Первые механические часы, изобретенные китайцами, приводились в действие огромными, медленно поворачивавшимися деревянными водяными колесами. В 1300-х гг. появились колесные часы с приводом от опускавшихся гирь, но эти часы были ненадежными и неточными. Часам требовался механизм регулирования хода, который изобрели в 1600-х гг. Таким механизмом стал мятник, который нашел в часах первое практическое применение.
В 1582 г. итальянский ученый Галилео Галилей продемонстрировал, что маятник - груз, подвешенный на тонком стержне, - всегда качается с постоянной скоростью. Кроме того, он доказал, что скорость колебаний зависит только от длины маятника, а не от величины груза, прикрепленного к его концу. Например, маятник длиной 1 м совершает одно колебание (туда и обратно) за 1 сек. Но если маятник такой длины продолжает качаться, значит, с его помощью можно измерять время в секундах. У Галилея возникла эта идея, и в 1641 г. - за год до смерти - он рассказал своему сыну Винченцо, как сделать часы, ход которых регулируется маятником. Но Винченцо не успел закончить работу; первые маятниковые часы появились лишь в 1657 г. Их спроектировал голландский ученый Христиан Гюйгенс, а изготовил часовщик Соломон Костер в Гааге. Они отставали или убегали на 5 секунд в сутки, что значительно превышало точность всех тогдашних часов.
В часовых маятниках использовались не нити, а металлические стержни. Но на металл влияет температура, поэтому длина стержней менялась, что отражалось на точности хода часов. В жаркую погоду металлический стержень удлинялся, а в холодную укорачивался. Например, часам с односекундным маятником для потери одной секунды в сутки достаточно увеличения длины маятника на 0,025 мм, что происходит при повышении температуры всего на 2 "С. Изобретатели вскоре решили эту проблему, создав маятник постоянной длины. В 1722 г. английский механик Джордж Грэм изобрел ртутный маятник (о чем заявил в 1726 г.), прикрепив к концу маятника стеклянный сосуд со ртутью. Когда из-за повышения температуры маятник удлинялся вниз, это компенсировалось расширением ртути в сосуде, действовавшим в обратном направлении.
Другим решением стал решетчатый маятник из перемежающихся полос стали и меди, изобретенный английским часовщиком Джоном Гаррисоиом в 1728 г. Медь расширяется сильнее, чем сталь, поэтому ее расширение компенсировалось меньшим расширением стали. Сейчас стержни маятников изготавливаются из инвара - сплава железа с никелем, который почти не расширяется при нагревании. Этот сплав также используют для изготовления рулеток и камертонов, для которых постоянная длина очень важна.
Ученик Галилея итальянский ученый Винченцо Вивиани сделал этот набросок маятниковых часов; реконструкцию маятника см. на рис. на с. 13.
Эта модель маятниковых часов была создана в XIX в. по наброску проекта Галилея, сделанному Вивиани. Источник энергии для часов там указан не был, поэтому можно предположить, что они приводились в движение опускающимися гирями.
В механических часах скорость, с которой высвобождается энергия опускающегося груза, регулируется с помощью механизма, называемого спуском. Молоточек, подвешенный на маятнике, заставляет качаться анкер. Анкер то останавливает, то отпускает анкерное колесо, позволяя ему постепенно освобождать энергию опускающегося груза, приводящую в движение главное колесо. К оси главного колеса прикреплена часовая стрелка.
11.01.2017 в 23:25
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
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 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 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.
В наши дни наручные часы рассматриваются больше как символ статуса, нежели устройство для определения времени. Сейчас практически любые электронные устройства имеют на дисплее отображение времени. Механические наручные часы в цифровую эпоху постепенно превращаются из функционального предмета в объект современной культуры.
Если зайти в зал заседаний совета директоров любой из компаний, входящей в глобальный топ-100 Forbes или Fortune, то вы наверняка увидите у каждого присутствующего наручные часы. Среди них обязательно будут такие известные марки как Rolex , Vacheron Constantin , Frank Müller , Jaeger-LeCoultre и Patek Phillipe . Однако, так было отнюдь не всегда. Ровно сто лет назад ни один уважающий себя джентльмен ни за что не стал бы надевать часы на руку. В те времена настоящий мужчина носил исключительно карманные часы. Предпочтительным символом статуса был золотой «полухантер» на золотой цепочке.
