История хронометража

Было высказано предположение , что Timeline технологии измерения времени быть объединены в этой статье. ( Обсудить ) Предлагается с января 2021 года.

Песочные часы Отслеживание истекшего времени. Песочные часы были одним из первых устройств для измерения времени и стали символом концепции времени.

На протяжении тысяч лет устройства использовались для измерения и отслеживания времени ( хронометража или отсчета времени ). В настоящее время шестидесятеричной системы по времени измерения даты приблизительно 2000  г. до н.э. от шумеров .

Египтяне разделили день на два 12-часовых периода и использовали большие обелиски для отслеживания движения солнца . Они также разработали водяные часы , которые, вероятно, сначала использовались в районе Амон-Ре , а затем и за пределами Египта; их часто использовали персы и древние греки , которые называли их клепсидрами . Династии Чжоу , как полагают, использовали отток воды часы примерно в то же время, устройства , которые были введены из Месопотамии еще в 2000  г. до н.э..

Другие древние устройства для измерения времени включают часы со свечой , которые использовались в древнем Китае , древней Японии , Англии и Месопотамии; timestick , широко используется в Персии , Индии и Тибета , а также некоторых частях Европы ; и песочные часы , которые работали аналогично водяным часам. Солнечные часы , еще рано часов, полагается на тени , чтобы обеспечить оценку хорошо в час в солнечный день. Это не так полезно в пасмурную погоду или ночью и требует повторной калибровки при смене времен года (если гномон не был выровнен сОсь Земли ).

Самые ранние из известных часов с водным спусковым механизмом, которые преобразовывали энергию вращения в прерывистые движения ^[1], относятся к III веку  до нашей эры в Древней Греции ; ^[2] Китайские инженеры позже изобрели часы с ртутным спусковым механизмом в 10 веке ^[3], а затем арабские инженеры изобрели водяные часы, приводимые в движение шестеренками и гири в 11 веке. ^[4]

Первые механические часы , в которых использовался спусковой механизм с лицевым или балансовым колесом , были изобретены в Европе примерно в начале 14 века и стали стандартным устройством для отсчета времени, пока в 1656 году не были изобретены маятниковые часы. Основная пружина в начале 15 века позволила построить портативные часы, которые к 17 веку превратились в первые карманные часы , но они не были очень точными до тех пор, пока в середине 17 века к балансовому колесу не была добавлена пружина баланса.

В Голландской республике 17-го века голландский эрудит и часовщик Христиан Гюйгенс стал основоположником эры точного хронометража , совершив два революционных прорыва в истории хронометража и часового дела . ^{[5] [6]} Он изобрел маятниковые часы (первые широко используемые, высокоточные, практичные часы) ^{[5] [6]} и часы со спиральной спиралью (первые широко используемые, высокоточные, практичные часы ). ^[6] Изобретение Гюйгенса 1657 г.увеличил точность механических часов более чем в шестьдесят раз. ^[5] Как отмечает Уильям Дж. Х. Эндрюс (2006), «маятниковые часы были примерно в 100 раз точнее своих предшественников, что сокращало типичный прирост или потерю 15 минут в день примерно до минуты в неделю. Новости об изобретении распространялись быстро, и к 1660 году английские и французские мастера разрабатывали свои собственные версии этого нового хронометриста ». ^[6] В 1675 году использование Гюйгенсом спиральной пружины баланса для часов открыло новую эру точности портативных хронометров, аналогичных той, которую используют маятник.был введен для механических часов (1657). «Спиральная пружина баланса произвела революцию в точности часов, позволив им отсчитывать время с точностью до одной минуты в день. Этот прогресс вызвал почти немедленный рост рынка часов, которые теперь обычно не носили на цепочке на шее, а носили в кармане - совершенно новая мода в одежде ». ^[6]

Маятниковые часы оставались самыми точными хронометрами до 1930-х годов, когда были изобретены кварцевые генераторы , а после Второй мировой войны последовали атомные часы . Хотя первоначально развитие микроэлектроники ограничивалось лабораториями, в 1960-х годах кварцевые часы стали компактными и дешевыми в производстве, а к 1980-м годам они стали доминирующей технологией хронометража как в часах, так и в наручных часах . Атомные часы намного точнее, чем любые предыдущие устройства хронометража, и используются для калибровки других часов и для расчета международного атомного времени ; стандартизирована гражданская система, универсальное координированное время, основан на атомном времени.

Хронометры ранних цивилизаций [ править ]

Многие древние цивилизации наблюдали за астрономическими телами , часто Солнцем и Луной , чтобы определить время, дату и время года. ^{[7] [8]} Первые календари могут быть созданы в течение последнего ледникового периода , по охотников-собирателей , которые наемные инструменты , такие как палки и кости , чтобы отслеживать фазы луны или сезонов. ^[8] Каменные круги , такие как Стоунхендж в Англии , были построены в различных частях мира, особенно в доисторической Европе , и, как полагают, использовались для определения времени и предсказания сезонных и годовых событий, таких какравноденствия или солнцестояния . ^{[8] [9]} Поскольку эти мегалитические цивилизации не оставили никаких записей в истории , мало что известно об их календарях или методах измерения времени. ^[10] Методы шестидесятеричного измерения времени , которые сейчас распространены как в западных, так и в восточных обществах, впервые были засвидетельствованы около 4000 лет назад в Месопотамии и Египте . ^{[7] [11]} Жители Мезоамерики аналогичным образом изменили свою обычную десятичную систему счета при работе с календарями, чтобы рассчитать год из 360 дней. ^[12]

Древний Египет [ править ]

Самые старые известные солнечные часы из Египта ; они датируются примерно 1500 годом до нашей эры (19-я династия) и были обнаружены в Долине царей в 2013 году. ^[13] Солнечные часы берут свое начало в теневых часах , которые были первыми устройствами, используемыми для измерения частей дня. ^[14] Древние египетские обелиски, построенные около 3500 г. до н.э., также являются одними из самых ранних теневых часов. ^{[8] [15] [16]}

