Материал: История возникновения часов

Рис.

Атомные часы

Новый толчок в развитии устройств для измерения времени был дан физиками-атомщикам.

Атомные часы (молекулярные, квантовые часы) - прибор для измерения времени, в котором в качестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул. В 1949 году были построены первые атомные часы.

Атомные часы важны в навигации. Определение положения космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолетов, подводных лодок, а также передвижение автомобилей в автоматическом режиме по спутниковой связи (GPS,ГЛОНАСС, Galileo) немыслимы без атомных часов. Атомные часы используются также в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в том числе в базовых станциях мобильной связи, международными и национальными бюро стандартов и службами точного времени, которые периодически транслируют временные сигналы по радио.

Учёные разных стран работают над совершенствованием атомных часов и основанных на них государственных первичных эталонов времени и частоты, точность таких часов неуклонно повышается. В России обширные исследования, направленные на улучшение характеристик атомных часов, проводятся в Физическом институте им. Лебедева.

Ведутся активные разработки компактных атомных часов, для использования в повседневной жизни (наручные часы, мобильные устройства).

Рис.

Цветочные часы

Цветочные часы - набор травянистых растений, цветки которых распускаются и закрываются в определённое время суток. Для каждой местности могут быть составлены свои цветочные часы, так как время цветения, то есть открытие и закрытие цветков, в разных местностях происходят не в один и тот же час; оно либо запаздывает, либо наступает раньше. Прямые наблюдения показали, что, например, в Инсбруке происходит запаздывание раскрытия вышеназванных растений на 1-2 часа, а закрывание запаздывает на 1-6 часов. Для того чтобы составить цветочные часы, надо произвести многолетние наблюдения над множеством растений и выбрать потом такие из них, цветение которых совершается в наиболее определённое время.

Подбор растений для настоящих цветочных часов - занятие кропотливое. Не всегда оно увенчается успехом. Поэтому в последнее время настоящие цветочные часы всё чаще заменяются чисто декоративными композициями на основе механических часов с цветочным фоном или декоративными элементами, созданными из цветущих или декоративно-лиственных растений.

Совместить красоту и практичность в часах впервые удалось в Древней Греции - именно там появились цветочные часы. Римляне, высоко ценившие все прекрасное, вскоре создали подобные часы, правда, оценивали они более короткий отрезок времени, зато были помпезнее, ярче и, несомненно, наряднее, чем у практичных греков. Как они выглядели? Обычная прямоугольная клумба, на которую полосками высажены различные цветы, совсем не сочетающиеся по форме или цвету. Весь секрет в том, что для часов подбирались растения, раскрывающие и закрывающие свои цветки и соцветия в различное время суток.

Рис.

В 1755 году знаменитый шведский естествоиспытатель Карл Линней вновь использовал в практических целях этот феномен. Ученый устроил цветочные часы сначала в своем саду, а затем на городской клумбе в городе в Упсале в начале XVIII века и назвал «Часы Флоры». Но этому предшествовали длительные и тщательные наблюдения, по которым он написал трактат «Somnus plantarum» («Сон растений»). Создавая природные часы, Линней использовал множество растений, чтобы по ним можно было ориентироваться во времени с ранней весны до поздней осени. И цвели на той клумбе одуванчик, лен, картофель, сарана, кислица.

После этого во многих странах появились клумбы со странным подбором цветов, где пышные маки соседствовали с осотом и одуванчиком. Поначалу подобный подбор вызывал недоумение, однако в итоге наблюдение за необыкновенным зрелищем раскрытия цветов в точно указанное время завораживало. И возвращаясь в свои поместья, многие заводили цветочные часы на клумбах. В связи с повсеместным распространением механических часов, часы цветочные вызывали все меньший интерес, тем более что их организация и уход за растениями требовали значительных усилий. Но именно использование механизмов вдохнуло новую жизнь в цветочные часы.

В 1903 году в Женеве были установлены первые цветочные часы с движущимися стрелками. Механизм часов был спрятан под клумбой, циферблатом служила клумба цветов, где цифры выделялись цветами другого сорта или цвета. В мае 1904 года в Луизиане были установлены часы с полыми цилиндрами, наполненными плодородной почвой вместо стрелок, в которые были высажены виноградные лозы. Цифрами этих часов стали высокорослые растения.

Сегодня цветочные часы с механически приводом есть во многих городах. В их числе Москва, Минск (Белоруссия), Астана (Казахстан), Сидзюку (Япония), Крайстчерче (Новая Зеландия), Винья дель Мар (Чили). А Санкт-Петербургу цветочные часы были подарены Женевой на юбилей. Долгое время самыми известными в мире считались швейцарские и японские цветочные часы, причем в Швейцарии были самые большие, пятиметрового диаметра. Потом рекорд был побит: на Поклонной горе в Москве устроили и запустили гигантский цветочно - часовой механизм. В диаметре циферблат достигает 10 метров, а минутная стрелка весит более 30 килограммов.