(Поясним: часы с прикрывающей стекло крышкой назывались hunter (хантер). Если в крышке было отверстие, для того, чтобы узнавать время не открывая ее, то часы назывались half-hunter (полухантер) .
Часы на руке носили только женщины
Самое первое упоминание о наручных часах относится к 1571 году . Роберт Дадли, граф Лестер, преподнес в подарок английской королеве Елизавете I богато украшенный бриллиантами и жемчугом браслет с часами. C того момента и до начала 20 века наручные часы назывались браслетами (wristlet ) и были предназначены исключительно для женщин. Они считались больше аксессуаром, данью моде, чем серьезными часами. Отношение мужчин к ним ярко демонстрирует известное в то время выражение: «я лучше буду носить юбку, чем наручные часы».
Сообщество производителей часов также смотрело на первые наручные часы свысока. Из-за небольшого размера мало кто верил, что от них можно добиться идеальной точности. Корпуса и механизмы часов того времени требовали достаточно аккуратного обращения. Считалось, что часы на руке не выдержат даже обычного ритма человеческой жизни, не говоря уже о таких активных мужских занятиях как охота, спорт или война. По этой причине наручные часы выпускались небольшим числом фирм. Практически все они представляли собой маленькие дамские модели на тонком браслете или цепочке.
Первые мужские наручные часы
Все начало меняться в конце девятнадцатого века, когда военные обнаружили, что в бою носить часы на руке гораздо удобнее. Карманные часы были громоздкими и ими было труднее пользоваться во время сражения. Именно военные придумали примитивные кожаные ремни или футляры на руку, куда вставляли карманные часы, тем самым освобождая руки для ведения боя.
Сейчас трудно сказать, военные какой из стран первыми стали использовать наручные часы. Вероятнее всего, это были англичане. В 19 веке Англия вела постоянные боевые действия в своих многочисленных колониях в Азии и Африке. Англичане обладали самым современным вооружением и использовали передовую тактику ведения боя.
Наручные часы военных 19 века
Одним из главных театров постоянных сражений была огромная территория Британской Индии. Коллекционер часов Ричард Эдвардс (Richard Edwards) проанализировал тысячи фотографий второй половины 19 века из военных архивов. Оказалось, что часы на руках английских военных в Индии стали появляться начиная с 1885 года
. Скорее всего, именно эту дату можно считать временем появления первых мужских наручных часов. При этом, по своей сути, это были все же именно карманные часы, которые вставлялись в специальные футляры для ношения на руке.
Свидетельства указывают на использование наручных часов во время англо-суданских конфликтов, главным событием которых стало сражение при Омдурмане в 1898 году.
Во время англо-бурской войны (1899-1902) в Южной Африке были использованы все новейшие военные достижения того времени: бездымный порох, винтовки с магазинами и пулеметы. Однако, некоторые полагают, что победу англичанам принесло вовсе не новое вооружение, а первые наручные часы.
Британские войска в то время были прекрасно обучены и оснащены, однако находились в невыгодном положении, поскольку им приходилось атаковать укрепленные позиции буров. Кроме того, противник превосходил их по численности. Новое оружие привело к появлению эпохи войн, требующих особой тактической четкости. Британские офицеры достигли значительных успехов, пользуясь самодельными наручными часами для координации одновременного передвижения подразделений и синхронизации фланговых атак на позиции противника.
Очевидно, опыт ношения карманных часов на руке к концу 19 века распространился на армии других государств.
Наручные часы в начале 20 века
Нет точных данных о том, какая часовая фирма первой наладила выпуск именно наручных часов. Многие компании заявляют о своем первенстве, однако можно лишь утверждать, что первые наручные часы были выпущены в начале 20 века.
Часто встречается информация, что первые мужские наручные часы были выпущены фирмой Girard-Perregaux
в 1880 году по заказу Кайзера Вильгельма I для офицеров Германского императорского флота. Утверждается, что всего было выпущено 2000 штук часов. Однако, есть определенные сомнения в правдивости этой версии. До нашего времени не сохранилось ни одного экземпляра этих часов. На фотографии (см. слева), которая приводится Girard-Perregaux,
изображены другие часы. По своему виду они больше напоминают экземпляры начала 20 века. Документы фирмы были частично утрачены, поэтому каких-либо реальных подтверждений выпуска подобной партии часов пока нет.
В первые годы 20 века начали появляться первые упоминания о наручных часах для широкой публики.