Египетские теневые часы делили дневное время на 12 частей, каждая из которых была разделена на более точные части. ^[13] Один из типов теневых часов состоял из длинного стержня с пятью переменными отметками и высокой перекладины, которая отбрасывала тень на эти отметки. Утром он был расположен на востоке, так что восходящее солнце отбрасывало тень на отметки, а в полдень повернули на запад, чтобы уловить дневные тени. Обелиски работали примерно так же: тень, отбрасываемая на маркеры вокруг них, позволяла египтянам рассчитывать время. Обелиск также указывал, было ли это утро или день, а также летнее и зимнее солнцестояние . ^{[8] [17]}Третьи теневые часы, разработанные c. 1500 г. до н.э., был похож по форме на изогнутый Т-квадрат . Он измерял течение времени по тени, отбрасываемой его перекладиной, по нелинейному правилу. Т была ориентирована на восток , по утрам, и повернулся в полдень , с тем чтобы она могла бросить тень в направлении , противоположном. ^[18]

Несмотря на точность, теневые часы полагались на солнце и поэтому были бесполезны ночью и в пасмурную погоду. ^{[17] [19]} Поэтому египтяне разработали ряд альтернативных приборов для измерения времени, включая водяные часы, и систему для отслеживания движения звезд. Самое старое описание водяных часов взято из надгробной надписи египетского придворного чиновника Аменемхета в 16 веке до нашей эры, в которой он назван их изобретателем. ^[20]Было несколько типов водяных часов, одни более сложные, чем другие. Один тип состоял из чаши с небольшими отверстиями на дне, которая плавала на воде и позволяла наполняться с почти постоянной скоростью; маркировка на боковой стороне чаши показывала время, прошедшее с того момента, как поверхность воды достигла их. Самые старые из известных водяных часов были найдены в гробнице фараона Аменхотепа I (1525–1504 гг. До н.э.), что позволяет предположить, что они впервые были использованы в Древнем Египте. ^{[17] [21] [22]} Еще один египетский метод определения времени , в течение ночи был использованием отвесной линии , называемые merkhets . Два из этих инструментов использовались по крайней мере с 600 г. до н.э., были ориентированы на Полярную звезду , севернуюПолярная звезда , чтобы создать меридиан с севера на юг . Время было точно измерено путем наблюдения за некоторыми звездами, когда они пересекали линию, созданную с помощью мерхетов . ^{[17] [23]}

Древняя Греция и Рим [ править ]

Водяные часы , или клепсидры, широко использовались в Древней Греции после их введения Платоном , который также изобрел будильник на водной основе . ^{[25] [26]} Одно сообщение о будильнике Платона описывает его как зависящее от ночного переполнения сосуда, содержащего свинцовые шары, которые плавали в столбчатом чане. В баке постоянно увеличивалось количество воды, подаваемой из цистерны. К утру судно должно было подняться достаточно высоко, чтобы перевернуться, в результате чего свинцовые шары упали на медное блюдо. Возникший в результате лязг разбудил учеников Платона в Академии . ^[27] Другая возможность состоит в том, что он состоял из двух банок, соединенныхсифон . Вода стекала, пока не достигла сифона, который перекачал воду в другую банку. Там поднимающаяся вода заставляла воздух свистеть, поднимая тревогу. ^[26] Греки и вавилоняне регулярно вели хронометраж как важную часть своих астрономических наблюдений.

Греческий астроном Андроник из Кирра руководил строительством Башни Ветров в Афинах в I веке  до нашей эры.

В греческой традиции клепсидры использовались при дворе ; позже римляне также переняли эту практику. Об этом есть несколько упоминаний в исторических записях и литературе той эпохи; например, в Теэтете , Платон говорит , что «Те люди, с другой стороны, всегда говорят в спешке, для плавных позывов воды их на». ^[28] Еще одно упоминание встречается в " Золотом осле " Луция Апулея .: «Секретарь суда снова заплакал, на этот раз вызвав главного свидетеля обвинения. Подошел старик, которого я не знал. Его приглашали говорить, пока в часах была вода. ; это был полый шар, в который через воронку в горловине наливали воду и из которой она постепенно выходила через мелкие отверстия в основании ". ^[29] Часы в описании Апулея были одним из нескольких типов используемых водяных часов. Другой представлял собой чашу с отверстием в центре, которая плавала по воде. Время отслеживали, наблюдая за тем, как долго чаша заполнялась водой. ^[30]

Хотя клепсидры были более полезными, чем солнечные часы - их можно было использовать в помещении, ночью, а также когда небо было пасмурным, - они не были такими точными; поэтому греки искали способ улучшить свои водяные часы. ^[31] Хотя по-прежнему не так точны, как солнечные часы, греческие водяные часы стали более точными около 325 г.  до н.э., и они были адаптированы к циферблату с часовой стрелкой, что сделало чтение часов более точным и удобным. Одна из наиболее распространенных проблем у большинства типов клепсидр была вызвана давлением воды : когда контейнер, содержащий воду, был полон, повышенное давление заставляло воду течь быстрее. Этой проблемой занимались греческие и римские часовщики начиная с 100 г. До н.э., и улучшения продолжались в последующие века. Чтобы противодействовать увеличившемуся потоку воды, резервуары для воды в часах - обычно миски или кувшины - имели коническую форму; при установке широким концом вверх должно было вытекать большее количество воды, чтобы упасть на такое же расстояние, как когда вода была ниже в конусе. Наряду с этим усовершенствованием, часы в этот период были сконструированы более элегантно, с часами, отмеченными гонгами, дверьми, открывающимися для миниатюрных фигурок, колокольчиков или движущихся механизмов. ^[17] Однако оставались некоторые проблемы, которые так и не были решены, например, влияние температуры. В холодном состоянии вода течет медленнее или даже может замерзнуть. ^[32]

Между 270 г.  до н.э. и  500 г. н.э. эллинистические ( Ктесибий , герой Александрии , Архимед ) и римские часовщики и астрономы начали разработку более сложных механизированных водяных часов. Дополнительная сложность была направлена ​​на регулирование потока и обеспечение более привлекательного отображения времени. Например, некоторые водяные часы звонили в колокола и гонги , в то время как другие открывали двери и окна, чтобы показать фигурки людей, или перемещали указатели и циферблаты. Некоторые даже отображали астрологические модели Вселенной.

