Кто изобрёл часы

Кто первым изобрел часы?

Первые часы были… звёздными. По наблюдениям за движением Луны и Солнца в Месопотамии и Египте около 4 000 лет назад возникли методы шестидесятеричной системы отсчёта времени.

Чуть позже такая же система самостоятельно возникла в Мезоамерике — культурной области Северной и Южной Америки, простирающейся от центра современной Мексики до Белиза. Гватемалы, Сальвадора, Никарагуа и северной Коста-Рики.

Все эти древние часы, в которых «стрелками» были лучи Солнца или тени, называют теперь солнечными. Некоторые учёные относят к солнечным часам каменные сооружения-круги по типу Стоунхенджа, обнаруженные в разных частях мира.

Но мегалитические цивилизации (древние, те, что делали сооружения из больших камней, не используя связующий раствор) не оставили после себя письменных свидетельств учёта времени, потому учёным приходится строить и доказывать весьма сложные гипотезы осознания времени как материи и собственно происхождения часов.

Изобретателями солнечных часов называют египтян и междуреченцев, или месопотамцев. Однако первыми посчитали время: разделили год на 12 месяцев, день и ночь — на 12 часов, час — на 60 минут, минуту — на 60 секунд — всё-таки в Междуречье, или Месопотамии, царстве Вавилонии.

Это сделали вавилонские жрецы, используя солнечные часы. Сначала их инструментом были самые простые часы с плоским циферблатом и центральным стержнем, отбрасывающим тень. Но в течение года солнце садилось и вставало по-разному, и часы начинали «врать».

Усовершенствовал древние солнечные часы жрец Бероз. Циферблат часов он изготовил в виде чаши, точно повторяющей видимую форму небосвода. На конце иглы-стержня Бероз закрепил шарик, чья тень измеряла часы. Путь солнца в небе точно отражался в чаше, а на краях её жрец так хитро сделал разметку, что в любое время года его часы показывали верное время. Лишь один недостаток был у них: часы были бесполезны в пасмурную погоду и ночью.

Часы Бероза служили много веков. Ими пользовался Цицерон, их нашли на развалинах Помпей.

Происхождение песочных часов до сих пор не выяснено. Им предшествовали часы водяные — клепсидры и часы огненные. Песочные же, по данным Американского института (Нью-Йорк), могли быть изобретены в Александрии в 150 году до н. э.

Потом их след в истории исчезает и появляется уже в раннем Средневековье. Первое упоминание о песочных часах в эту пору связано с монахом, служившим в соборе Шартре (Франция) с использованием песочного хронометра.

Частотные упоминания песочных часов начинаются примерно с XIV века. Большинство их — об употреблении часов на кораблях, где применять воду или огонь как измерители времени просто невозможно. Движение судна не влияет на движение песка между двух сосудов, как не влияет и изменение температуры, потому песочные часы — у моряков: склянки — показывали более точное время в любых условиях.

Существовало множество моделей песочных часов — огромных и крошечных, служивших для разных хозяйственных нужд: от свершения церковной службы до измерения времени, нужного для приготовления выпечки.

Применение песочных часов пошло на спад после 1500 года, когда начинают активно использовать часы механические.

Сведения по этому вопросу противоречивы. Но большинство учёных склоняется к тому, что первыми создали механические часы в 725 году н. э. китайские мастера Лян Линцзань и И Син, жившие в правление династии Тан.

Они использовали в часах жидкостный анкерный (спусковой) механизм. Их изобретение усовершенствовали мастера Чжан Сисунь и Су Сун империи Сун (конец Х – начало XI века).

Однако позже в Китае технология пришла в упадок, зато была освоена арабами. По всей видимости, именно от них жидкостный (ртутный) анкерный механизм стал известен европейцам, которые с XII века начинают устанавливать башенные часы с водяным/ртутным спусковым механизмом.

Следующим часовым механизмом становятся грузы на цепях: колёсную передачу приводит в движение цепь, а регулирует шпиндельный ход и балансир фолио в форме коромысла с двигающимися гирями. Механизм был весьма неточен.

В XV веке появляются устройства с пружинным ходом, что позволяет сделать часы маленькими и использовать не только на башнях, но и в домах, носить в кармане и даже на руке.

Точных данных об изобретении нет. Одни источники называют 1504 год и жителя Нюрнберга Питера Генлейна. Другие связывают появление наручных часов с именем Блеза Паскаля, который просто привязал карманные часы на запястье с помощью тонкой верёвки.

Появление их относят и к 1571 году, когда граф Лестер подарил королеве Елизавете I браслет с часами. С той поры наручные часы стали аксессуаром женским, а у английских мужчин вошло в ход высказывание, что лучше уж носить юбку, чем часы на руке.

Есть и ещё одна дата — 1790 год. Считается, что именно тогда швейцарская фирма «Жаке Дроз и Лешо» выпустила первой наручные часы.