Рис.

2.1 Дополнительные механизмы, встраиваемые в часы

Кукушка-бой

Через фиксированные промежутки времени (обычно через полчаса или час) часы отбивают колоколами текущее время. Как вариант: играет мелодия, или фигурки-жакемары разыгрывают какую-то сценку.

Интересно, что до появления механических часов время узнавали по звуку церковных колоколов. Поэтому в первых механических часах был только бой, без циферблата. В некоторых языках башенные часы и колокол называются одним и тем же словом, например по-нидерландски и то, и другое будет klok.

Рис.

Часы с кукушкой

Репетир

От фр. répéter - повторять, воспроизводить. Более сложный механизм, позволяющий при нажатии на кнопку отбить время звуком. Изначально был разработан для моряков, которым надо было в тёмное время суток узнать текущее время, не разжигая огонь.

Существует несколько видов репетиров:

·              Минутный - отбивает часы, четверти, минуты.

·              Пятиминутный - Отбивает часы и количество пяти минут после часов.

·              Получетвертной - Отбивает часы и количество полу четвертей после часов.

·              Четвертной - Отбивает часы и количество четвертей после часов.

В некоторых наручных часах (например, «Командирских», Россия) вокруг циферблата установлено поворотное кольцо с делениями (люне́т, безель). Предназначен он для того, чтобы засекать время. В водолазных часах люнет крутится только против часовой стрелки, чтобы при случайном повороте нельзя было увеличить оставшееся время (что может привести к нехватке воздуха). По водолазной традиции, последние 15 или 20 минут люнета делают красными (сигнал на всплытие).

Автоподзавод

В наручных часах устанавливается эксцентрик (на языке часовщиков ротор или сектор, так как выполнен в виде лёгкой пластины с накладкой в форме сектора дуги из тяжёлого вольфрамового сплава; в дорогих часах применяются сплавы золота, ещё более тяжёлые), который вращается при движении руки и заводит пружину. Поэтому при постоянном ношении часов их вообще не требуется заводить. Механизм автоподзавода и пружина соединены фрикционом.

Часы с автоподзаводом толще и тяжелее часов с ручным заводом. Женские калибры с автоподзаводом достаточно капризны, в силу миниатюрности их деталей. Автоподзавод бесполезен для малоподвижных людей (к примеру, находящихся в преклонном возрасте или в болезненном состоянии), а также для людей, которые носят часы лишь время от времени. Однако при наличии специального устройства для автоматического завода часов под названием «виндер», часы могут постоянно находиться в заведенном состоянии. Виндеры работают от бытовой электросети (220в или 110в) либо от аккумуляторных батарей.

 <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tourbillon-Werk.jpg?uselang=ru>

Рис.

Часы с турбийоном

В первых механических часах точность хода могла зависеть от положения часов в пространстве и температуры окружающей среды. Для уменьшения зависимости от температуры стали применяться специальные сплавы с низкими температурными коэффициентами.

Бреге в 1795 году изобрел, а в 1801 запатентовал турбийон (фр. tourbillon - вихрь)^[2] - устройство для частичной компенсации притяжения Земли. Турбийон состоит из баланса, анкерной вилки и анкерного колеса, расположенных на специальной вращающейся площадке (наиболее часто встречающаяся скорость вращения: 1 оборот в минуту). Это один из самых сложных и дорогих дополнительных механизмов. Часто турбийон делают видимым через окошко в циферблате. Фактически, турбийон поворачивает весь часовой механизм вокруг своей оси в течение одной минуты, что, в связи с влиянием притяжения Земли, заставляет часы полминуты спешить, а следующие полминуты отставать, что нивелирует влияние притяжения Земли на точность хода.

3.Часы будущего

На рубеже тысячелетий люди часто задумываются о том, какое будущее их ждет? Предсказать будущее можно, вычислив его контуры по отдельным предметам - например, по часам. Давайте подумаем, о часах будущего, - какими они будут, какие функции на себя возьмут, изменится ли отношение людей к часам и к самому времени.

Прежде всего, необходимо определиться, нужны ли будут человеку будущего часы как таковые, а если "да", то какие. Часы возьмут на себя функцию средства адаптации человека к информационной среде, роль посредника между человеком и окружающим миром. Чем они, пусть в меньшей (по сравнению с будущим) мере, являются уже сейчас, помогая нам организовывать и координировать распорядок дня, профессиональную деятельность, досуг и контакты.

А через пару десятков лет роль часов, как помощника, организатора и координатора возрастет стократно. Они превратятся в индивидуальную систему всеобщей коммуникации.

Рис.

