Как вы не забывайте, любой календарь основан на верном сочетании двух природных мер времени — суток и года. Природа дробит дни на две — в большинстве случаев неравные — части: ночь и день. Так «мерили» время и отечественные далекие предки.
Самыми несложными часами был гномон, либо «ловец тени»,— вертикальный шест либо обелиск. При свете солнца гномон отбрасывал тень, а по ее направлению и длине выясняли время.
В Китае около 4 тыс. лет назад, а позднее и в Вавилоне дни уже дробили на 12 равных частей, подобно тому как год — на 12 месяцев. Время в течение дня измеряли по направлению и длине тени от вертикального шеста — гномона, освещенного солнцем. Данный указатель тени и являлся первыми часами.
Более 2500 лет назад вавилоняне придумали солнечные часы: маленькой стержень стали укреплять на плоской доске (либо полушарии), разграфленной линиями — это и был циферблат солнечных часов, а тень от стержня служила часовой стрелкой.
В первый раз водяные часы были выстроены, по-видимому, в Китае. На ступенях лестницы находились четыре латунных чана; вода переливалась из верхнего чана во второй, после этого в третий и четвертый. В нижнем чане вода понемногу поднимала поплавок с рейкой, на которой были нанесены деления. Они и показывали время
Очевидно, солнечные часы показывали время лишь днем. Ночью их заменяла клепсидра («воровка воды») — так в Греции именовали водяные часы, заимствованные из Вавилона либо Египта. В Китае они были еще раньше. Это был сперва несложный железный либо глиняный, а после этого стеклянный сосуд, что наполняли водой. Медлительно, капля за каплей, вытекала вода, уровень ее понижался, и деления на сосуде показывали, что час.
Философ Платон (V—IV вв. до н. э.) применял клепсидру как будильник. Из верхнего сосуда вода по капелькам стекала в прямоугольный чан, понемногу наполняя его и трубку (1) в чана. Трубка сверху была закрыта, а в нее пребывала вторая трубка (2), изображенная на рисунке пунктиром. Эта трубка сверху была открыта, и в то время, когда вода достигала ее верхнего финиша, то сходу переливалась через края трубки в нижний чан и сжимала пребывавший в том месте воздушное пространство. Он стремился вырваться из чана через узкое отверстие и фигуру флейтиста флейты; наряду с этим раздавался резкий звук, что будил учеников Платона, призывая их на занятия.
Клепсидрой пользовались для измерения времени не только ночью, но и днем. Но солнечные часы правильнее, исходя из этого их понемногу совершенствовали. И уже не дни, а лишь дневное время — от зари до зари — стали делить на 12 часов. Позже астрологи для удобства наблюдений и ночное время поделили на 12 часов.
Дни уже складывались из 24 часов, но часы не были однообразны по собственной длительности: в продолжительные летние дни дневные часы были дольше ночных, а зимний период — напротив. Такими неравными часами измеряли время кроме того и в средние века.
Русские часы, установленные в 1404 г. на башне великокняжеского дворца в Москве. Цифры на циферблате обозначены буквами. На рисунке строитель этих часов Лазарь показывает собственный творение великому князю Василию Дмитриевичу. (Со древней картины.)
В Киевской Руси было установлено более эргономичное деление времени: любой час имел однообразную длительность независимо от времени года, но число дневных и ночных часов изменялось в различные месяцы. В декабре, к примеру, дневных часов было лишь семь, в сентябре и марте — двенадцать, а в июне — семнадцать. Земледелец либо ремесленник ограничивался тогда определением времени по Солнцу. Механических часов, не зависящих от перемещения Солнца, не существовало.
Римский архитектор Витрувий (I в. до н. э.) смастерил первые водяные часы со стрелкой. Тут вода, втекавшая в сосуд, поднимала поплавок со стержнем. Зубцы на верхней части стержня заставляли поворачиваться зубчатое колесо со стрелкой, которая показывала время на циферблате.
Такие часы — с колесным механизмом и гирей — показались в Европе только около 800 лет назад (в Китае они были изобретены существенно раньше). Шли они весьма не хорошо, и на циферблате была лишь одна стрелка — часовая. О минутах тогда еще никто не беспокоился, и сами часы помогали больше для украшения дворцовых башен либо церковных колоколен в наибольших городах.