В каталоге часов английской компании Goldsmith’s в 1901 году под одними из карманных часов был опубликован любопытный отзыв: «Я носил эти часы на руке в Южной Африке 3,5 месяца. Они всегда показывали точное время и никогда не подводили меня. С уважением, капитан Северного Стаффордширского полка». Этот отзыв размещался к часам, которые описывались как «самый надежный хронометр в мире для джентльмена, отправляющегося на действительную службу или в суровые условия».
В 1902 году рекламу именно наручных часов опубликовала компания Omega
. В ней также был упомянут опыт использования часов в англо-бурской войне. В 1904 году знаменитый Луи Картье (Louis Cartier
) создает мужские наручные часы необычной для того времени прямоугольной формы, которые были встроены в браслет. В 1905 году была образована компания Wilsdorf & Davis, которая позже была переименована в Rolex
. Ее основатель, Ганс Вилсдорф (Hans Wisdorf) создал коллекцию наручных мужских и женских часов с кожаными ремешками, которые пользовались популярностью. Ганс Вилсдорф видел большие перспективы в наручных часах и прилагал много усилий для их совершенствования и популяризации.
Первые усовершенствования наручных часов
В 1906 году были изобретены гибкие металлические браслеты для наручных часов. Также, примерно в это время, на карманных часах появились небольшие ушки для крепления ремешка, позволяющие быстро их приспособить для ношения на руке.
Одной из главных проблем при ношении часов на руке была хрупкость часового стекла, поэтому производители предлагали различные варианты его защиты. Обычно это были различного вида решетки или крышки с отверстиями. Такие часы получили название окопных или траншейных часов. Менее распространенным способом защиты стекла был накидываемый сверху кожаный чехол.
Производители постепенно улучшали конструкцию самих часов, делая их более прочными и надежными. Появились даже модели с нанесенным на циферблат и стрелки радием, которые светились в темноте. Однако, не смотря на все усилия, наручные часы продолжали оставаться в тени карманных.
Историческая победа наручных часов
Перелом произошел во время Первой мировой войны 1914-1918 г. В ней приняли участие практически все западные страны, а также США, Канада и ряд стран с других континентов. Опыт англо-бурской войны не прошел даром и спрос на надежные, точные и удобные в боевых условиях часы значительно вырос. Часовой промышленности от военных ведомств начали поступать заказы на изготовление больших партий наручных часов. В последние годы войны на фронте появились наручные часы с пыле- и влагозащищенным корпусом.
После окончания войны, солдаты вернулись домой. Многие из них продолжали носить на руке «траншейные» часы и отношение к ним быстро изменилось. С тех пор уже никто не называл наручные часы женскими. В 20-е годы происходит их дальнейшее совершенствование. Хрупкое стекло было заменено на пластик. Петли для крепления ремешков превратились в знакомые нам «рожки» для крепления браслета. Тонкий эмалевый циферблат был заменен на металлический. Компания Rolex в 1926 году представила по-настоящему водонепроницаемую модель часов Oyster (Устрица). Появились ударопрочные механизмы и автоподзавод. Производители начали расширять ассортимент моделей, экспериментировать с формой, материалами и украшением наручных часов. Примерно в это время наручные часы начали обозначаться привычным нам словом «watch
», поскольку до этого их называли «wristlet
», что можно перевести как «браслет» или «запястник».
Первое упоминание о так называемых механических часах ученые нашли в древних византийских текстах - оно относится к 578 году.
Конструкции первых механических часов была простой. Гири на веревке, намотанной на
горизонтальный вал, опускались и двигали стрелки с помощью зубчатых колес.
Революцию в определении времени совершили механические часы. Их усовершенствовали в течение пяти веков.
Сам часовой механизм был очень большим, поэтому первые часы помещали на башнях. В XI в. в Западной Европе появились башенные железные механические часы с одной стрелкой и с колокольным боем, приводившиеся в движение массивной гирей. С восходом Солнца их ставили на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колёс, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.
В 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, эти часы каждый час били в колокол
Часы Страсбурского собора были чудом средневековой техники. Они были установлены в 1354 г. и несколько позже соединены с колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кроме циферблата со стрелкой размешался еще целый планетарий: врашаюшееся звёздное небо, календарь и зодиак с перемещающимися по нему планетами. У часов не было еще точного маятникового регулирования хода, и их приходилось периодически поправлять по солнечным часам.