С помощью каких средств общается с внешним миром человек сегодня, что он с собой носит? Часы, очки, ключи, авторучки, документы, записные книжки, бумажник, таблетки и т.п. - то есть массу монофункциональных предметов. Так вот задача часов, как индивидуальной системы всеобщей коммуникации, объединить в себе множество функций, среди которых, конечно же, найдется и место индикации времени. Персональный электронный офис на запястье будет выполнять функции удостоверения личности, автомобильных прав, пластиковой банковской кредитки, ключа к дому и авто, страхового полиса, компьютера.

Ход таких часов будет контролироваться сигналом единого информационного банка, оттуда же на циферблат будет поступать сведения самого разнообразного характера: биржевые котировки и политические новости, статьи из энциклопедий и расписания движения транспорта. Разумеется, часы будущего смогут не только принимать, но и создавать и передавать информацию, в том числе аудиовизуального характера. И для этого вовсе не обязательно снабжать их микроклавиатурой, управлять которой сложно - достаточно научить их распознавать голосовые команды, что уже умеют современные компьютеры и продвинутые мобильные телефоны.

Кроме того, часы смогут не только принимать сводки гидрометцентров, но и самостоятельно прогнозировать погоду, контролировать температуру тела и состояние окружающей среды - уровень загрязненности, загазованности, радиации и прочих врагов здоровья индивидуума.

А еще такие часы смогут с помощью импульсов усыплять или пробуждать ото сна, возбуждать аппетит и прочие жизненно важные инстинкты, контролировать частоту сокращения сердечной мышцы и давление, вовремя впрыскивать лекарства.

Разумеется, не всем понадобится столь широкий спектр возможностей, а кому-то и этих функций будет не хватать. Для оптимального общения с окружающим миром, человек должен сам выбрать необходимый ему набор функций и свойств наручной персональной системы. Выбор этот определится профессией, возрастом и полом владельца. Часы повара должны отличаться от часов бизнесмена, врача, спортсмена или летчика.

Последнему непременно потребуются часы, оснащенные модулями с GPS, спидометром, альтиметром, барометром. Няньке эти усложнения не нужны (во всяком случае на работе). Куда больше ее заинтересует, скажем, модуль, способный воспроизводить голоса птиц и животных, а также веселый теплый дизайн.

Кстати, уже сейчас сборка часов напоминает конструктор: базовая модель усложняется дополнительными модулями. А покупатель в магазине выбирает, исходя из собственных интересов и средств, какие часы ему нужны.

То есть налицо демассификация производства, и скоро часы будут делать исключительно на заказ, как во времена позднего Средневековья. Но если тогда часы делались раз и навсегда, то в будущем ничто не помешает той же няне, если она на досуге любит выписывать в небе фигуры высшего пилотажа на одномоторном самолете, вынуть из модульной ячейки устройство с голосами и вставить вместо него авиационный модуль.

Целевая функциональность часов будет выражаться и в том, что человек сможет заменять не только модули, но и циферблат с браслетом в зависимости от настроения или мероприятия, которое он намерен посетить вечером.

Разумеется, столь умные часы просто обязаны не бояться воды и пыли, жары и морозов, электромагнитных полей и механических повреждений. А вопросы ухода за часами должны волновать владельца меньше всего. Здесь мы подошли к технологиям будущего.

Вечные часы

Вообще-то, борьба за то, чтобы человек обращал внимание на часы, только когда ему это необходимо, ведется давным-давно. Именно поэтому люди научились делать сначала более или менее точные часы, затем уменьшили их размеры, придумали автоподзавод, кварцевый резонатор, батарейки с 10-летним сроком службы, а затем и технологии Eco-drive, Spring-Drive, Kinetic и Autoquartz.

Два года тому назад Omega выпустила механические часы с коаксиальным спуском, снабдив их владельцев памяткой: "Вскрывать раз в 25 лет". Точность хода механических часов постоянно повышается с помощью изготовленных из новейших сверхпрочных сплавов деталей, таких устройств, как динамограф, турбийон с амортизирующей гармошкой (Royal Oak Concept от Audemars Piguet). Кварцевые контролируются радиосигналами точного времени... В общем все идет к тому, чтобы часы в скором будущем стали абсолютно автономным точным и неуязвимым прибором.

Рис.

Да, золото и платина ценятся за свою невероятную устойчивость к коррозии, но часовщики уже сейчас предпочитают использовать их в основном в качестве элементов оформления. Те же Royal Oak Concept сделаны из алакрита-602 - новейшего сплава кобальта, хрома, вольфрама, железа, кремния и углерода. Специалисты назвали его прототипом часового металла будущего. И подобные эксперименты будут продолжаться. Производители все более совершенных гоночных велосипедов и болидов "Формулы-1" синтезируют для своей продукции новые молекулы. На молекулярном уровне ведут поиски оптимальных сплавов и конструкторские лаборатории крупнейших часовых производителей.