Механизм отечественных стенных часов устроен приблизительно равно как и в часах Гюйгенса. Маятник при помощи вилки заставляет колебаться перекладину.
В 1404 г. такое «часомерье, людской хитростью преизмечтано и преухищрено», украсило столичный великокняжеский дворец. Искусно сделанный механизм машинально, «самозвонно и самодвижно», отбивал любой час молотом по колоколу, «размеряя и рассчитывая часы нощные и дневные».
Приблизительно 100 лет спустя показались и карманные часы; колеса их приводились в перемещение не гирей, а пружиной.
Часы Гюйгенса (XVII в.). В этих часах гиря поворачивала колесо, и его вращение передавалось верхнему — храповому колесу. Маятник проходил между зубьями вилки, и при каждом качании вилка заставляла поворачиваться то вправо, то влево стержень с двумя пластинками. Эти пластинки были расположены так, что поочередно упирались то в один, то в второй зубец храпового колеса. Этим они регулировали равномерное продвижение колеса через одинаковый временной отрезок.
Но время они измеряли весьма неточно: в начале завода, в то время, когда пружина была закручена туго, колеса двигались стремительнее, и часы уходили вперед, а к концу завода, по мере ослабления пружины, начинали отставать. В башенных часах, наоборот, чем ниже опускалась гиря к концу завода, тем стремительнее двигались колеса.
Как устранить данный недочёт — неравномерность хода часов? Великий итальянский ученый Галилео Галилей внес предложение применять маятник, поскольку каждое качание маятника определенной длины совершается совершенно верно за одинаковый временной отрезок.
Такие часы были выстроены уже по окончании смерти Галилея его сыном Винченцо в содружестве с учеником Галилея Вивиани.
Более правильные водяные часы, пригодные для астрономических наблюдений, создал гениальный греческий механик-изобретатель Ктезибий (около II в. до н. э.). На колонке были нанесены деления, соответствующие тому либо иному часу. Внизу был сосуд, куда тоненькой струйкой протекала вода. Она понемногу поднимала все выше поплавок с крылатым мальчиком, и его палочка показывала час. Часы Ктезибия отличались и художественной отделкой. Вода в сосуд вливалась из водопровода через крылатую фигурку второго мальчика (справа), что плакал, утирая глаза и как будто бы скорбя о безвозвратно потерянном времени.
Не зная об этом изобретении, известный голландский ученый Христиан Гюйгенс в 1656 г. создал более идеальные часы с маятником. На циферблате часов Галилея — Вивиани и Гюйгенса была лишь единственная стрелка, как и на водяных часах Витрувия, но через пять десятилетий одной стрелки выяснилось ужо слишком мало.
Мореплавание, техника и научные изучения нуждались в более правильном измерении маленьких промежутков времени. И вот в начале XVIII в. на циферблате часов показалась вторая стрелка — минутная, а полвека спустя и третья — секундная.
Все больше и стремительнее совершенствовалось часовое дело. Особым мастерством прославились известные русские механики Терентий Иван и Волосков Кулибин.
Первые песочные часы показались больше тысячи лет назад. При помощи этих часов возможно было измерять только маленькие промежутки времени, в большинстве случаев не более получаса. Особенно громадное значение имели песочные часы на судах: в пасмурную погоду, в то время, когда по небесным светилам не было возможности выяснить время, его выясняли по песочным часам.
Волосков изготовил прекрасные астрономические часы-календарь. Сложный механизм их складывался из множества небольших колес; не считая времени дней, часы показывали число, месяц, год, приводили в перемещение золотое Солнце и серебряную Луну, причем путь Солнца по голубому небу и фазы Луны изменялись в соответствии с астрономическим календарем.
Украшенные прихотливым узором часы Кулибина, величиной меньше гусиного яйца, мелодичным звоном отбивали каждую пятнадцать минут, а ежечасно в них раскрывались створки и маленькие фигурки выполняли под музыку сценку «В златом чертоге».
Тяжело представить себе, терпеливое усердие и какой талант нужны были чтобы вручную изготовить небольшие подробности таких неповторимо редких механизмов.