Понятие «время» и прибор для измерения времени — часы так глубоко и всесторонне вошли в наш обиход, что даже трудно представить себе жизнь большого города в случае внезапной и всеобщей остановки часов.
В античном мире (Греция) были довольно широко распространены солнечные часы. Техника их изготовления была хорошо освоена, и целый ряд общественных и частных зданий в Афинах был украшен солнечными часами.
Однако солнечные часы при всех своих достоинствах (простота изготовления, удовлетворительная точность) обладали рядом неустранимых недостатков: они показывали время только днем, да и то при солнечной погоде и на открытом месте. Поэтому у изобретателей того времени возникло вполне естественное желание создать часы, функционирующие в течение целого дня, независимо от погоды, и установка которых возможна внутри закрытого помещения. Такие часы были созданы. Это были водяные часы. Они просуществовали несколько столетий и впоследствии были заменены теми часами, которыми мы ежедневно пользуемся.
*
Чтобы уяснить себе конструкцию водяных часов, представим себе сосуд с водой, соединенный при помощи какой-нибудь эластичной трубки и крана с стеклянной трубкой, как это видно на рис. 1. Свободный конец трубки — небольшого диаметра. Как только мы откроем кран, начнется образование капель у конца трубки. Вытекающая из трубки вода будет собираться в маленький шарик, диаметр которого будет все время возрастать. Затем у этого водяного шарика появится шейка О. По мере образования капли диаметр этой шейки будет постепенно уменьшаться и, наконец, по сечению ее произойдет разрыв. Если проследить по часам с секундной стрелкой за временем образования, скажем, десятка капель, то нетрудно убедиться, что время образования каждой капли постоянно. Надо отметить, что время образования капли зависит от ряда условий: интенсивности напора воды, чистоты ее, диаметра трубки и т. д. Изменяя эти условия, можно произвольно менять скорость протекания.
 |
| Рис. 1. Схема сосуда, с помощью которого можно проследить за временем вытекания определенного количества воды |
Если кран, в качестве которого часто применяется обыкновенный зажим, ослабить, то образующиеся капли воды будут сливаться в одну неразрывную струю. Заполнив сосуд полностью водой, легко убедиться, что время вытекания жидкости из сосуда определенной формы и объема при данном положении зажима постоянно. Это заметили жители древней Греции и на основе этого явления создали различной формы и объема сосуды (клепсидры), которые опорожнялись в течение вполне определенного времени, примерно 1—2 часов. Предварительная градуировка таких часов производилась по солнечным часам. На стенках этих сосудов отмечалось время, в течение которого сосуд опорожнялся на четверть, на половину и т. д. Такие часы широко проникли в быт древней Греции. Так например, во время судебного процесса когда судья предоставлял сторонам (прокурору и защите) слово для произнесения своих речей, время измерялось при помощи таких водяных часов. Возле них обычно стоял раб, на обязанности которого лежало соблюдение «водяного регламента». Если оратор делал перерыв или зачитывал относящиеся к делу документы, то ему предоставлялось право приостанавливать истечение воды из часов, так как время, затраченное на чтение документов, в регламент не зачитывалось.
Подобным образом регулировалось время поливки плантаций, смена караулов, сбор граждан на собрания и т. д. Последняя операция производилась таким образом.
Емкий сосуд с водой устанавливался на возвышенном месте так, чтобы он был виден со всех сторон. Отверстие в часах открывалось, и граждане города обязаны были явиться на собрание к моменту, когда вода в сосуде достигала определенного уровня.
Как видим, борьба с опозданиями на собрания имеет за собой внушительную давность.
*
С течением времени воду в такого рода приборах начали заменять мелким морским песком, который пересыпался из одной части сосуда в другую. Такие песочные часы изображены на нашем рисунке. До пуска их в ход весь песок находится в нижней части сосуда, но как только мы перевернем сосуд «вверх дном» песок начнет пересыпаться в нижнюю его часть. Время этого пересыпания для мелко просеянного песка всегда одно и то же.
 |
| Рис. 2. Песочные часы |
Наибольшее распространение «песочные часы» нашли на кораблях. Оттуда пошло новое название этих часов — «склянки». Эти склянки отмечали на судах 0,5 часа и 1 час, а в момент окончания пересыпания песка из одной части сосуда в другую, т. е. через каждый час, стоящий на вахте матрос ударял в судовой колокол.
*
Наряду с описанными уже часами в античном мире встречались водяные же часы, но другого типа, основанные на том, что за единицу времени можно было принять не только время выливания, но и время заполнения сосуда, так как для каждого данного сосуда это время будет постоянным.
Идею таких часов в совершенстве развил знаменитый античный инженер Ктесибий, установив водяные часы с передвигающейся стрелкой. Эти часы изображены на рис. 3. Через трубку А в сосуд В равномерно поступает вода. По мере ее поступления устойчиво плавающий на поверхности воды поплавок Р равномерно всплывает. Скорость поступления воды в сосуд такова, что за час поплавок Р, а вместе с ним и стрелка в руках фигурки поднимается на одно деление. Следовательно, если обеспечить постоянное и равномерное поступление воды в сосуд, водяные часы будут работать, судя по рисунку, в течение 12 часов. По истечении этого времени водяные часы нужно «завести», т. е. спустить воду через кран, после чего часы вновь «заведены» на определенный срок.