Хотя греки и римляне много сделали для развития технологии водяных часов, они все еще продолжали использовать теневые часы. Например, математик и астроном Феодосий из Вифинии , как говорят, изобрел универсальные солнечные часы, которые были точными где угодно на Земле, хотя о них мало что известно. ^[33] Другие писали о солнечных часах в математике и литературе того периода. Марк Витрувий Поллион , римский автор « Архитектуры» , писал о математике гномонов , или солнечных часов. ^[34] Во время правления императора Августа римляне построили самые большие солнечные часы из когда-либо построенных, Солярий Августи.. Его гномон был обелиском из Гелиополя . ^[35] Точно так же обелиск на Марсовом поле использовался в качестве гномона для зодиакальных солнечных часов Августа. ^[36] Плиний Старший записывает, что первые солнечные часы в Риме прибыли в 264 г.  до н.э., украдены из Катании , Сицилия ; по его словам, это давало неверное время до тех пор, пока не использовались отметки и угол, соответствующие широте Рима - столетие спустя. ^[37]

Древняя и средневековая Персия [ править ]

Согласно Каллисфену , персы использовали водяные часы в 328 г.  до н.э., чтобы обеспечить справедливое и точное распределение воды из канатов своим пайщикам для орошения сельскохозяйственных земель. Использование водяных часов в Иране , особенно в Зеебаде , восходит к 500 году  до нашей эры. Позже они также использовались для определения точных священных дней доисламских религий, таких как Навруз , Чела или Ялда - самые короткие, самые длинные и одинаковые дни и ночи в году. Водяные часы, используемые в Иране, были одними из самых практичных древних инструментов для измерения годового календаря. ^[38]

Водяные часы, или Fenjaan , в Персии достигли уровня точности, сопоставимого с сегодняшними стандартами хронометража. Фенджаан был наиболее точным и часто используемым устройством для измерения времени для расчета количества или времени, в течение которого фермер должен набирать воду из каната или колодца для орошения ферм, пока он не был заменен более точными текущими часами. ^[38]Персидские водяные часы были практичным и полезным инструментом для акционеров каната, чтобы рассчитать продолжительность времени, в течение которого они могут отвести воду на свою ферму. Канат был единственным источником воды для сельского хозяйства и ирригации, поэтому справедливое и справедливое распределение воды было очень важным. Поэтому пожилой человек, которого считали справедливым и умным, был избран менеджером по водным часам, и для контроля и наблюдения за количеством фенджаанов и объявления точного времени в течение дня и ночи требовалось как минимум два штатных менеджера. . ^[39]

Фенджаан представлял собой большой горшок, полный воды, и миску с маленьким отверстием в центре. Когда чаша наполнялась водой, она опускалась в кастрюлю, и менеджер опорожнял чашу и снова ставил ее на воду в кастрюле. Он записывал, сколько раз чаша погружалась, кладя в нее небольшие камни. ^[39]

Место, где были расположены часы, и их менеджеры все вместе назывались хане фенджаан . Обычно это верхний этаж трактира с окнами, выходящими на запад и восток, чтобы показывать время заката и восхода солнца. Существовал также другой инструмент хронометража, называемый старьяб или астролябия , но он в основном использовался для суеверных верований и был непрактичным для использования в качестве календаря фермеров. Водяные часы Zeebad Gonabad использовались до 1965 года, когда их заменили современные часы. ^[38]

Древний и средневековый Китай [ править ]

Джозеф Нидхэм предположил, что появление исходящей клепсидры в Китай, возможно, из Месопотамии , произошло еще во 2-м тысячелетии  до нашей эры, во время династии Шан , и самое позднее в 1-м тысячелетии  до нашей эры. К началу династии Хань , в 202 г.  до н.э., клепсидра, выходящая из воды, была постепенно заменена входящей клепсидрой, которая имела индикаторный стержень на поплавке. Чтобы компенсировать падение напора в резервуаре, которое замедляло отсчет времени по мере заполнения резервуара, Чжан Хэндобавлен дополнительный резервуар между резервуаром и приточным резервуаром. Примерно в 550 году нашей эры Инь Гуй был первым в Китае, кто написал о резервуаре перелива или постоянного уровня, добавленном в серию, которая позже была подробно описана изобретателем Шен Куо . Около 610 года этот дизайн превзошел два изобретателя из династии Суй , Гэн Сюнь и Ювэнь Кай, которые первыми создали балансирующую клепсидру со стандартными положениями для безменного баланса . ^[40] Джозеф Нидхэм утверждает, что:

... [клепсидра баланса] позволяла сезонную регулировку напора в компенсирующем резервуаре, имея стандартные положения для противовеса, градуированные на балке, и, следовательно, он мог контролировать скорость потока для разной продолжительности дня и ночи. При таком расположении не требовалось переливного бака, и два обслуживающего персонала были предупреждены, когда клепсидра нуждается в повторном наполнении. ^[40]

Инновации в хронометрии средневековья и досовременного периода [ править ]

Термин « часы » охватывает широкий спектр устройств, от наручных часов до « Часы долгого времени» . Говорят, что английское слово clock происходит от среднеанглийского clokke , старо-северофранцузского cloque или среднеголландского clocke , все из которых означают колокол и происходят от средневекового латинского clocca , также означающего колокол. ^{[41] [42] [43]} Действительно, колокола использовались, чтобы отмечать течение времени; они отметили ход часов в море и в аббатствах .

