Вчера, сегодня, завтра

Наш неразлучный спутник

Нет на свете ни одного механизма, который мог бы оспаривать у часов их почетное место в жизни человека. Они самый постоянный, самый неразлучный и незаменимый наш спутник.

Этот маленький неустанно тикающий механизм выполняет свой служебный долг с поразительным усердием и трудолюбием. Мы так к нему привыкли, что даже научились не слышать, как он тикает у нас в комнате.

Часы идут безостановочно днем и ночью, зимой и летом — лишь бы не забывали их своевременно заводить. Они год за годом добросовестно отсчитывают секунды, минуты и часы, сравнительно редко хворают и при технически-вежливом, заботливом обращении отличаются примерным долголетием.

Есть часы, которые от отца переходят к сыну, от сына — к внуку и служат трем и больше поколениям одинаково усердно.

Иногда в дополнение к своим прямым обязанностям — показывать время — часы могут услужить и во многом другом. Они способны заменить компас и в солнечный день укажут путнику страны света.

Вдали от родных берегов или в незнакомой местности точные часы всегда готовы помочь путешественнику определить географическую долготу.

Часы, из грозного для лентяев племени будильников, поднимают сонливых с постели, не позволяя им опаздывать в школу или на работу.

Врач, имея часы с секундной стрелкой, даже без термометра узнает температуру больного.

Сапер может поручить часам взорвать мину замедленного действия в назначенное им время, и часы точно выполнят его поручение.

Родные братья обыкновенных часов — такие же часовые механизмы, только без циферблатов — несут разнообразную службу в научно-исследовательских институтах, заводских лабораториях, на метеорологических станциях, на телеграфе и в астрономических обсерваториях. Там они вращают барабаны самозаписывающих аппаратов, тянут телеграфную ленту, поворачивают телескопы вслед за движением небосвода, автоматически отмечают секунды и доли их во время опытов. Ведут зенитную пушку вслед за неприятельским самолетом.

В домашнем хозяйстве такие же часовые механизмы-автоматы при помощи газовой горелки или электрического тока в заранее назначенное время могут вскипятить чай, разогреть завтрак, зажечь или потушить свет, оказывая человеку мелкие, но полезные услуги.

В своем же основном деле часы удивительным образом совмещают обязанности верного слуги человека и строгого повелителя его действий.

И хозяйка, поставившая в печь пирог, и сталевар, ведущий скоростную плавку стали, и полководец перед решительным сражением одинаково посматривают на часы. В каждом деле приходится согласовать свои действия со временем.

Часы всегда перед глазами железнодорожника, металлурга, ученого, шофера, летчика, учителя, врача и вообще каждого человека.

Часы помогают поддерживать правильное движение поездов, пароходов, автобусов и других транспортных средств. Они указывают начало и конец занятий в школах, работы на заводах и в учреждениях. Они поторапливают опаздывающих, успокаивают нетерпеливых, позволяют всем и везде приходить и делать порученное дело вовремя. Часы помогают соблюдать распорядок и согласовывать действия и отдельных людей, и огромных заводов, и целых армий во время сражения.

Умение беречь рабочее время позволяет нашему народу успешно выполнять пятилетние планы — планы героических работ. Мы делаем нашу Родину богаче, краше и сильнее. Каждый человек стремится выполнить порученное ему дело точно в срок или раньше. И для этого, работая, он посматривает на часы.

Часы — наши лучшие друзья; они помогают поддерживать нормальный распорядок трудовой жизни всей нашей страны.

Часы поистине замечательный механизм, не похожий ни на что другое. И хотелось бы знать имя того великого человека, который подарил миру часы.

Таким вопросом можно поставить в тупик любого человека. В самом деле, — кто их изобрел?

Гномон — тот, кто знает

В Ленинграде на Дворцовой площади перед Зимним дворцом стоит величественная колонна, вытесанная из цельного куска гранита. Она поставлена в память победы над врагом в Отечественной войне 1812 года, когда была разгромлена армия Наполеона и ее остатки изгнаны из России.

Удивительна форма этого памятника. Когда на площади возвышается скульптурная группа или фигура какого-либо великого деятеля, тогда, понятно, это изваяние своим видом напоминает о делах минувших дней. А тут только одинокая колонна, которая совсем не похожа на обычные памятники.

Подобного рода сооружения имеются не только в Ленинграде. Есть они и в Москве и во многих других европейских городах.

Обычай ставить колонны на площадях заимствован у древних народов. Чуть ли не пять тысяч лет назад люди стали ставить на площадях каменные столбы. Но ни вавилоняне, ни египтяне не ставили украшений просто так, ради одной красоты. Эти колонны и обелиски были им нужны.

Вот как, например, в комедии, написанной греческим драматургом Аристофаном 2300 лет назад, афинянка Праксагора говорит мужу, по имени Блепиру:

— Когда тень будет в десять шагов, умасли себя благовониями и приходи ужинать.

Праксагора указывает время, когда будет готов ужин, но велит измерять его шагами. Странный способ! Но ведь часов тогда не было. Вместо них на площадях стояли высокие столбы. Тот, кто хотел узнать, который час, — шел к столбу и мерил его тень шагами.

Утром тени от предметов длинные, к полудню они укорачиваются, а к вечеру опять удлиняются. Измеряя длину тени, узнавали время.

Очевидно, около дома, в котором жил Блепир со своей супругой Праксагорой, стоял такой столб и его тень служила указателем времени.

В древней Греции столбы, указывающие время, назывались гномонами, что значит: «знающий».

В последующие века, когда были изобретены более удобные часы, гномоны продолжали ставить, но уже не для того, чтобы узнавать время, а по привычке: без гномона площадь казалась пустой и неуютной. Гномон превратился в обелиск или колонну, служившую памятником или просто украшением площади.