Кажется, всё, что связано с часами, каким-то таинственным образом скрывается не то временем, не то историей. Это справедливо и для электронных часов, на изобретение которых сразу несколько претендентов.

Самой же вероятной кажется «болгарская версия». В 1944 году болгарин Петыр Димитров Петров уезжает на обучение в Германию, а в 1951 году — в Торонто. Талантливый инженер становится участником программ НАСА, а в 1969 году, используя свои знания космических технологий, создаёт начинку для первых электронных часов «Пульсар».

Часы выпускает Hamilton Watch Company, а авторитетнейший часовой эксперт Г. Фрайд называет их появление «самым значительным рывком вперёд с того времени, как в 1675 году изобретена волосковая часовая пружина».

Как изобрели часы

История изобретения часов очень длинная. На протяжении тысячелетий люди пытались придумать разные способы и устройства для измерения времени. Ещё в далёкой древности были придуманы солнечные, водяные и песочные часы, об истории изобретения которых вы можете прочитать в первой части. Кроме того, люди придумали и использовали разные способы приблизительно определять время без часов. Ну а что же более привычные нам часы с циферблатом и стрелками? Когда они появились, кто и когда их изобрёл?

Изобретение механических часов

Самые первые механические часы появляются в Европе в 13 веке. О них сохранились лишь упоминания, и, к сожалению, имена изобретателей неизвестны. Появились самые первые часы в монастырях. Они ещё не имели циферблата, были довольно неточными, а сигналы времени передавали колокольным звоном. Например, одни из старейших в мире часов были установлены в 1288 г. в Вестминстерском аббатстве в Англии.

Массово башенные часы достаточно совершенной конструкции появляются в Италии в 14 веке. Такие часы имели циферблат с часовой стрелкой, а также оповещали о времени боем. Главным движителем механизма часов была тяжёлая гиря на длинном подвесе. Чтобы эта гиря опускалась постепенно, её движение передавалось на механизм часов через зубчатое колесо, которое тормозилось качающимся коромыслом. Выглядело это примерно так:

Такие часы также были не слишком точными (ошибка могла составлять полчаса-час за сутки), их нужно было несколько раз в день заводить, вручную подтягивая тяжёлую гирю. Однако башенные часы были очень сложными и дорогими, представляя собой вершину тогдашнего инженерного искусства. Такие часы были гордостью города, в котором их устанавливали, и мастера стремились всячески украсить часы и снабжали их всякими дополнительными элементами.

Например, одни из старейших сохранившихся до нашего времени башенных часов в Праге, построенные в 1410 г., украшены многочисленными фигурками ангелов и мифических животных, а также содержат календарь и показывают движение Луны и Солнца.

К концу 15 века появились более компактные часы, которые можно было разместить в доме. Важным нововведением, которое позволило уменьшить размер часов, стала пружина, которая заменила гирю на подвесе в качестве источника движущей силы для часового механизма. Наконец, в начале 16 века появились первые карманные часы. Изобретателем карманных часов считается мастер из немецкого города Нюрнберга Пётр Генлейн. Первые карманные часы были созданы им в 1505 г. Эти часы имели размер меньше 5 см. и были восприняты современниками как настоящее чудо.

Карманные часы конструкции Генлейна

Изобретение часов с маятником

До 17 века точность механических часов была не очень хорошей, кроме того, они имели, как правило, лишь часовую стрелку. Однако потребность в точном измерении времени, в т. ч. небольших промежутков, становилась всё больше. Точное время требовалось не только для повседневных нужд. Развивалась наука, в частности механика, описывающая движение тел. Но в уравнениях механики присутствовало время, и для точного расчёта движения его нужно было точно измерить. Врачам нужно было измерять частоту сердцебиения, чтобы оценить состояние больного. А мореплавателям нужны были точные часы, чтобы правильно определять географическую долготу (а следовательно, своё положение на земном шаре).

К 17 в. некоторые люди догадались использовать для определения промежутков времени колебания маятника. Одним из таких людей был известный учёный, один из основоположников механики Галилео Галилей. Он заметил, что период колебаний маятника почти не зависит ни от амплитуды (т. е. размаха колебаний), ни от веса груза, ни от материала, из которого сделан маятник. А зависит он лишь от его длины. Таким образом, наблюдая за колебаниями маятника и подсчитывая их, можно достаточно точно отмерять промежутки времени. Но, конечно, постоянно подсчитывать колебания было неудобно, нужно было приспособить маятник к механизму часов. Галилей попытался решить эту задачу, но так и не успел создать часы с маятником, т. к. к старости у него значительно ухудшилось зрение.