На протяжении всей истории часы имели множество источников энергии , включая гравитацию , пружины и электричество . ^{[44] [45]} Механические часы получили широкое распространение в 14 веке, когда они использовались в средневековых монастырях для соблюдения установленного расписания молитв. Часы продолжали совершенствоваться, и первые маятниковые часы были спроектированы и построены в 17 веке.

Часы со свечой [ править ]

Самое раннее упоминание о свечных часах происходит из китайского стихотворения, написанного в  520 году нашей эры Ю Цзяньфу. Согласно стихотворению, мерная свеча служила средством определения времени ночи. Подобные свечи использовались в Японии до начала 10 века. ^[46]

Часы со свечой, о которых чаще всего упоминают и пишут, приписывают королю Альфреду Великому . Он состоял из шести свечей, сделанных из 72  гирьков воска, каждая высотой 12 дюймов (30 см) и одинаковой толщины, отмеченных на каждом дюйме (2,54 см). Поскольку эти свечи горели около четырех часов, каждая отметка соответствовала 20 минутам. После зажигания свечи помещали в стеклянные ящики с деревянными рамами, чтобы пламя не погасло. ^[47]

Самые сложные свечные часы своего времени были те Аль-Джазари в 1206. Один из его свечных часов включили диск для отображения времени , и в первый раз, использовали байонетный фитинг , а механизм крепления до сих пор используется в наше время. ^[48] Дональд Рутледж Хилл описал свечные часы Аль-Джазари следующим образом:

Свеча, скорость горения которой была известна, упиралась в нижнюю часть колпачка, и ее фитиль проходил через отверстие. Воск собирался в углублении и его можно было периодически удалять, чтобы он не мешал устойчивому горению. Дно свечи находилось в неглубокой тарелке, на боку которой было кольцо, соединенное шкивами с противовесом. Когда свеча догорала, вес толкал ее вверх с постоянной скоростью. Автоматы управлялись с тарелки на дне свечи. Никаких других свечных часов такой сложности не известно. ^[49]

Вариантом на эту тему были часы с масляными лампами . Эти ранние устройства хронометража состояли из градуированного стеклянного резервуара для хранения масла - обычно китового жира, который горел чисто и равномерно - подавая топливо для встроенной лампы. По мере того, как уровень в резервуаре падал, это давало приблизительную оценку течения времени.

Часы с благовониями [ править ]

В дополнение к водяным, механическим и свечным часам на Дальнем Востоке использовались часы для благовоний , которые изготавливались в нескольких различных формах. ^[50] Часы с благовониями впервые начали использовать в Китае примерно в 6 веке; в Японии, один до сих пор существует в Сёсоинах , ^[51] , хотя его герои не являются китайскими, но деванагари . ^[52] Из-за частого использования символов Деванагари, что наводит на мысль об их использовании в буддийских церемониях, Эдвард Х. Шафер предположил, что часы с благовониями были изобретены в Индии . ^[52] Часы для благовоний, похожие на часы со свечой, горели равномерно и без пламени; поэтому они были более точными и безопасными для использования внутри помещений. ^[53]

Было найдено несколько типов часов для благовоний, самые распространенные формы - это ароматическая палочка и ароматическая печать. ^{[54] [55]} Часы из ароматической палочки - это ароматическая палочка с калибровками; ^[55] большинство из них были сложными, иногда с нитками, с прикрепленными грузами через равные промежутки времени. Гири падали на тарелку или гонг внизу, что означало, что прошло определенное время. Некоторые часы с благовониями держали в элегантных подносах; Также использовались лотки с открытым дном, чтобы грузы можно было использовать вместе с декоративным лотком. ^{[56] [57]} Также использовались палочки благовоний с разными ароматами, так что часы отмечались изменением аромата. ^[58]Ароматические палочки могли быть прямыми или закрученными; спиральные были длиннее и поэтому предназначались для длительного использования и часто свешивались с крыш домов и храмов. ^[59] В Японии гейше платили за количество сэнкодокей (ароматических палочек), которые были съедены, пока она присутствовала, - практика, которая продолжалась до 1924 года. ^[60]

Часы с ароматической печатью использовались для тех же случаев и событий, что и часы с палочкой; Хотя религиозные цели имели первостепенное значение ^[54], эти часы также были популярны на общественных собраниях и использовались китайскими учеными и интеллектуалами. ^[61] Печать представляла собой деревянный или каменный диск с одной или несколькими выемками на нем ^[54], в которые помещали ладан. ^[62] Эти часы были распространены в Китае, ^[61] но были произведены в меньшем количестве в Японии. ^[63]Чтобы сигнализировать о прохождении определенного промежутка времени, на следы порошка ладана можно положить небольшие кусочки ароматного дерева, смолы или различных ароматных благовоний. В разных порошковых часах для благовоний использовались разные составы благовоний, в зависимости от того, как часы были выложены. ^[64] Длина следа ладана, напрямую связанная с размером печати, была основным фактором при определении того, как долго прослужат часы; все горели в течение длительного времени, от 12 часов до месяца. ^{[65] [66] [67]}

В то время как ранние печати для благовоний делались из дерева или камня, китайцы постепенно вводили диски из металла, скорее всего, начиная с династии Сун . Это позволило мастерам более легко создавать как большие, так и маленькие печати, а также более эстетично их конструировать и украшать. Еще одним преимуществом была возможность варьировать траекторию канавок, чтобы учесть изменение длины дней в году. По мере того, как меньшие печати становились более доступными, часы становились популярными среди китайцев, и их часто дарили в качестве подарков. ^[68] Часы с ароматической печатью часто востребованы современными коллекционерами часов; однако осталось мало вещей, которые еще не были куплены или выставлены в музеях или храмах. ^[63]

Солнечные часы [ править ]