Вот и стоит в наши дни в Ленинграде колонна — потомок египетских и греческих гномонов. Но сейчас в Ленинграде никому и в голову не придет воспользоваться Александрийским столпом, чтобы узнавать время, измеряя его тень. Теперь эта колонна служит памятником Отечественной войны 1812 года и отчасти памятником той эпохи, когда люди мерили время шагами.

Изобретение солнечных часов

Гномоны были очень громоздки и поэтому неудобны, — их можно было ставить только на площадях. А тем, кто жил далеко от городского гномона, приходилось ставить собственный и делать его, разумеется, поменьше.

Со временем древние ученые усовершенствовали гномон. Его превратили в солнечные часы с циферблатом. Ведь тень от гномона в течение дня не только укорачивается или удлиняется, но, кроме того, она поворачивается вокруг гномона, как стрелка нынешних часов.

Неизвестные мудрецы Вавилона догадались разметить площадку вокруг гномона часовыми делениями. Гномон приобрел циферблат и стал солнечными часами. Стрелкой служила тень, а механизмом — весь земной шар, который, вращаясь вокруг оси, создает кажущееся движение Солнца по небосводу.

Экваториальные солнечные часы. Их недостаток — в том, что после 23 сентября на высоких широтах северного полушария тень падает на обратную сторону циферблата. На схеме с земным шаром изображен критический момент. После 23 сентября ось по отношению к экватору будет отклоняться вправо. Лицевая часть циферблата будет в тени. Эти часы на высоких широтах хороши только летом.

Изготовление самодельных солнечных часов особых трудностей не представляет. Однако для этого надо знать начатки геометрии и географии не хуже, чем знали эти науки вавилоняне, египтяне или древние греки.

В те далекие времена люди умели намечать на местности полуденную линию и делить циркулем окружность на шесть равных частей. Это же придется вспомнить тем, кто загорится желанием построить солнечные часы. Устройство их ясно показано на рисунке. Оно совсем несложно.

Солнечные часы не могут, конечно, соперничать с механическими часами в равномерности хода. Даже если очень аккуратно их сделать, они неизбежно будут расходиться в показаниях с обычными часами. Причина этого заключается в неравномерности кажущегося движения Солнца вокруг Земли.

Горизонтальные солнечные часы. Этими часами удобно пользоваться во всех широтах, кроме полярных, в любое время года.

Хотя древние ученые и не имели точных механических часов, но неравномерность движения Солнца была замечена и ими.

Чтобы добиться от своих часов большой точности, древние астрономы старались делать их покрупнее. В Индии, например, их строили из камня, и высотой такие часы были почти с двухэтажный дом. Часов в обсерватории было несколько, и вершины их каменных ступенчатых указателей служили астрономам площадкой для наблюдения светил.

Во Флоренции был поставлен гномон высотою в 92 метра, то есть этот гномон немногим уступал по высоте мачтам современных радиостанций.

В Греции солнечные часы иногда изготовляли в виде куба. На гранях мраморного куба размечали циферблаты для разных времен года. Когда замечали, что солнечные часы начинают ошибаться, куб переворачивали нужной гранью вверх, а гномон вынимали из его гнезда и вставляли на новое место в заранее высверленное отверстие.

Арабы делали солнечные часы в виде трости или посоха. Только такой посох-часы был не круглый, а граненый, как карандаш. На каждой грани были нанесены часовые деления и высверлено отверстие для указателя. Указатель — палочка определенной длины — висел сбоку на шнурке.

Отправляясь в путешествие или на пастбище, араб брал с собой часы-посох. Когда нужно было узнать время, владелец часов вставлял палочку в отверстие, соответствующее текущему месяцу, приподнимал посох, чтобы он висел совершенно отвесно, и смотрел, на какое деление падает тень от указателя.

С развитием астрономических знаний, когда все особенности движения Солнца стали понятны, солнечные часы были усовершенствованы; от них добились значительной точности, но зато обращение с такими часами усложнилось.

Очень точный прибор для определения времени по Солнцу изготовил в 1904 году заслуженный русский астроном, почетный член Академии наук СССР — профессор Сергей Павлович Глазенап. Этот прибор изобретатель назвал солнечным кольцом.

Солнечное кольцо С. П. Глазенапа.

Устройство солнечного кольца профессора Глазенапа особенной сложностью не отличается, но своими силами сделать его не так просто, как обычные солнечные часы. Внешний вид прибора показан на рисунке, а правила пользования и описание его устройства подробно изложены в прекрасной книге профессора Глазенапа — «Друзьям и любителям астрономии», переизданной в 1936 году.

С изобретением механических часов солнечные часы почти перестали употреблять. Последние в мире солнечные часы, изготовленные с практической целью, были сделаны в XVIII веке в России. Тогда прокладывали шоссе из Петербурга в Царское Село и солнечные часы, отлитые из чугуна, установили на всех верстовых столбах по этому шоссе.

Путешественник, подъезжая к городу, узнавал, сколько верст осталось и сколько времени он едет.

Несколько старинных верстовых столбов сохранилось около Ленинграда; один из них и поныне стоит на углу Московского проспекта и Фонтанки.

Клепсидры — похитительницы воды

Одновременно или, может быть, немного позже солнечных «дневных» часов были изобретены «ночные» часы. Ведь солнечные часы — все-таки прибор неудобный: набежало облачко — и часы «остановились». После захода солнца они и вовсе бесполезны.

Не годятся солнечные часы и в мореходном деле — на качающейся палубе от них и в ясный день проку мало.

Кроме того, солнечные часы — уличное сооружение; внесенные в комнату, они перестают действовать. Но ведь время нужно знать не только на улице.

В Греции, по существовавшему тогда судебному обычаю, обвинитель и защитник не могли иметь какого-либо преимущества друг перед другом. Они были обязаны говорить перед судьей поровну — одинаковые промежутки времени, а для этого на суде надо было иметь комнатные часы.