В результате часы с маятником изобрёл другой выдающийся физик Христиан Гюйгенс, который пришёл к этой идее независимо от Галилея. В 1656 г. Гюйгенс придумал конструкцию маятниковых часов, а в 1657 г. получил на них патент. Вскоре изобретатель выпустил книгу с описанием конструкции изобретённым им часов, и часы с маятником прочно заняли место главного прибора для измерения времени на несколько веков. Изобретение Гюйгенса оставалось самым существенным усовершенствованием в конструкции часов вплоть до 20 века.

Часы конструкции Гюйгенса

Часы Гюйгенса очень сильно повысили точность измерения времени, теперь погрешность хода за сутки составляла не десятки минут, а всего 5-10 секунд. Впоследствии сам Гюйгенс и другие изобретатели внесли разные усовершенствования в конструкцию маятниковых часов.

В 1671 г. англичанин Уильям Клемент изготовил маятниковые часы с анкерным механизмом вместо шпиндельного, более подходящий для того, чтобы маятник раскачивался с небольшой амплитудой.

Кроме того, ещё на несколько десятилетий растянулась история создания морского хронометра — корабельных часов, достаточно точных для того, чтобы правильно определять долготу в длительном плавании. Задача создания морского хронометра была настолько важной, что в 1714 г. английский парламент создал специальную комиссию для её решения, а изобретателю, который создаст точный хронометр, была обещана огромная по тем временам награда в 20 тыс. фунтов стерлингов. Задачу в итоге решил английский часовщик Джон Гаррисон. Он взялся за создание хронометра в 1730 г., первый вариант представил в 1736 г., а четвёртый, точность которого, наконец, соответствовала требованиям, изготовил лишь в 1761 г. За время 61-дневного плавания этот хронометр отстал всего лишь на 9 секунд. Но из-за придирок комиссии свой приз престарелый Гаррисон окончательно получил только в 1772 году!

Морской хронометр Гаррисона — финальный вариант

В 19м веке значительный вклад в развитии часовой индустрии внесли швейцарские часовщики. Им не только удалось сделать свои часы очень точными, мало зависящими от колебаний температуры, влажности и других параметров, но и наладить их серийное производство.

В 20 веке были придуманы дополнительные способы повысить точность маятниковых часов. В 1921 г. Английский инженер Шорт сконструировал часы с маятником, погрешность хода которых составляла 0,01 с. за сутки. А самые точные маятниковые часы на сегодняшний день были созданы в 1954 г. советским изобретателем Ф. М, Федченко, их погрешность составляла всего 0,0003 с за сутки.

Изобретение карманных и наручных часов

Как мы уже отметили выше, первые карманные часы с пружиной вместо гири были созданы Гейнлейном ещё в 1505 г. Но в них не было маятника и они были очень неточными. Часы же с подвесным маятником, изобретённые Гюйгенсом, могли нормально работать лишь в неподвижном состоянии. Однако Гюйгенс нашёл решение — в 1674 он придумал пружинный аналог математического маятника.

После этого стало возможным изготовление достаточно точных карманных часов.

Что же касается наручных часов, то долгое время в них не видели необходимости, да и изготовить слишком миниатюрный и в то же время точный механизм было проблематично. Сложно сказать, когда именно и кто начал их изготовление, однако стали носить лишь в конце 19 века, а первыми обладателями таких часов были военные.

Английские военные, фото 1879 года, в центре — офицер с наручными часами

Но массово использоваться наручные часы стали лишь в 1930-е.

Изобретение кварцевых часов

В 1880 г. французские физики Жак и Пьер Кюри открыли пьезоэлектрический эффект. Этот эффект заключается в том, что при деформации кристалла определённых минералов на гранях этого кристалла появляется положительный или отрицательный заряд. И наоборот — если подать на грань положительный или отрицательный потенциал, кристалл будет деформироваться.

Уже в 20 веке это свойство кристаллов догадались использовать для создания генераторов высокочастотных колебаний. Оказалось, что для таких генераторов особенно хорошо подходит кварц. Если к кристаллу кварца приложить напряжение, он начнёт колебаться, а если его чуть-чуть подпитывать энергией, он может колебаться бесконечно. При этом частота колебаний кристалла кварца очень стабильна и мало зависит от температуры.

В 1921 г. американский физик Уолтер Кейди построил первый кварцевый генератор. А в 1927 г. американский инженер Уоррен Моррисон построил первые кварцевые часы. Правда эти часы были большими и сложными и совсем не подходили для массового применения. В последующие несколько десятилетий кварцевые часы использовались лишь в качестве эталона времени в научных лабораториях и учреждениях. Ещё в 1954 г. кварцевые часы, выпущенные фирмой Longines, весили целых 53 кг.

Возможность создать компактные кварцевые часы возникла только во второй половине 20 в. с развитием полупроводниковой электроники. В 1960-х кварцевый генератор и элементы, управляющие его работой, наконец, удалось сделать достаточно маленькими, чтобы вместить их в наручные часы.