Солнечные часы использовались для измерения времени еще в Древнем Египте . Древние циферблаты были основаны на узлах с прямыми часовыми линиями, которые указывали на неравные часы, также называемые временными часами, которые менялись в зависимости от сезона. Каждый день был разделен на 12 равных отрезков независимо от времени года; таким образом, часы были короче зимой и дольше летом. Солнечные часы получили дальнейшее развитие мусульманских астрономов . Идея использования часов равной длины в течение года было новшество Абуль-Хасан ибн аль-Шатыр в 1371 году , основываясь на более ранних событий в тригонометрии по Мухаммад ибн Джабир аль-Harrānī аль-Баттани (Albategni). Ибн аль-Шатир знал, что «используя гномонкоторые параллельны оси Земли, будут производить солнечные часы, чьи часовые линии показывают равные часы в любой день года ». Его солнечные часы - самые старые из существующих солнечных часов с полярной осью. Эта концепция появилась в западных солнечных часах, начиная с 1446 года ^{[69]. [70]}

После принятия гелиоцентризма и равных часов, а также достижений в тригонометрии, солнечные часы появились в их нынешнем виде в эпоху Возрождения , когда их строили в больших количествах. ^[71] В 1524 году французский астроном Оронс Фине сконструировал солнечные часы из слоновой кости , которые существуют до сих пор; ^[72] позже, в 1570 году, итальянский астроном Джованни Падовани опубликовал трактат, включающий инструкции по изготовлению и установке настенных (вертикальных) и горизонтальных солнечных часов. Точно так же Джузеппе Бьянкани Constructio Instrumenti ad horologia solaria (ок. 1620 г.) обсуждает, как конструировать солнечные часы. ^[73]

Песочные часы [ править ]

Поскольку песочные часы были одним из немногих надежных методов измерения времени в море, предполагается, что они использовались на борту кораблей еще в 11 веке, когда они дополняли магнитный компас в качестве вспомогательного средства навигации. Тем не менее, ранние однозначно свидетельствует об их использовании появляется в картине Аллегория Хорошего Правительства , по Амброджо Лоренцетти , от 1338. ^[74] С 15 - го века и далее, песочные были использованы в широком диапазоне применений в море, в церквях, в промышленность и кулинария; они были первыми надежными, многоразовыми, достаточно точными и легко конструируемыми устройствами для измерения времени. Песочные часы также приобрели символическое значение, такое как смерть, воздержание, возможность иОтец Тайм обычно изображается в виде бородатого старика. ^[75] португальский мореплаватель Фердинанд Магеллан использовал 18 песочные часы на каждом судне во время его кругосветного земного шара в 1522 году ^[76] Хотя и используется в Китае, в виде песочных часов истории «сек есть неизвестно, ^[77] , но , кажется, не имеют использовались в Китае до середины 16 века ^[78], а песочные часы подразумевают использование выдувания стекла, которое кажется полностью европейским и западным искусством. ^[79]

Часы с шестеренками и спуском [ править ]

Самый ранний пример спуска с жидкостным приводом был описан греческим инженером Филоном из Византии (3 век  до н. Э.) В его техническом трактате Пневматика (глава 31), где он сравнивает спусковой механизм автомата умывальника с тем, что используется в ( вода) часы. ^[2] Другие ранние часы для использования спусков были построены в 7 веке в Чанъань , по тантрической монах и математику, Yi Xing и правительства чиновник Лян Линцзани . ^{[80] [81]}Астрономический инструмент, служивший часами, обсуждается в современном тексте следующим образом: ^[82]

[Он] был создан по образу круглых небес, и на нем были показаны лунные обители в их порядке, экватор и градусы небесной окружности. Вода, стекая по черпакам, автоматически вращала колесо, совершая один полный оборот за один день и ночь. Помимо этого, вокруг небесной сферы снаружи были установлены два кольца, на которых были нанизаны солнце и луна, и они были приведены в движение по круговой орбите ... И они сделали деревянный кожух, поверхность которого представляла горизонт, поскольку инструмент был наполовину погружен в нее. Это позволяло точно определять время рассвета и сумерек, полнолуния и новолуния, медлительности и спешки. Кроме того, на поверхности горизонта стояли два деревянных домкрата, перед которыми стоял колокол, а другой - барабан,колокольчик автоматически ударяет, чтобы указать часы, и барабан автоматически ударяет, чтобы указать четверти. Все эти движения были вызваны механизмами внутри корпуса, каждое из которых зависело от колес и валов, крюков, штифтов и блокирующих стержней, стопорных устройств и замков, взаимно проверяемых.^[82]

Поскольку часы И Синя были водяными , на них влияли колебания температуры. Эта проблема была решена в 976 году Чжаном Сиксуном , заменив воду ртутью , которая остается жидкой до -39 ° C (-38 ° F). Чжан внес изменения в свою башню с часами , высота которой составляла около 10 метров (33 фута), со спусковым механизмом, чтобы часы вращались, и колоколами, которые подавали сигнал каждые четверть часа. Еще одни заслуживающие внимания часы, сложный космический двигатель, были построены Су Сун в 1088 году. Они были размером с башню Чжана, но имели автоматически вращающуюся армиллярную сферу, также называемую небесным глобусом, с которой можно было определять положение звезд. наблюдаемый. В нем также было пять панелей сманекены, звонящие в гонги или колокольчики, и таблички с указанием времени суток или другого особого времени. ^[17] Кроме того, это был первый известный в часовом мире цепной привод с бесконечной передачей мощности . ^[3] Первоначально построенный в столице Кайфэн , он был разобран армией Цзинь и отправлен в столицу Яньцзин (ныне Пекин ), где они не смогли собрать его обратно. В результате сыну Су Сун Су Се было приказано построить точную копию. ^[83]