Вот и пришлось людям придумывать механизмы, не зависящие от солнечного света. Были изобретены водяные часы, благо устройство их необычайно просто. Бадья, ведро, бак, бочка, любой сосуд с маленькой дырочкой в дне мог служить часами. Сосуд наливают водой, вода вытекает капля за каплей из отверстия, ее уровень понижается и, если на стенке сосуда нанести деления, как на мензурке, то и часы готовы, остается не забывать их «заводить», то есть своевременно наполнять водой или маслом, или даже молоком, как это делали египетские жрецы.

Греки дали водяным часам немного странное название — «клепсидры», что значит: «воровки или похитительницы воды».

Клепсидры служили людям очень долго — свыше тысячи лет — и имели самое различное устройство.

Были клепсидры с поплавком и вертикальной линейкой с часовыми делениями. Линейка была укреплена на поплавке и пропущена в отверстие в крышке. По мере того как вода вытекала, поплавок опускался и линейка показывала деления.

В некоторых клепсидрах к поплавку привязывали шнурок, перекинутый через ролик. К свободному концу шнурка подвешивали какой-либо указатель. В одних часах таким указателем служила серебряная птица; ее клюв скользил по шкале, указывая время.

В Индии в сосуд с водой опускали раковину с маленькой дырочкой. Раковина плавала и понемногу наполнялась водой. Дырочка была сделана такой величины, что вода просачивалась в нее ровно час и затем раковина тонула. Жрец, приставленный к часам, следил за плавающей раковиной и, когда она погружалась на дно, пускал плавать следующую. Когда нужно было узнать, сколько времени, — считали количество утонувших ракушек.

В Китае догадались поставить друг над другом несколько сосудов. Вода, вытекая из верхнего сосуда, попадала в нижние. Это упрощало работу надзирателя за часами. Ему приходилось носить воду только в верхний чан, остальные наполнялись сами собой.

Особенно прославился своими клепсидрами город Александрия. Именно в этом городе появились первые в мире часовщики, которые выверяли и ремонтировали клепсидры. Александрийские часовщики назывались тогда аутоматариями клепсидрариями, то есть мастерами самодействующих водяных часов.

Одним из первых аутоматариев клепсидрариев историки называют механика Ктезибия. Ктезибий жил примерно за 150 лет до начала нашего летосчисления. Он был прекрасным механиком и изобретателем.

Ктезибий построил первые водяные часы весьма хитроумного устройства. Снаружи часы Ктезибия имели вид тумбочки, на которой стояла круглая колонна. На тумбочке по бокам колонны помещались два крылатых мальчика: один из них веселый, с указкой в руках, другой — плачущий.

Мальчик с указкой был укреплен на палочке, которая высовывалась из отверстия в тумбочке. В течение суток мальчик на палочке постепенно поднимался вверх, а его указка скользила по колонне, на которой были размечены часы. Кто хотел узнать время, — смотрел, на каком делении остановилась указка мальчика.

Ровно в полночь мальчик с указкой взбирался в самое верхнее положение и показывал 24 часа.

На мгновение он останавливался, а затем стремительно падал вниз. После этого колонна чуть-чуть поворачивалась, а плачущий мальчик переставал лить слезы. Служитель, приставленный к часам, в полночь снимал крышку с бака и наполнял часы водой. После этого плачущий мальчик снова начинал плакать, а мальчик с указкой потихоньку приподнимался на своей палочке.

В том храме, где были найдены часы Ктезибия, был устроен водопровод. Водяной бак часов наполнялся непрерывно, и часы шли автоматически, сами собой.

Внутреннее устройство часов Ктезибия было довольно сложно. Из водяного бака к глазам плачущего мальчика была скрытно подведена тонкая трубочка. Из маленьких отверстий в глазах вода в виде слезинок падала в чашечку у ног мальчика. Из этой чашки по другой потайной трубке она стекала в сосуд, имевший вид высокого и узкого стакана. В этом сосуде помещался пробковый поплавок. На поплавке была укреплена палочка, а на ней стоял мальчик с указкой.

Клепсидра Ктезибия.

Каждая слезинка плачущего мальчика скатывалась в стакан и повышала в нем уровень воды. Поплавок, а вместе с ним и мальчик с указкой постепенно и плавно поднимались.

На исходе двенадцатого часа стакан с поплавком наполнялся до краев. Одновременно вода достигала самой верхней части трубки, изогнутой коленом.

Изогнутая трубка начинала действовать как сифон, и по ней вода быстро вытекала из стакана. Поплавок опускался на дно, а вместе с ним падал и мальчик с указкой.

Вода, вытекавшая из коленчатой трубки, лилась на небольшое мельничное колесо. Под действием воды колесо начинало вращаться и приводило в движение четыре зубчатых колеса, сцепленных друг с другом. Каждая шестеренка вращалась медленнее предыдущей, а последняя, четвертая, чуть-чуть поворачивала ось колонны с часовыми делениями. Колонна, поворачиваясь, подставляла под указку новые часовые деления для следующего дня.

Это было необходимо, так как в те времена водяные часы находились в подчинении у солнечных часов и были обязаны показывать время по солнцу. А так как у солнечных часов нет ни одного одинакового дня, то и водяным часам приходилось ежедневно менять циферблат. Колонна с часовыми делениями в клепсидре Ктезибия совершала один оборот за 365 суток.

После Ктезибия другие аутоматарии клепсидрарии делали еще более замысловатые часы. Некоторые из них имели круглый циферблат, одну-единственную стрелку и отбивали часы и получасы, совсем как нынешние куранты.

Такие клепсидры были необычайно дороги. Их могли приобретать очень состоятельные люди и богатые монастыри.

