькулятором, а также электронные часы-будильник.

Атомные часы

Это новейшее достижение физики и техники, сложнейшей прибор. Атомные часы сверхточные, ошибка в одну секунду набирается только за тысячу лет. Атомные часы (молекулярные, квантовые часы) — прибор измерения времени, в котором в качестве постоянного периодического процесса используются собственные колебания атомов или молекул. Периоды этих колебаний при помощи электронных сxем сравниваются с измеряемым промежутком времени.

Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своём определении. Цезиевые часы считались самыми точными последние 50 лет.

Это интересно

В Нью-Джерси находятся самые большие в мире часы установленные компанией Colgate в 1924 году, поверхность часов — 182. 41 квадратных метра, диаметр — 15. 24 метра, Минутная стрелка — 7. 87 метра в длину, Часовая — 6. 09 метра.

САМЫЕ СТАРЫЕ БАШЕННЫЕ ЧАСЫ

Самые старые башенные часы в Москве — это кремлевские куранты на Спасской башне. Диаметр их циферблата 6,12 метра, высота цифр 72 сантиметра, длина часовой стрелки — 2,97, минутной — 3,28 метра. Часы приводятся в действие тремя гирями весом до 224 килограмма. Вес маятника 32 килограмма. Девять колоколов, отбивающих четверть часа, и один колокол, отбивающий полный час, входят в механизм боя. Механизм курантов заводится электромотором два раза в сутки.

САМЫЕ БОЛЬШИЕ ЧАСЫ

Самые большие в нашей стране часы были установлены на здании МГУ в 1953 году. Диаметр циферблата часов равен 9 метрам, длина минутной стрелки — 4,2 метра, весит она 39 килограммов. Вес более широкой и массивной часовой стрелки — 50 килограммов (хотя она и короче — 3,7 метра). Стрелки часов вращаются при помощи небольшого электромотора.

САМЫЕ МАЛЕНЬКИЕ ЧАСЫ

Украинский микрогравер Николай Сядристый создал самые маленькие часы в мире. Миниатюра «Время» выполнена в виде стрекозы, в голову которой помещены микрочасы. В них 130 деталей: шестеренки, оси, пружинки размером от сотых до тысячных долей миллиметра. Причем все трущиеся части узла выполнены в паре: рубин— нержавеющая сталь. Ход часов не слышен, но через увеличительную линзу видно, как минутная стрелка на крошечном циферблате точно отмеряет неуловимое течение времени.

Самые маленькие в мире часы с механическим заводом, в отличие от самых больших, вполне доступны. – Это наручные женские часики от швейцарской Jaeger-LeCoultre. В крохотный корпус (1,2 см в длину, 0,476 см в ширину) помещен механизм на 15 камнях. Общий вес – не более 7 граммов. Кстати, они увидели свет еще в 1929 году, но до сих пор остаются непревзойденно миниатюрными. Вообще, Jaeger-LeCoultre всегда тяготела к малым размерам – еще сто лет назад часовой механизм в ее изделиях мог достигать рекордных 1,38 мм.