Измерять, отсчитывать, сверять время нужно во многих случаях судьбы, в самых различных видах деятельности — науке, технике, производстве, в быту. Оказывают помощь нам в этом бессчётные и разнообразные устройства, имеющие неспециализированное наименование — часы.
Самыми первыми были солнечные часы. Несложные из них представляли собой палку, вертикально воткнутую в почву, и циферблат с начерченными на земле делениями. В течение дня, пока солнце движется по небосводу, тень от палки перемещается от деления к делению, подобно стрелке на современных часах. Так возможно достаточно совершенно верно выяснять время дня.
Для отсчета определенных промежутков времени были изобретены песочные часы. Делали их в большинстве случаев в виде двух сосудов, соединенных между собой узким горлышком. Мерой служило время, за которое песок абсолютно пересыпался из верхнего сосуда в нижний.
На подобном принципе устроена работа водяных и огненных часов. Время в водяных часах определялось по скорости вытекания воды из одного сосуда в второй, а в огненных — по скорости сгорания какого-нибудь предмета: свечи, шнура, древесной палочки.
Изобретение механических часов кое-какие историки приписывают Пацификусу из Вероны (начало IX в.), а другие — монаху Герберту, ставшему потом папой Сильвестром II. Он сделал башенные часы с гирями для города Магдебурга в 996 г. В РФ первые башенные часы установлены в 1404 г. в Кремль монахом Лазарем Сербиным. Все эти часы имели приблизительно однообразную конструкцию. На горизонтальный вал намотана веревка с гирей на финише. Гиря тянет веревку и вращает вал. Через совокупность колес с зубцами вращение вала передается главному, так именуемому храповому колесу, соединенному со стрелками — указателями времени. В случае, если гире разрешить возможность опускаться вольно, то вал будет вращаться ускоренно. Исходя из этого в часах нужен регулятор равномерного вращения храпового колеса. Весьма хорошим регулятором был маятник — груз, подвешенный на узком стержне. Его серьёзное свойство — равномерность качаний — одним из первых подметил в конце XVI в. итальянский ученый Галилей. Посредством особого механизма — анкера — маятник соединили с зубьями храпового колеса так, что за одно колебание маятника колесо имело возможность повернуться на один зуб.
Изобретателем современных механических часов по праву считается нидерландский ученый X. Гюйгенс, что в 1657 г. применил маятник в качестве регулятора хода часов.
Позднее веревку с грузом, приводящим механизм в перемещение, заменила более идеальная пружина. Маятник сменился балансом — мелким маховым колесом, которое колеблется около положения равновесия, вращаясь то в одну, то в другую сторону. Так показались карманные, а позже и наручные часы.
В лучших механических часах Сейчас неточность хода мала: не более 0,0001 с за день. Изобретатели ищут все новые пути для повышения точности часов.
На смену механическим часам пришли электронные. Вместо колебаний маятника либо баланса стали использовать, к примеру, упругие колебания кристалла кварца. В случае, если к противоположным поверхностям кварцевой пластинки подвести переменный электрический ток, кристалл начнет выполнять колебания, причем частота колебаний кварца отличается высоким постоянством. Это разрешило создать весьма правильные кварцевые электронные часы, в которых радиотехнический генератор производит высокочастотный ток, а кварцевый кристалл играет роль маятника, поддерживая строгое постоянство колебаний тока. Функции «шестерен» делают разные электронные схемы. Проходя через них, ток преобразуется и подводится к электродвигателю, что и вращает стрелки часов. Высокая стабильность частоты колебаний снабжает равномерность перемещения погрешность и стрелок не более 1 МКС.
Однако кроме того кварцевые часы имеют значительные недочёты. Главные из них — зависимость колебаний кварца от температуры воздуха и изменение частоты колебаний с течением времени.
В борьбе за точность ученые создали молекулярные часы, в которых применяют свойство определенных молекул поглощать и излучать электромагнитные колебания строго определенной частоты. Еще более правильными «хранителями времени» были атомы некоторых элементов, к примеру цезия. Неточность хода ядерных цезиевых часов образовывает 1 с за 10 000 лет. Но и данный показатель удалось превзойти посредством квантовых часов, в которых употребляются электромагнитные колебания водородного квантового генератора. Такие часы владеют неточностью в 1 с за 100 000 лет!
Существуют и без того именуемые радиоактивные часы. С их помощью ученые измеряют большие промежутки времени — тысячи, много тысяч а также миллионы лет. К примеру, возраст археологической находки либо какой-нибудь горной породы. Принцип измерения основан на законе радиоактивного распада ядер химических элементов. Разные элементы распадаются с различной скоростью. К примеру, период полураспада (количество атомов значительно уменьшается в два раза) урана-238 равен 4,5 млрд. лет, урана-235 — 700 млн. лет, а углерода-14 — «всего» 5500 лет. Сравнивая соотношение тех либо иных элементов в изучаемом примере со скоростями их распада, ученые смогут выяснить возраст исследуемого объекта в промежутке от сотен до миллиардов лет.