С усовершенствованием механических часов клепсидры исчезли из употребления. Единственными памятниками остались их модели в музеях и некоторые выражения в нашем языке.

Случится — встретятся два приятеля, давно не видевшие друг друга.

— Ба, — восклицает один из них, — сколько воды утекло!

— Много, дружище, много, — отвечает другой.

Что это значит? О какой воде идет речь? Теперь редко кто знает, что выражение «сколько воды утекло» сохранилось в разговорной речи от той далекой эпохи, когда время измеряли количеством вытекающей воды. Отсюда же произошло и выражение о том, что в речах многословных ораторов «много воды». В древней Греции вместо установления регламента ораторам давали клепсидры. Пока «завод» клепсидр не кончился, пока вода текла, оратор продолжал говорить.

Родные братья клепсидр

У моряков во флоте имеется загадочное выражение: «бить склянки». Никаких склянок на корабле нет и их никто не бьет, а ударяют в рынду, то есть в колокол, через каждые полчаса, но называется это «бить склянки».

Это выражение имеет свою историю. У водяных часов были как бы младшие братья — песочные часы. По устройству они подобны водяным, только вместо воды в них насыпали мелкий чистый песок. Через узкое отверстие он пересыпался из одного отделения склянки в другое. Как только песок пересыплется, часы переворачивали — и песок сыпался обратно.

Ни солнечные, ни водяные часы не могли служить на кораблях: они не действовали во время качки. Песочные же часы качки не боятся. Песок одинаково хорошо сыплется и в штиль, и в шторм. Поэтому во флоте прижились именно песочные часы. Когда песок пересыпался, матрос переворачивал склянку часов и ударял в колокол, давая знать, что прошло полчаса и склянка перевернута. Отсюда и пошло выражение «бить склянки».

Песочные часы долго служили на флоте. Их можно было встретить на каждом корабле еще в начале прошлого столетия. Потом их вытеснили хронометры.

Благодаря простоте изготовления и дешевизне песочные часы были очень распространены и в древние и в средние века.

В средние века песочные часы служили людям вроде карманных. Но только их носили не в кармане. Франты, любившие щеголять часами, привязывали их шелковой лентой к колену.

Из всех старинных часов песочные часы оказались самыми живучими. Они существуют и применяются и до сих пор. Их можно найти в каждой школе, в лабораториях и лечебных заведениях. На заводе механических игрушек по песочным часам проверяют качество заводных прыгающих лягушек и шагающих слонов. Слон, например, ходит возле песочных часов, а контрольный мастер следит: каждый хороший заводной слон должен ходить не менее 20 секунд.

Когда не требуется особой точности, при помощи песочных часов измеряют небольшие промежутки времени.

Кроме песочных, по образцу клепсидр были изобретены ртутные часы. В них из одного отделения в другое переливалась ртуть.

Ртутные часы были дороже песочных, но, как свидетельствуют старые книги, точнее их. Поэтому ртутные часы употреблялись в астрономических обсерваториях. Среди населения они не получили распространения и были забыты.

Сейчас ртутные часы снова начинают применять. О них вспомнили электрики и приспособили их для автоматических выключателей.

Маленькие ртутные часы соединили в одно целое с обычным электрическим выключателем. Такие выключатели теперь устанавливают на лестницах, в коридорах и везде, где свет нужен на короткое время.

Нужно человеку пройти ночью по коридору, он поворачивает выключатель, ртутные часы, спрятанные в корпусе выключателя, опрокидываются. Ртуть — хороший проводник электрического тока, свет загорается и горит до тех пор, пока ртуть льется из одного отделения в другое. Как только она перельется, то есть через две — три минуты, свет тухнет сам собой. Чтобы зажечь свет снова, достаточно повернуть выключатель еще раз.

Это простое устройство дает большую экономию, так как на лестницах и в коридорах свет обычно горит всю ночь совершенно зря.

Появляется вертушка — билянц

Как ни хороши были водяные часы, но все же они доставляли много огорчений и их владельцам, и мастерам-часовщикам. Случится — попадет соринка — закупорится отверстие, через которое вытекает вода, и часы начинают бессовестно врать. Летом еще хуже — и пыли много, и жарко. На жаре вода в часах быстро испаряется; и бывало, что плохо закупоренные часы в жаркие дни не только отставали, они даже начинали идти назад, норовя после полудня снова показать раннее утро.

Изобретатели бились над тем, чтобы создать механизм более точный, более надежный, чем у водяных часов.

Некоторые аутоматарии клепсидрарии делали часы с поплавком и грузиком, то есть к поплавку прикрепляли не палочку с указателем, как в часах Ктезибия, а шнурок. Шнурок перекидывали через валик, а на другой конец шнурка привязывали небольшой груз — противовес. Когда вода в стакане прибывала, поплавок всплывал, гирька-грузик тянула шнурок в свою сторону и постепенно опускалась, а шнурок поворачивал валик, на оси которого была насажена часовая стрелка.

Такие часы по внешнему виду были очень похожи на современные.

И вот кто-то из средневековых мастеров-часовщиков или ученых придумал, как обойтись без воды и поплавка. Пусть гирька, опускаясь, сама поворачивает валик и ось с часовой стрелкой. Надо только придумать приспособление вроде тормоза, которое мешало бы ей опускаться слишком быстро.

Такое приспособление было придумано, и появились часы с гирей, предки нынешних ходиков.

Имя изобретателя первых механических часов неизвестно. Историки предполагают, что первыми создателями часовых механизмов были арабы. В те времена, то есть 1000–1200 лет назад, арабы значительно превосходили европейцев своей культурой и образованностью. Тогда многие изобретения и технические новинки приходили из арабских стран.