В 1510 году немецкий механик Генлайн приспособил к часовому механизму стальную пружину и сделал первые карманные часы. Они имели округлую форму, футляр был украшен затейливым орнаментом, отчего такие часы получили название "нюренбергские яйца". Состоятельные люди обзавелись такими маленькими часиками со множеством колёсиков, их можно было носить в кошельке.
Введение пружинного привода в начале XVI в. существенно расширило возможности использования механических часов. Этот вид привода до сих пор преобладает у массовых часов.
Затем был изобретен маятник. Следующим шагом вперед стал анкерный механизм. В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс, изучив свойства маятника, изготовил механические часы с маятником.
Он предложил использовать в качестве регулятора колебаний крутильный маятник – балансир со спиралью. Маятник, раскачиваясь вправо и влево, не позволяя колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем на один зубчик. Позднее были изобретены часы с минутной и секундной стрелками. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.
Современный вариант часов с гирями и маятником.
К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор полдьзовались песочными часами – «склянками». Морские часы были изготовлены в 18 веке йоркширским столяром Дж. Харрисоном. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.
Самым сложным и интересным механизмом, созданным в средние века, были механические часы. Кто изобрел механические часы? Есть источники, утверждающие, что такие часы впервые появились в Западной Европе. И все же первые механические часы изобрели в Китае и их создал монах, а теперь давайте обо всем по порядку.
В 723 г. буддийский монах и математик И Син сконструировал часовой механизм, названный им «сферической картой поднебесья с высоты птичьего полета», приводимый в движение водой. Вода была источником энергии, но движение регулировали механизмы. Эти часы имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение водяного колеса до тех пор, пока каждый его ковш не наполнится в свою очередь доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол, так и началась история механических часов.
Изобретение механических часов в Европе
Когда изобрели механические часы в Европе, сказать затруднительно. В XIII в. они, во всяком случае, они уже существовали. Данте, например, упоминает колесные часы с боем. Известно, что в 1288 г. в лондонском Вестминстере были установлены башенные часы. Они имели одну стрелку, отмечавшую только часы (минуты тогда не измеряли). Маятника в них не было, а ход не отличался точностью.
Башенные колесные часы были не только измерителями времени, но нередко представляли собой подлинное произведение искусства, являясь предметом гордости соборов и городов. Например, башенные часы Страсбургского собора (1354 г.) показывали луну, солнце, части суток и часы, отмечали праздники церковного календаря, Пасху и связанные с ней дни. В полдень перед фигуркой Богоматери склонялись трое волхвов, а петух кукарекал и бил крыльями. Специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. От Страсбургских часов до наших дней остался только петух.
Механические часы в средневековье
В средние века на практике время точно не измеряли. Оно разделялось на приблизительные периоды - утро, полдень, вечер - без четких границ между ними. Французский король Людовик IX (1214-1270 гг.) измерял ночью протекшее время по длине постоянно укорачивающейся свечи.
Единственным местом, где пытались упорядочить счет времени, была церковь. Она разделяла сутки не по природным явлениям (утро, вечер и т. п.), а в соответствии с циклом богослужения, повторяющемся ежедневно. Отсчет начинался с заутрени (к концу ночи), а с рассветом отмечался первый час и дальше последовательно: третий час (утром), шестой (в полдень), девятый (послеполуденный) вечером и так называемый «завершающий час» - время, когда заканчивалось суточное богослужение. Но названия служб отмечали не только интервалы времени, а начало определенных этапов суточного богослужения, которые приходились на разное «физическое» время в разные времена года.
Церковный отсчет времени был потеснен в XIV в., когда башенные часы с боем стали воздвигаться на городских зданиях. Интересно, что в 1355 г. жителям одного французского городка было дано разрешение построить городскую колокольню, чтобы ее колокола отбивали не церковные часы, а время коммерческих сделок и работы суконщиков.
В XIV в. люди начинают старательно считать время. Распространение получили механические часы с боем, и вместе с ними прочно вошло в сознание представление о разделении суток на 24 равных между собой часа. Позднее, в XV в., вводится и новое понятие - минута.
В 1450 г. изобретены пружинные часы, а к концу XV в. вошли в употребление переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или ручными. На Руси башенные часы появились в 1404 г. и в XV-XVI вв. распространились по всей стране.