Башни с часами, построенные Чжаном Сиксуном и Су Сун в 10-м и 11-м веках соответственно, также включали в себя часовой механизм с ударным механизмом, использование домкратов для измерения часов. ^[84] Бьющими часами за пределами Китая были водяные часы Джайрун в мечети Омейядов в Дамаске , Сирия , которые били раз в час. Он был построен Мухаммедом ас-Саати в XII веке, а позже описан его сыном Ридваном ибн ас-Саати в его «Конструировании часов и их использовании» (1203 г.) при ремонте часов. ^[85] В 1235 году ранний монументальный будильник на воде.Это «объявили назначенные часы молитвы и время как днем, так и ночью» было завершено в вестибюле медресе Мустансирия в Багдаде . ^[86]

Первые часы с редуктором были изобретены в 11 веке арабским инженером Ибн Халафом аль-Муради в Исламской Иберии ; это была вода круглосуточно, применяемая сложный зубчатая передачи механизма, в то числе как сегментарная и планетарной передачи , ^{[4] [87]} , способный передавать высокий крутящий момент . Часы не имели себе равных в использовании сложной сложной передачи до механических часов середины 14 века. ^[87] Часы Аль-Муради также использовали ртуть в своих гидравлических связях , ^{[88] [89]} которые могли работать механическими автоматами.. ^[89] Работа Аль-Муради была известна ученым, работавшим под руководством Альфонсо X Кастильского , ^[90] следовательно, механизм мог сыграть роль в развитии европейских механических часов. ^{[87] В} других монументальных водяных часах, построенных средневековыми мусульманскими инженерами, также использовались сложные зубчатые передачи и наборы автоматов . ^[91] Подобно более ранним грекам и китайцам, арабские инженеры в то время также разработали спусковой механизм с жидкостным приводом, который они использовали в некоторых своих водяных часах. В качестве груза использовались тяжелые поплавки, а в качестве спускового механизма использовалась система постоянного напора ^[4].который присутствовал в гидравлических элементах управления, которые они использовали, чтобы заставить тяжелые поплавки опускаться с медленной и постоянной скоростью. ^[91]

Ртутные часы, описанные в Libros del saber de Astronomia , испанской работе 1277 года, состоящей из переводов и перефразирований арабских произведений, иногда цитируются как свидетельство мусульманского знания механических часов. Однако на самом деле устройство представляло собой цилиндрические водяные часы с отсеками, ^[92] которые еврейский автор соответствующего раздела, раввин Исаак, сконструировал с использованием принципов, описанных философом по имени «Иран», отождествленным с Героном Александрийским (1 век нашей эры). ), насколько тяжелые предметы можно поднимать. ^[93]

Башни с часами [ править ]

Часовые башни в Западной Европе в средние века также иногда служили часами с боем . Самый известный оригинал все еще стоит, возможно , часы Святого Марка на вершине Clocktower Святого Марка в площади Сан - Марко в Венеции , собранных в 1493 году часовщиком Gian Carlo Rainieri из Реджо - Эмилия . В 1497 году Симоне Кампанато вылепил большой колокол, на котором каждый определенный промежуток времени отбивается двумя механическими бронзовыми статуями (высотой 2,60 м), называемыми Дуэ Мори ( Два мавра ), держащих молоток. Возможно, раньше (1490 г.) находятся Пражские куранты.часовщик Ян Руже (также известный как Хануш) - согласно другим источникам, это устройство было собрано еще в 1410 году часовщиком Микулашем из Кадань и математиком Яном Шинделем . Аллегорический парад анимированных скульптур звучит каждый час каждый день.

Астрономические часы [ править ]

В течение 11 - го века в династии Суна , то китайский астроном , часовщик и инженер - механик Су Сун создали воду управляемого астрономические часов для своей часовой башни Кайфэна города. Он включал в себя спусковой механизм, а также самый ранний известный цепной привод с бесконечной передачей энергии , который приводил в движение армиллярную сферу .

Современные астрономы Мусульманские также построены различные высокоточных астрономических часов для использования в своих мечетях и обсерваторий , ^[94] , таких как вода с питанием от астрономических часов по Аль-Джазари в 1206 году , ^[95] и астролябия часы по Ибн аль-Шатыр в начале 14 века. ^[96] Наиболее сложные хронометража астролябии были редукторные механизмы астролябии , разработанные Abū Райхан Бируни в 11 - м веке , и Мухаммад ибн Аби Бакр в 13 - м веке. Эти устройства работали как хронометры, а также как календари . ^[4]

Сложные водные астрономические часы были построены Аль-Джазари в 1206 году. Эти замковые часы представляли собой сложное устройство высотой около 11 футов (3,4 м), которое наряду с хронометрией имело несколько функций. Он включал отображение зодиака, а также солнечные и лунные пути, а также указатель в форме полумесяца, который двигался через верхнюю часть ворот, перемещался скрытой тележкой и заставлял открываться двери, каждая из которых открывала манекен , каждый час. ^{[49] [97]} Можно было изменить продолжительность дня и ночи, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. В этих часах также было несколько автоматов.включая соколов и музыкантов, которые автоматически проигрывали музыку при перемещении рычагами, управляемыми скрытым распределительным валом, прикрепленным к водяному колесу . ^[98]

Ранние механические часы и часы [ править ]

Самые ранние средневековые европейские часовщики были католическими монахами. ^[99] Средневековые религиозные учреждения нуждались в часах, потому что они строго регламентировали ежедневный график молитв и работы, используя различные типы устройств для отсчета времени и записи, такие как водяные часы, солнечные часы и свечи с маркировкой, возможно, в сочетании. ^{[45] [100]} Когда вошли в употребление механические часы, их часто заводили не реже двух раз в день для обеспечения точности. ^[101] Монастыри передают важные моменты времени и продолжительность с помощью колокольчиков, которые звонят вручную или с помощью механического устройства, например, падающим грузом или вращающимся колотушкой.