Предками современных часов, по-видимому, являлись всевозможные механизмы с зубчатыми колесами, при помощи которых арабские астрономы находили положение Солнца, Луны и планет. Эти механизмы освобождали астрономов от длинных вычислений. А если они уже существовали, то не так трудно было прийти к мысли заставить такой механизм двигаться самому, без участия человека, приделав к нему гирю и установив его на видном месте. Вот почему первые часы, появившиеся в Европе в XIII веке, были башенными часами.

Почти все они были установлены на башнях или фронтонах больших соборов. По внешнему виду они сильно отличались от современных башенных часов вроде тех, которые установлены на Спасской башне московского Кремля. У них было много циферблатов, которые движением стрелок показывали фазы Луны, движение Солнца по созвездиям Зодиака, движения планет. Словом, они должны были демонстрировать всем верующим «божественную премудрость», которая создала все эти движения небесных светил. Между всеми циферблатами, богато отделанными золотом и серебром, умещался и небольшой, скромный циферблат тоже с одной стрелкой, который показывал часы суток.

Лишь постепенно, когда башенными часами стали обзаводиться небольшие города и села, с них сняли дорогие украшения и, наоборот, сохранили часовой циферблат, прибавив к нему вторую стрелку, указывающую минуты.

В часах подобного устройства тормозом-регулятором служит особая вертушка, называющаяся билянцем. Билянц состоит из коромысла с двумя грузиками на концах и оси, к которой прикреплены две лопатки.

Устройство необычайно простое, но оно обладает некоторой технической хитростью. Суть ее в том, что лопатки поставлены на некотором отдалении друг от друга и направлены в разные стороны.

Тяжелая гиря стремится опуститься и тянет шнур, на котором подвешена. Шнур намотан на барабан. Барабан поворачивается и приводит в движение зубчатое колесо, которое с ним соединено.

Гиря поворачивает барабан, барабан — шестеренку, а шестеренка повернуться не может — мешает лопатка на оси билянца. Она стоит между зубцами и преграждает путь. Зубец толкает лопатку вертушки. Лопатка уступает, поворачивается и пропускает зубец, но проскочить успевает только один зубец. Второй уже пройти не может, так как ось билянца успела повернуться и другая лопатка застряла между зубцами шестерни. Теперь уже она мешает шестерне вращаться. Очередной зубец нажимает на эту лопатку, поворачивает ее и проскакивает, но в этот момент первая лопатка входит в очередной промежуток и в свою очередь задерживает шестерню.

От толчков шестерни билянц крутится то вправо, то влево. При каждом его повороте проскакивает, только по одному зубцу. Гиря поэтому опускается не сразу, а постепенно— короткими, чуть заметными толчками.

Так «работает» билянц.

В те годы даже комнатные часы старались делать побольше размерами. Мастерам казалось, что от больших часов легче добиться нужной точности.

Когда между подмастерьями какого-либо средневекового города случались стычки, то подмастерья часового цеха выходили на улицу, вооруженные часовыми и минутными стрелками. Стрелки были достаточно велики, чтобы служить вместо пик и копий.

Но размеры часов не оправдывали надежд часовщиков.

Чтобы регулировать ход таких часов, на коромысло билянца подвешивали грузы. Чем тяжелее были эти грузы, тем медленнее поворачивался из стороны в сторону билянц и медленнее опускалась гиря. Грузы для билянца приходилось применять изрядного веса. Например, для больших башенных часов в одном средневековом городе понадобилось несколько увесистых кирпичей. Их навалили на коромысло билянца и таким образом отрегулировали ход часов.

Конечно, часы с кирпичами или с мешками песка в регуляторе не могут отличаться ни точностью, ни надежностью. От большой нагрузки быстро снашивались оси и шестеренки. Ход часов нарушался. Весь механизм часов с билянцем был громоздок, груб, недолговечен и требовал постоянного надзора.

Так были устроены средневековые башенные часы.

У знаменитого датского астронома Тихо Браге в обсерватории было четверо часов с билянцем. Самыми надежными считались большие часы — у них одна шестеренка имела 1200 зубцов и была размером с тележное колесо. Около этих часов всегда лежал молоток. Когда часы капризничали, служитель подгонял шестеренки ударами молотка.

Понятно, что Тихо Браге не доверял механическим часам и предпочитал пользоваться ртутными.

Для астрономов часы с гирями были плохи. Им недоставало должной точности. Для городского же населения механические часы были достаточно удобны, и они быстро распространились по всей Европе.

Считается, что самые первые часы в Европе появились в 1233 году. Их прислал египетский султан в подарок римскому (германскому) императору Фридриху II (внуку Фридриха Барбароссы).

В России часы стали известны почти одновременно с Западной Европой. Уже в XIII веке летописцы начинают довольно аккуратно указывать не только год и день события, но и час его. Например, в 1300 году летописец отмечает: «Апреля в 18 день, в субботу Великую, в 1 час нощи загоряся на Варяжской улице… Вздвишеся буря и верзеся огнь».

Или другая запись:

«В 1299, Мая 22, в Пятницу в 7 часу дни скончася новгородский архиепископ Климент».

Записей с указанием дня и часа события — пожара, северного сияния, солнечного или лунного затмения — в наших древних исторических книгах очень много. Но ведь летописец не мог сам видеть все события; ему рассказывали о них очевидцы, и они сообщали летописцу время, когда случилось что-либо примечательное.

Это доказывает, что часы были распространены в России и известны русским людям.

В 1404 году в Москве на дворце великого князя Василия, сына Дмитрия Донского, были установлены первые башенные часы. Их ставил сербин Лазарь, приехавший с Афона. Народ дивился княжеским часам, которые отбивали каждый час, и звон их колокола разносился по всей Москве.

Летописец отметил это событие и записал:

«Сий же часник наречется часомерье; на всякий же час ударяет молотом в колокол, размеряя и расчитая часы нощные и дневные: не бо человек ударяше, но человековидно, самозвонно и самодвижно, страннолепно, некако сотворено есть человеческой хитростью, преизмечтанно и преухишренно»[13].