 |
| Рис. 3. Часы Ктесибия. В этой конструкции впервые разрешена проблема равномерною поступлении воды в сосуд. |
Конструируя свои часы, Ктесибий разрешил проблему равномерной подачи воды в сосуд, что было чрезвычайно важно для этой конструкции. Вода из трубки не сразу поступает в сосуд В, а предварительно заполняет малый резервуар С. Если приток воды через трубку почему-либо внезапно увеличится, то промежуточный резервуар быстро заполнится водой, клин Д всплывает наверх и закроет отверстие в трубе, прекратив тем самым дальнейшее поступление воды. Если же напор воды, наоборот, уменьшится, то резервуар С будет заполняться недостаточно, клин Д опустится, и вода сможет свободно поступать в основной сосуд. Так, при помощи автоматического действия клина и крана конструктор «водяных часов» добился равномерного поступления воды в сосуд. Эта конструкция несколько напоминает прием, который применен в современных двигателях внутреннего сгорания для равномерного поступления бензина в карбюратор.
*
Рассмотрим еще один тип часов, интересный тем, что он является как бы переходной стадией от водяных часов к тем, какие употребляются нами в настоящее время.
Схематически такие часы изображены на рис. 4.
В сосуд А равномерно поступает вода. Детали, связанные с техникой подачи воды, в схеме опущены. Пробка В вместе с штангой АД равномерно поднимается вверх. Зубцы штанги при этом приходят в зацепление с зубчаткой часов, которая в свою очередь приводит в движение стрелки. На этих часах нет еще, конечной, минутной стрелки, кроме того передача движения от пробки к стрелке еще очень несовершенна, но все же этот тип часов имеет некоторое сходство с современными часами.
 |
| Рис. 4. Часы со стрелкой — переходный тип от водяных часов к часам нашего времени |
Интересно отметить, что некоторые водяные часы усложнялись приспособлениями для звуковых и механических эффектов (гул рога, выбрасывание камня и т. д.).
*
Упомянем еще о водяных будильниках или о водяном реле. Как известно, реле в широком смысле слова обозначает приспособление, при помощи которого можно малой силой пустить в ход более мощный механизм. На рис. 5 изображен такой водяной будильник. Основная идея его была предложена величайшим ученым и художником Леонардо да-Винчи. На чашках весов положены: справа груз, а слева пустой сосуд, который равномерно заполняется водой. Когда вес сосуда с водой станет больше груза, положенного на правую сторону, то левая чашка весов начнет опускаться. При этом стержень а нажмет на желоб Д, в котором находится один или несколько металлических шаров или каких-нибудь камней. Достаточно небольшого усилия, чтобы равновесие на рычаге Д было нарушено, тогда желоб Д наклонится, шарики упадут, как показано пунктиром, на доску и тем самым произведут шум.
 |
| Рис. 5. Будильник конструкции Леонардо да-Винчи |
*
Величайший греческий ученый и философ Платон создал другой тип водяного будильника, построенный на несколько ином принципе.
Этот будильник был установлен в академии, и по звуку его ученики и последователи Платона собирались на занятия.
Устройство этого будильника основано было на том, что направлявшаяся в сосуд вода попадала туда не в порядке свободного падения, а под давлением. При этом она вытесняла из сосуда воздух. Сжатый давлением воды воздух устремлялся к трубе и, выходя из нее, издавал звук наподобие сирены.
*
Уже будильник Платона по своей конструкции оставляет далеко позади первоначальные примитивные водяные часы. Однако, гораздо большее удивление вызывают часы, изображенные на нашем снимке в начале статьи и напоминающие собой некоторое архитектурное сооружение. Часы эти были установлены в г. Газе и украшали собой центральную городскую площадь. Конструктор их неизвестен. Да и самая конструкция механизма, до нас, к сожалению, не дошла. Сохранившееся описание этих часов сосредотачивает свое внимание исключительно на внешнем эффекте функционирования. Из этого описания перед нами предстает поистине чудо античной техники.
Опирающаяся на четыре колонны крыша портика предохраняла часы от непогоды. Самые часы составляли заднюю стену портика. Под головой богини располагались два ряда отверстий. В верхнем ряду — ночные окна, которые попеременно освещались светом. В нижнем ряду были двери. Над каждой из дверей второго ряда расположен устремленный вперед орел, держащий в лапах победный венец. В момент боя часов, когда они отбивали, скажем, первый час, из первой двери появлялась фигура античного героя Геракла. В руках Геракл держал львиную шкуру — добычу первого из своих 12 прославленных подвигов. В этот момент орел венчал его венцом, Геракл кланялся публике и исчезал с венцом на голове. Створки автоматически закрывались за ним. Через час герой появлялся уже из следующей двери, неся на руках трофей второго подвига, снова его венчал орел и т. д. — в течение двенадцати часов. С каждым появлением фигуры Геракла, в момент боя часов происходило одновременно следующее: голова богини Горгоны начинала грозно вращать глазами; большая фигура в центральной часовенке ударяла палицей в гонг, отбивая очередной час; при звуке гонга фигура Пана, установленная над этой же часовенкой, настораживалась: это означало, соответственно мифу, что Пан прислушивается, ему чудится голос его возлюбленной Эхо. С боков стоят фигурки сатиров; они корчат гримасы и издеваются над несчастным любовником.
Как видно на рисунке, это изумительное сооружение было украшено еще целым рядом фигурок, которые также в момент боя часов так или иначе проявляли себя. Вся эта поразительная конструкция представляется чем то неправдоподобным. Однако, дошедшее до наших дней описание этих часов, сделанное известным в то время писателем Прокопием, исключает всякие сомнения.
Комментариев нет:
Отправить комментарий