Хотя в моргальной надписи Пацификуса , архидиакона Вероны , говорится, что он построил ночные часы ( horologium nocturnum ) еще в 850 г. ^[102], его часы были идентифицированы как наблюдательная труба, используемая для определения местоположения звезд, и прилагаемая к ней книга астрономических данных. наблюдения, а не механические или водяные часы, интерпретация, подкрепленная иллюстрациями из средневековых рукописей. ^{[103] [104]}

Как пишет историк Томас Вудс, религиозные потребности и техническое мастерство средневековых монахов были решающими факторами в развитии часов :

Среди монахов были и искусные часовщики. Первые зарегистрированные часы были построены будущим Папой Сильвестром II для немецкого города Магдебург примерно в 996 году. Более сложные часы были построены более поздними монахами. Питер Лайтфут, монах 14-го века из Гластонбери , построил одни из самых старых часов, которые все еще существуют, которые сейчас находятся в отличном состоянии в лондонском Музее науки . ^[105]

Появление часов в письменах XI века означает, что они были хорошо известны в Европе того периода. ^[106] В начале 14 века флорентийский поэт Данте Алигьери упоминал часы в своем Paradiso ; ^[107] первое известное литературное упоминание о часах, пробивавших часы. ^[106] Джованни да Донди , профессор астрономии в Падуе , представил самое раннее подробное описание часового механизма в своем трактате 1364 года Il Tractatus Astrarii . ^[108] Это послужило вдохновением для создания нескольких современных реплик, в том числе некоторых из лондонского Музея науки иСмитсоновский институт . ^[108] Другие известные образцы этого периода были построены в Милане (1335 г.), Страсбурге (1354 г.), Руане (1389 г.), Лунде (около 1425 г.) и Праге (1462 г.). ^[108]

Часы Солсберийского собора , датируемые примерно 1386 годом, являются одними из старейших рабочих часов в мире и, возможно, самыми старыми. В нем до сих пор сохранилось большинство своих оригинальных деталей ^[109], хотя его первоначальный механизм хронометража на грани и листе утерян, он был преобразован в маятник , который был заменен точной копией грани в 1956 году. У него нет циферблата, поскольку его цель заключалась в ударьте в колокол в точное время. ^[109]Колеса и шестерни смонтированы в открытой железной раме, напоминающей коробку, размером около 1,2 квадратных метра (3,9 фута). Каркас скрепляется металлическими дюбелями и колышками. Два больших камня, свисающие со шкивов, обеспечивают питание. При падении веса веревки разматываются с деревянных бочек. Один ствол приводит в движение главное колесо, которое регулируется спусковым механизмом, а другой приводит в движение ударный механизм и воздушный тормоз. ^[109]

Обратите внимание также на часы Питера Лайтфута в соборе Уэллса , построенные ок. 1390. ^{[110] [111]} Циферблат представляет собой геоцентрический вид Вселенной с Солнцем и Луной, вращающимися вокруг центральной неподвижной Земли . Она уникальна в том , свой первоначальный средневековый лицо, показывая философскую модель предварительной Коперника Вселенной. ^[112] Над часами находится набор фигурок, которые ударяют в колокола, и набор рыцарей, которые вращаются вокруг дорожки каждые 15 минут. ^{[112] [113]} Часы были преобразованы в маятникового -и- анкерного спусковогов 17 веке, а в 1884 году он был установлен в лондонском Музее науки, где он продолжает работать. ^[113] Подобные астрономические часы или часы сохранились в Эксетере , Оттери Сент-Мэри и Уимборн-Минстере .

Одни часы, которые не сохранились, - это часы аббатства Сент-Олбанс , построенные аббатом 14 века Ричардом Валлингфордским . ^[114] Возможно, он был разрушен во время Генри VIII «s Растворения скитов , но отмечает аббат по своей конструкции позволила реконструкции полномасштабных. Помимо измерения времени, астрономические часы могут точно предсказывать лунные затмения и, возможно, показывать Солнце, Луну (возраст, фазу и узел), звезды и планеты, а также колесо фортуны и индикатор состояния. прилива на Лондонском мосту . ^[115] По словам Томаса Вудса.«Часы, равные по технологической сложности, не появлялись по крайней мере два столетия». ^{[105] [116]} Джованни де Донди был еще одним ранним механиком-часовщиком, чьи часы не сохранились, но его работа была воспроизведена на основе дизайна. Часы Де Донди представляли собой семиугольную конструкцию из 107 движущихся частей, показывающих положение Солнца, Луны и пяти планет, а также дни религиозных праздников. ^[115] Примерно в этот период в аббатствах и монастырях были введены механические часы, чтобы отмечать важные события и времена, постепенно заменяя водяные часы, которые служили той же цели. ^{[117] [118]}

В средние века часы в основном служили религиозным целям; Первые, используемые для светского хронометража, появились примерно в 15 веке. В Дублине официальное измерение времени стало местным обычаем, и к 1466 году общественные часы стояли на вершине Толселя (городской суд и палата совета). ^[119] Это был первый в своем роде, четко записанный в Ирландии, и у него была только часовая стрелка. ^[119] Растущее изобилие замков привело к введению башенных часов. ^[120] Пример 1435 года сохранился от замка Лидс ; его лицо украшено изображениями Распятия Иисуса , Марии иСвятой Георгий . ^[120]

Ранние циферблаты часов показывали часы: отображение минут и секунд появилось позже. Часы с минутным циферблатом упоминаются в рукописи 1475 года ^[121], а часы, показывающие минуты и секунды, существовали в Германии в 15 веке. ^[122] Часы, которые показывали минуты и секунды, время от времени производились с этого времени, но это не было обычным явлением до тех пор, пока точность не стала возможной благодаря маятниковым часам, а в часах - спиральной пружине баланса. Астроном 16 века Тихо Браге использовал часы с минутами и секундами для наблюдения за положением звезд. ^[121]