То, что летописец называет: «человековидно, самозвонно и самодвижно», было механической фигурой человека с молотом в руках, которая отбивала часы.

Следуя примеру князя, многие богатые люди, а также монастыри и церкви стали ставить на башнях или колокольнях «боевые часы». Боевыми они назывались за то, что обладали боем. Иногда летописцы употребляли и другое название, например: «Постави владыка Евфий в Новегород часозвон». Новгородские «часозвоны» и поныне целы.

Русские мастера отличались большим искусством в изготовлении часов, но делали они их несколько иначе, чем в других странах. Наши часовщики считали неудобным, когда человеку приходилось искать глазами стрелку и угадывать, против какой цифры она остановилась.

Старинные русские часы имели вращающийся циферблат с семнадцатью буквами, означавшими цифры, и неподвижную стрелку. Цифра текущего часа всегда становилась на то место, где на нынешних циферблатах находится 12.

Именно такие часы были установлены на Спасской башне в Кремле. Иностранцы, бывавшие в Москве, изрядно удивлялись, глядя на часы непривычного для них вида.

Стрелка первых часов Спасской башни была укреплена над циферблатом неподвижно и всегда указывала на верхнюю цифру.

Диковинным был и бой этих курантов. Они вызванивали отдельно дневные и отдельно ночные часы, начиная счет каждый раз с начала. Первый час дня всегда начинался с восходом солнца, затем куранты отбивали часы по порядку до захода солнца.

Так как летом дни длинные, то в июле перед заходом солнца часы били семнадцать раз, оповещая москвичей, что идет семнадцатый час дня.

Мастерство московских часовщиков славилось далеко за пределами нашей Родины. Русские мастера налаживали и строили часы в Персии, Турции и других восточных странах.

Билянц получает отставку

Часы с билянцем в качестве регулятора хода прослужили человечеству несколько столетий, а затем развитие механики позволило создать более совершенный регулятор. Это важное научное открытие было сделано во время богослужения в Пизанском соборе.

В XVI веке все студенты были обязаны ежедневно посещать церковь. Этому правилу приходилось подчиняться будущему великому ученому Галилею, студенту медицинского факультета университета в городе Пизе, в Италии. Однажды во время богослужения в Пизанском соборе Галилей обратил внимание на люстру, свисавшую с потолка на длинных цепочках. По-видимому, служители, зажигавшие в ней свечи, сделали это недостаточно осторожно, и тяжелая люстра медленно раскачивалась. Восемнадцатилетний Галилей не отличался усердием в молитвах. Его гораздо больше интересовали явления окружающей жизни. Он заметил происшествие с люстрой и следил за ее качаниями.

Наблюдательность, умение видеть в обычном необычное, в простом сложное составляет отличительную черту великих исследователей природы.

Тысячи, миллионы людей до Галилея видели, как раскачиваются люстры, лампады, качели, плотницкие отвесы и другие предметы, подвешенные на шнурках, веревках или цепочках. Но хотя это случалось наблюдать многим, никто до Галилея не заметил одной важной особенности качающихся предметов.

Галилей, приложив пальцы к пульсу, следил за все уменьшающимися размахами люстры. Удары сердца служили ему секундомером. Галилей проверял сделанное им открытие. Несмотря на свою простоту, оно казалось удивительным.

Еле дождавшись конца церковной службы, Галилей поспешил домой. Там он привязал ключ, гирьки разного веса и другие предметы к отрезкам нитки и стал их раскачивать.

Секундомером ему по-прежнему служил пульс. С его помощью Галилей устанавливал законы качания маятника.

Прежде всего он обратил внимание на то, что гирька на нитке качалась все тише и тише и ее размахи становились все короче и короче, однако время одного качания заметным образом не уменьшалось.

Затем оказалось, что если размахи не очень велики, то и сила толчка тоже не влияет на время качания.

Не важно также, каков вес маятника. И тяжелая и легкая гирьки, подвешенные на нитках равной длины, качаются одинаково.

Значит, время малых качаний не зависит ни от размаха маятника, ни от силы толчка, ни от веса груза. Оно зависит только от длины маятника: длинный маятник качается медленнее короткого, короткий — быстрее длинного.

Так было открыто замечательное свойство маятника.

Спустя несколько лет Галилей понял, что маятник — как раз тот прибор, который необходим для часовых механизмов. Он несравненно лучше билянца. Ведь билянц зависит и от силы толчка, и от величины размаха, и от собственной тяжести. Маятник свободен от этой зависимости и может служить прекрасным регулятором для часовых механизмов.

1582 год записан в истории науки как год изобретения маятника. Галилей рекомендовал врачам пользоваться маятником при измерении пульса больных и сам постоянно употреблял его для измерения времени при различных опытах и при астрономических наблюдениях.

Поглощенный научными вопросами, Галилей не стремился к решению технических задач. Он не пытался соединить маятник с шестереночным механизмом часов и построить настоящие маятниковые часы. Только в конце своей жизни он уделил часам внимание и нарисовал чертеж будущих часов. Этот чертеж уже после смерти Галилея нашел среди его бумаг ученик Галилея, Вивиани, и опубликовал его. По этому чертежу построил первые часы с маятником сын Галилея. Однако это изобретение прошло незамеченным и изобретателем часов долгое время считался голландский ученый Христиан Гюйгенс, который взял патент на часы с маятником 16 июня 1657 года.

Устройство механизма часов с маятником понятно из чертежа. К верхней части маятника прикреплена пластинка с двумя зубцами-лапками различной формы. Пластинка похожа на двухлопастный морской якорь; она и называется якорем.

Маятник качается, лапки якоря по очереди задерживают зубцы ходовой шестерни, пропуская их вперед по одному. Одновременно зубцы шестеренки нажимают на лапки, отталкивают их и тем заставляют маятник качаться.