В 1962 г. появляются первые кварцевые часы для домашнего использования. Выпустила их японская фирма Seiko.

Первые домашние кварцевые часы

А в 1969 г. та же фирма запускает в производство первые наручные кварцевые часы Seiko Quartz-Astron 35SQ. Эти часы имели погрешность не более 5 сек. в месяц и могли целый год работать на одной батарейке. А стоили часы 1250 долларов, за те же деньги можно было купить новый автомобиль престижной марки!

Первые наручные кварцевые часы Quartz-Astron 35SQ

Изобретение атомных часов

Ещё в 19 веке было обнаружено, что спектр излучения нагретых до высокой температуры газов не является непрерывным, а состоит из отдельных линий.

Поскольку свет — это электромагнитное излучение, характеризующееся определённой длиной волны и частотой, каждая линия в спектре имеет определённую частоту. Было замечено, что каждый химический элемент имеет свой набор линий в спектре. Позже, открыв строение атома, учёные поняли, что каждая линия в спектре появляется в результате перехода электронов в атоме с одного определённого энергетического уровня на другой. И если отдельные атомы получают энергию (например, при нагревании), то они всегда будут испускать излучение строго определённой частоты.

Ещё в первой половине 20 в. некоторые физики высказали идею, что можно использовать это явление для измерения времени. Но только в 1955 г. были созданы первые атомные часы на атомах цезия. В этих часах кварцевый генератор задавал частоту излучения, которым облучали атомы цезия. Если частота имела требуемое значение, атомы цезия замыкали цепь. Таким образом производилась очень точная настройка работы кварцевого генератора.

Первые атомные часы на атомах цезия (1955 г.)

Погрешность этих атомных часов составляла одну секунду на миллион лет. А одна из последних моделей атомных часов, созданная в 2014 г., имеет погрешность 1 сек на 300 млн. лет.

Сейчас созданы уже достаточно компактные модели атомных часов, но всё же они остаются достаточно сложными и дорогими, а также слишком подверженными влиянию внешних факторов, которые могут повлиять на их точность. Так что самой массовой разновидностью часов на сегодняшний момент остаются более простые и надёжные кварцевые. Атомные часы используются как эталоны времени, а также там, где действительно требуется очень высокая точность, например, на спутниках, обеспечивающих работу систем спутниковой навигации.

Кто и когда изобрел первые механические часы. История происхождения часов.

История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении – кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.

История часов

Еще до революционного открытия – разработки механических часов, первым и простейшим прибором для измерения времени являлись солнечные часы. Уже более 3,5 тысяч лет назад, основанные на корреляции движения Солнца и длиной, положением тени от предметов, солнечные часы были наиболее широко использованным прибором для определения времени. Также в дальнейшем появлялись в истории упоминания о водяных часах, с помощью которых пытались перекрыть недостатки и погрешности солнечного изобретения.

Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения – тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника – означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.

Создание первых механических часов

Механические часы – это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам, свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.

Историки определили, что начали использовать механические часы в Европе на рубеже XIII – XIV веков.
Башенные колесные часы стоит назвать первым представителем механического поколения измерения времени. Суть работы была простой – одноприводной механизм состоял из нескольких частей: гладкая деревянная ось и камень, который привязывали канатом к валу, таким образом заработала функция гири. Под действием влияния тяжести камня, канат постепенно разматывался и за собой способствовал вращение оси, определяя ход времени. Главной сложностью такого механизма были колоссальный вес, а также громоздкость элементов (высота башни составляла минимум 10 метров, а масса гири достигал отметки 200 кг), что влекло за собой последствия в виде больших погрешностей во временных показателях. В результате в средневековье пришли к выводу, что работа часов должна зависеть не только от единственного движения гири.
Механизм в дальнейшем дополнили еще несколькими составляющими, которые сумели управлять движением – регулятор «Билянец» (представлял собой металлическую основу, расположенную параллельно поверхности храпового колеса) и спусковой распределитель (сложная составляющая в механизме, с помощью которой осуществляется взаимодействие резуляттора и передаточного механизма). Но, не смотря на все дальнейшие нововведения, башенный механизм продолжал требовать непрерывного наблюдения, оставаясь при этом самым точным прибором измерения времени, даже не глядя на все свои недостатки и большие погрешности.

Кто изобрел механические часы

В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями. С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения – изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя – механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.

Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.

Первые карманные часы

Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга – Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать карманные часы по примеру и подобию первых.

Кто изобрел первые современные механические часы

Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение – новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что механические часы во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.

Источники:

http://www.vseznaika.org/history/kto-pervym-izobrel-chasy/
http://kakizobreli.ru/kak-izobreli-chasy/
http://secunda.com.ua/news/kto-i-kogda-izobrel-pervye-mehanicheskie-chasy-istoriya-proishozhdeniya-chasov.html