История часов. Эволюция от солнечных до водородных - Семен Бронников

Песочные часы

Песочные часы — одно из самых древних изобретений человечества, но точная дата, к сожалению, неизвестна.

Можно с уверенностью утверждать лишь то, что они не могли появиться раньше изобретения стекла. Песочные часы — простейший прибор для отсчёта промежутков времени, состоящий из двух прозрачных 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.

Одним из первых упоминаний о таких часах является обнаруженное в Париже сообщение, в котором содержится указание по приготовлению тонкого песка из порошка чёрного мрамора, прокипячённого в вине и высушенного на солнце. На кораблях применялись четырёхчасовые песочные часы (время одной вахты), получасовые (интервал отбивания склянок) и 30- секундные для определения скорости корабля по лагу.

По данным, которые сохранились, можно сделать вывод, что принцип, использующийся в песочных часах, был известен в Азии задолго до возникновения нашего летоисчисления.

Средневековые мастера при изготовлении приборов украшали песочные часы изысканным декором. Их использовали не только для измерения отрезков времени, но и в качестве украшения интерьера. В домах многих вельмож и сановников можно было увидеть роскошные песочные часы. В Европу песочные часы попали достаточно поздно — в конце Средних веков, однако распространение их было стремительным. Благодаря простоте, возможности использования в любое время они быстро стали очень популярными. Один из недостатков песочных часов — довольно короткий отрезок времени, измеряемый без их переворачивания. Не прижились кассеты, составленные из них. Тормозили распространение таких моделей их невысокая точность, а также износ при длительной эксплуатации. Происходило это следующим образом. Калиброванное отверстие в диафрагме между колбами истиралось, увеличиваясь в диаметре, частицы песка — наоборот, дробились, уменьшаясь в размере. Скорость истечения увеличивалась, время — уменьшалось.

Одно из самых древних упоминаний о часах принадлежит к XIV веку, там содержатся советы по приготовлению особого, мелкого песка для использования в песочных часах.

Самое главное значение для точности хода песочных часов имело качество песка, он должен быть просеян через многочисленные сита, тщательно высушен и отожжен. Стеклянные колбы для изготовления часов производились уже по известной технологии.

Документально подтвержден тот факт, что в XIV веке для производства песочных часов использовался песок из мрамора, свинцовой или цинковой пыли, кварцевый, а также из яичной скорлупы. Чем более гладким было стекло, тем выше была точность хода. Также она зависела от самого песка и от формы сосудов. Наличие диафрагмы позволяло регулировать количество и, соответственно, скорость пересыпания песчинок. В место, где стыковались колбы, вставлялась пластина, которая должна была регулировать скорость пересыпания. Чтобы скрепить две колбы, место их стыка плотно обматывалось ниткой и дополнительно покрывалось смолой. Правда, в те времена мастерам так и не удалось добиться точности и долговечности песочных часов из-за механического разрушения зерен.

Точность песочных часов зависит от равномерной зернистости и сыпучести песка, формы колбы, качества её поверхности. Колбы заполнялись отожжённым и просеянным через мелкое сито и тщательно высушенным мелкозернистым песком. При длительном использовании точность песочных часов ухудшается из-за повреждения песком внутренней поверхности колбы, увеличения диаметра отверстия в диафрагме между колбами и дробления песчаных зёрен на более мелкие.

Временной интервал, на который рассчитываются часы, обычно составляет от пары секунд до одного часа, реже несколько часов. Однако есть и такие, цикл которых составляет один год, они находятся в Будапеште (Венгрия) и Ниме (Япония).

Для точности хода также имели значение форма колб и качество их поверхности. При очень длительной эксплуатации песочных часов точность их ухудшалась. Это было связано с тем, что внутренняя часть колбы постепенно царапалась песком, а также большую роль имело то, что песок измельчался в более мелкие фракции.

С 1750 года стеклодувы научились делать единую стеклянную колбу для песочных часов. Колба плавно переходила в узкое горлышко и опять расширялась. Ее стали заполнять песком через маленькое отверстие в донышке, которое затем закрывали воском. С 1800 года отверстие в колбе мастера научились запаивать.

Самые большие в мире песочные часы имеют высоту 11,9 метров, и их цикл составляет 1 год, это величайшее устройство для измерения времени. Эти часы в июле 2008 году можно было увидеть в Москве на Красной площади. Самые маленькие часики высотой всего 2,5 см, создали их в Германии, в Гамбурге, песок из верхней колбы этих часов высыпается всего за 5 секунд.

Недостатком песочных часов является короткий интервал времени, который можно измерить с их помощью. Часы, получившие распространение в Европе, обычно были рассчитаны на работу в течение получаса или часа. Встречались часы, работающие в течение 3 часов, очень редко — 12 часов. Для увеличения интервала измерения составлялись наборы песочных часов в одном корпусе (футляре).

Песочные часы благодаря своей форме и простоте работы сохранили некоторое значение вплоть до последнего времени, например, ими пользовались телефонные станции для учета времени коротких телефонных разговоров, в залах судебных заседаний и для некоторых нужд в домашнем хозяйстве.

Большое значение песочные часы имели на кораблях: в пасмурную погоду, когда по небесным светилам нельзя было определить время, его узнавали по песочным часам. На российских судах их называли «склянками». Каждые полчаса, при переворачивании «склянки», били в колокол. Отсюда, собственно, и пошло выражение — «бить склянки». Юнги отмеряли получасовые отрезки времени и били в колокол.

Раньше люди носили песочные часы даже на ноге, пристегнув их ниже колена. Лучший песок для таких часов был из толченого мрамора.

На протяжении сотен лет песочные часы не раз пытались усовершенствовать. Так, астроном Тихо Браге заменил песок ртутью. Стефан Фарфлер и Гроллье де Сервье изготовили пружинные механизмы для переворачивания часов. Но все эти новшества не прижились. Несмотря на активное развитие часового дела и появление более совершенных механизмов, песочные часы используются и сейчас при проведении некоторых врачебных процедур, в фотографии, а также в качестве сувениров.

В Европе и Китае были так называемые «огневые» часы — в виде свечей с делениями.

Примерно 3000 лет назад Фо-хи, «отец Китая» и его первый император, создал первые огневые часы, чтобы с их помощью измерять дневное и ночное время. Они были в виде свечей с нанесенными на них делениями.