Механизм часов с маятником.

Получается дружеское сотрудничество двух приборов. Барабан с гирей через набор шестеренок непрерывно подталкивают маятник, заставляя его качаться, а маятник, словно в благодарность за услугу, обеспечивает равномерную работу всего механизма.

Через систему шестерен, подобранных с определенным числом зубцов, движение барабана передается стрелкам, и стрелки движутся всегда одинаковыми, ровными «шажками».

Христиану Гюйгенсу принадлежит и другое важное изобретение. Он изобрел балансир — приборчик, который в карманных часах заменяет маятник.

Карманные часы существовали и раньше. Они, по-видимому, появились на свет в самом конце XV века, когда силу тяжести гири догадались заменить спиральной пружиной. Но в качестве регулятора хода в первых карманных часах применяли маленький билянц.

Точностью они, разумеется, не отличались. Изобретение Гюйгенсом балансира позволило создать прекрасные карманные часы, а впоследствии— секундомеры и точнейшее морские и авиационные хронометры.

Балансир карманных часов представляет собой колесико с тонкой спиральной пружинкой-волоском: время скручивания и раскручивания спиральной пружинки так же, как и качание маятника, зависит только от ее длины и размеров колесика. Но не следует называть балансир маятником. Между ними очень мало общего: маятник подчинен силе тяжести, а балансир своими свойствами обязан упругости стальной пружинки. Это совершенно разные приборы, — они только выполняют одинаковую роль.

Балансир, поворачиваясь вправо и влево на своей оси, заставляет качаться анкерную вилку, которая несет здесь обязанности якоря маятниковых часов. Она пропускает зубцы ходового колеса строго по одному, удерживая его от быстрого вращения.

Ходовое колесо в свою очередь толкает лапки анкерной вилки, заставляет ее поворачиваться и тем самым подталкивает балансир.

Вот эти-то удары зубцов колеса по анкерной вилке и создают характерный звук: «тик-так».

У обычных карманных часов это тик-так раздается восемнадцать тысяч раз в час. Иначе говоря, балансир и анкерная вилка совершают пять колебаний в секунду.

За год анкерная вилка должна выдержать почти 158 миллионов ударов. Как ни слабы эти удары, но все же их миллионы. И капля, говорят, долбит камень, действуя не силой, а постоянством. Понятно, что анкерная вилка и зубцы ходового колеса должны быть очень прочны. Для этого в лапки анкерной вилки вставлены маленькие пластиночки из закаленной стали или кусочки драгоценных камней.

Механизм часов с анкерным ходом.

Кроме анкерной вилки или, как говорят, анкерного хода, есть и другие устройства часов. У будильников делают более простой штифтовой ход. У дешевых карманных часов бывает иногда цилиндровый ход; бывают и другие системы часов, но все они гораздо хуже анкерного хода, который был применен в первых часах, изготовленных по указанию Гюйгенса.

Для юных механиков, которые хотят познакомиться с часовым механизмом на практике, ленинградский завод металлоизделий № 4 выпускает особые часы. К ним приложены чертежи и описание. Часы нарочно сделаны так, чтобы их можно было разбирать и собирать.

Несмотря на простоту механизма, эти часы-ходики отличаются вполне хорошим ходом.

Первые русские механики

В прошлые столетия русские часовщики достигли в своем деле большого совершенства. Механизмы, ими созданные, отличались сложностью и редким хитроумием.

Например, в середине XVIII века ржевский часовщик-изобретатель Терентий Иванович Волосков построил замечательные астрономические часы. Они давали полную картину движения небесных светил на каждый год.

Золотое солнце плыло по голубому горизонту, который увеличивался или уменьшался в зависимости от долготы дня. Серебряная луна совершала свой путь, ежедневно меняя вид в соответствии с фазами настоящей Луны.

Стрелки часов указывали не только время суток, но и дни недели, месяцы, годы, особо отмечая високосные годы. Кроме того, в часах Волоскова помещался счетный механизм, который позволял производить сложнейшие вычисления и определять дни религиозных праздников.

Таких замечательных мастеров на русской земле всегда было много, но жили они в тяжелое время, когда на талантливых людей не обращали внимания; им негде было применить свои знания, опыт и способности.

Волосков всю жизнь провел в Ржеве; он строил телескопы и разные научные приборы. Изобрел замечательные краски, которые пригодились через сто лет после смерти изобретателя. Но при жизни Волоскова его изобретения не увидели света. Его замечательные часы стояли у стены.

В последние годы жизни изобретатель попросил жену завесить часы темным платком.

— Мне грустно на них смотреть, — говорил он.

Умер Волосков в безвестности и бедности в 1806 году.

С постройки замечательных часов начал свою деятельность знаменитый Кулибин — первый русский инженер-механик.

Иван Петрович Кулибин родился в Нижнем Новгороде, ныне городе Горьком, 20 апреля 1735 года. Он с детства увлекался разными самоделками, строил водяные мельницы, флюгеры, трещотки и другие движущиеся игрушки.

Однажды у бродячего книготорговца мальчик приобрел книгу русского механика Ададурова — «Краткое руководство к познанию простых и сложных машин». В книге рассказывалось о рычагах и блоках, полиспастах, зубчатых колесах и шестереночных механизмах. Было там также описание часов.

Книга была написана весьма трудным языком, и не все было сразу понятно Кулибину, но он осилил ее и даже выучил наизусть. Больше всего заинтересовало Кулибина устройство часов. Он часто поднимался на колокольню нижегородского собора и подолгу простаивал там, изучая и срисовывая механизм соборных часов.

Дома он выпиливал зубчатые колеса из дерева, стараясь сделать деревянный часовой механизм. Часы он построил, но ходить они не стали: дерево — не подходящий материал для сложного механизма.

Когда Кулибину исполнилось семнадцать лет, ему случилось побывать в Москве. Там он познакомился с одним часовщиком, который рассказал ему о своем ремесле и продал испорченный токарный станок и старый, пришедший в негодность, инструмент.

Кулибин привез покупку домой, починил и наладил токарный станок, привел в порядок инструмент и принялся строить часы, вроде тех, что видел в Москве.

Часы получились удачные. Каждый час в игрушечном домике над циферблатом открывалась дверка и из домика выглядывала серенькая птичка. Она кланялась и кричала «ку-ку». Если стрелки показывали девять часов, то и птичка девять раз кланялась и куковала. Потом она пряталась до следующего часа.

Такие часы в те годы были диковинкой, и у Кулибина от заказчиков не было отбоя.

Однажды, увидев привезенные кем-то в Нижний Новгород телескоп и микроскоп, Кулибин немедля приступил к делу и построил эти приборы. Для изготовления металлического зеркала телескопа ему пришлось изобрести свой сплав металлов и найти способ полировки стекла.

Работая над приборами, Кулибин обдумывал устройство совершенно особых часов, каких до него никто не делал.

Над постройкой своих часов Кулибин трудился несколько лет и закончил их в 1767 году. Видом и величиной они были «между гусиным и утиным яйцом», заводились раз в сутки и вызванивали в серебряный колокольчик часы, получасы и четверти.

На исходе каждого часа сбоку золоченого корпуса часов раздвигались створчатые дверцы и в глубине, как на маленькой театральной сцене, появлялись человеческие фигурки, разыгрывавшие небольшую пьеску религиозного содержания. После представления в часах играла музыка и дверцы закрывались до следующего часа. В полдень часы играли гимн, сочиненный самим Кулибиным.

Часы «яичной фигуры» прославили нижегородского механика. В 1769 году Кулибина вызвали в Петербург и назначили заведующим мастерскими Академии наук.

В этой области он стал непосредственным преемником и продолжателем великого ученого и первого русского академика Михаила Васильевича Ломоносова, трудившегося над созданием отечественных приборов вплоть до смерти в 1765 году.

Кулибин заведовал мастерскими свыше тридцати лет. Из его рук вышли первые русские микроскопы и телескопы, барометры и термометры, геодезические инструменты, электрические машины для различных опытов, точные весы и многие другие приборы по заказам ученых.

Построил Кулибин еще одни замечательные часы, превосходившие по сложности астрономические часы Волоскова.

Их механизм имел недельный завод. Над циферблатом помещалась серебряная, величиной с голубиное яйцо, луна. Ее вид менялся каждые сутки, показывая фазы настоящей луны.

Вокруг циферблата располагались двенадцать созвездий Зодиака. Золотое солнце двигалось по Зодиаку и показывало место Солнца среди звезд. По этому же кругу двигались изображения планет.

На циферблате имелось еще два круга — черный и белый, которые сообщали продолжительность дня и ночи на каждые сутки. Стрелки часов показывали часы и минуты, дни недели, месяцы и годы; отдельные указатели отмечали дни солнечных и лунных затмений.

На минутной стрелке в дополнение к основным часам помещались удивительно маленькие часики, с гривенник величиной.

Кулибинские астрономические часы до Отечественной войны 1812 года находились в подмосковном поместье графа Бутурлина. Во время нашествия французов их для сохранности утопили в пруду. После изгнания французов из Москвы часы достали, вычистили и пустили в ход.

Последнее сообщение об астрономических часах найдено в газетах 1853 года. Граф Бутурлин продал их за 18 тысяч рублей. Что сталось с часами в дальнейшем, — неизвестно.

Первые же кулибинские часы «яичной фигуры» сохранились. Они находятся сейчас в государственном Эрмитаже.

Часы не были главной работой Ивана Петровича Кулибина. Этот гениальный инженер-механик еще большую славу завоевал другими своими изобретениями.

К сожалению, Кулибин родился в такое время, когда игрушки ценили больше, чем настоящие полезные изобретения. Талантливому инженеру и изобретателю постоянно приходилось заниматься изготовлением всяких фейерверков, украшений, забав и фокусов с зеркалами и цветными стеклами для придворных празднеств.

Для настоящей работы у гениального русского изобретателя времени оставалось мало, да и денег на это не отпускали. Строитель первых русских телескопов, микроскопов, изобретатель-инженер, ученый-механик жил, еле сводя концы с концами, и был вынужден отчитываться перед академическим начальством в каждой свече, которую он сжег во время ночной работы.

В 1813 году Кулибин по старости был уволен из Академии и уехал на родину, в Нижний Новгород. Там он продолжал трудиться над своими изобретениями и умер за работой 12 июля 1818 года.

После Кулибина славу русских механиков поддерживали многие талантливые мастера часового дела.

Среди них — Яков Лебедев, управлявший часами Спасской башни в Кремле, костромские изобретатели — Красильников, который построил «славный хронометр», и Соболев, который по образцу часового механизма изобрел распиловочную машину.

Отмечен в истории и Василий Лебедев, строивший башенные часы с музыкой и боем, а также отец и сын Пушкаревы. Владимир Михайлович Пушкарев за полвека работы, к 1950 году, построил и установил более полутораста башенных часов в различных городах Советского Союза.

Часовщиков прошлых столетий неправильно называть часовщиками. Это были настоящие ученые механики, талантливые инженеры, от которых началась вся современная техника машиностроения.

Часы и мельница — вот два механизма, которые являются родоначальниками всех современных станков и машин. Первые инженеры с их постройки начинали и переходили к другим, более сложным механизмам.

Поэтому многие важные машины — прядильные, ткацкие, токарные, сверловочные и другие станки — изобретены именно часовщиками.

Часы служили учителями первых инженеров и механиков.