Османская инженер Таки аль-Дин описала вес управляемых часов с гранью-и-foliot спуском , поразительным поездом передач, с тревогой , и представлением фаз Луны в своей книге ярчайших звездами для строительства механических часов ( Аль-Кавакиб ад-дурриййа фи вадх аль-банкамат аль-даурийа ), написанный около 1556 года. ^[123]

Наручные часы [ править ]

Концепция наручных часов восходит к созданию самых первых часов в 16 веке. Елизавета I в Англии получила наручные часы от Роберта Дадли в 1571 году, названные наручными часами. С самого начала наручные часы носили почти исключительно женщины, в то время как мужчины использовали карманные часы вплоть до начала 20 века. Это не было вопросом моды или предрассудков; Часы того времени, как известно, были подвержены загрязнению из-за воздействия элементов, и их можно было надежно защитить от повреждений, только если их надежно носить в кармане. Когда при дворе Карла II в 17 веке жилет стал мужской модой , карманные часы были спрятаны в карман. Принц Альберт, супруг королевы Виктории , представил аксессуар «цепочка Альберта», предназначенный для крепления карманных часов к верхней одежде мужчины с помощью зажима. К середине девятнадцатого века большинство часовых мастеров производили ряд наручных часов для женщин , часто продаваемых как браслеты . ^[124]

Наручные часы впервые стали носить военные к концу девятнадцатого века, когда все больше осознавалась важность синхронизации маневров во время войны без возможности раскрытия плана противнику посредством сигнализации. Было ясно, что использовать карманные часы в пылу боя или сидеть на лошади непрактично, поэтому офицеры стали пристегивать часы к запястью. Лондонская компания Garstin запатентовала дизайн «браслета для часов» в 1893 году, хотя, вероятно, они производили аналогичные модели с 1880-х годов. Очевидно, в то время зарождался рынок мужских наручных часов. Офицеры британской армии начали использовать наручные часы во время колониальных военных кампаний 1880-х годов, например, во время англо-бирманской войны.1885 г. ^[124]

Во время англо-бурской войны первостепенное значение имела координация передвижения войск и синхронизация атак против высокомобильных бурских повстанцев, и впоследствии использование наручных часов стало широко распространенным среди офицеров. Компания Mappin & Webb начала производство своих успешных «походных часов» для солдат во время кампании в Судане в 1898 году и несколько лет спустя увеличила производство для англо-бурской войны. ^[124]

Эти ранние модели были по существу стандартными карманными часами с кожаным ремешком, но к началу 20 века производители начали производить специальные наручные часы. Швейцарская компания, Dimier Frères & Cie запатентовала дизайн наручных часов с уже стандартными наконечниками проводов в 1903. В 1904 году Альберто Сантос-Дюмон , рано Авиатор, попросил своего друга, французского часовщика под названием Louis Cartier , чтобы создать часы , которые могли быть полезным во время его полетов. ^{[125] [126]} Ганс Вильсдорф переехал в Лондон в 1905 году и вместе со своим шурином Альфредом Дэвисом основал компанию Wilsdorf & Davis, предлагая качественные часы по доступным ценам - позже компания стала Rolex . ^[127]Вильсдорф одним из первых перешел на наручные часы и заключил контракт со швейцарской фирмой Aegler на производство линии наручных часов. Его наручные часы Rolex 1910 года стали первыми такими часами, получившими сертификат хронометра в Швейцарии, а в 1914 году они получили награду обсерватории Кью в Ричмонде , западный Лондон. ^[128]

Влияние Первой мировой войны резко изменило общественное мнение о приличии мужских наручных часов и открыло массовый рынок в послевоенную эпоху. Ползучее заграждение артиллерии тактик, разработанный во время войны, требуется точная синхронизация между артиллерийскими наводчиками и пехотами наступающих за заграждением. Служебные часы, произведенные во время войны, были специально разработаны для суровых условий окопной войны , со светящимися циферблатами и небьющимся стеклом. Было также установлено, что наручные часы нужны не только на земле, но и в воздухе: военные пилоты сочли их более удобными, чем карманные часы, по тем же причинам, что и Сантос-Дюмон. Британское военное ведомствоначал выпускать наручные часы для комбатантов с 1917 года. ^[129]

Компания H. Williamson Ltd., расположенная в Ковентри , была одной из первых, кто воспользовался этой возможностью. Во время общего собрания акционеров 1916 года было отмечено, что «... публика покупает практические вещи. Никто не может честно утверждать, что часы - это роскошь. Говорят, что каждый четвертый солдат носит наручные часы, а другие трое хотят получить одну, как только смогут ". К концу войны почти все военнослужащие носили наручные часы, а после демобилизации мода быстро прижилась - British Horological Journalписал в 1917 году, что «... часы на запястье мало использовались представителем сурового пола до войны, но теперь их можно увидеть на запястье почти каждого мужчины в военной форме и многих мужчин в гражданской одежде». В течение десяти лет продажи наручных часов превысили продажи карманных часов. ^[124]

Equation Clock [ править ]

В конце 17-го и 18-го веков были созданы часы-уравнения , которые позволяли пользователю видеть или вычислять кажущееся солнечное время , как это показывают солнечные часы . До изобретения маятниковых часов единственными точными часами были солнечные часы. Когда появились хорошие часы, они казались неточными для людей, привыкших доверять солнечным часам. Годовое изменение уравнения времени сделало часы быстрее или медленнее примерно на 15 минут по сравнению с солнечными часами, в зависимости от времени года. Часы Equation удовлетворили спрос на часы, которые всегда соответствовали солнечным часам. Было разработано несколько типов механизма уравнительных часов. которые можно увидеть на сохранившихся экземплярах, в основном в музеях.

Эра точного хронометража [ править ]

Маятниковые часы [ править ]

Продолжались инновации в механических часах, миниатюризация привела к созданию домашних часов в 15 веке и личных часов в 16 веке. ^[108] В 1580-х годах итальянский эрудит Галилео Галилей исследовал правильное колебание маятника и обнаружил, что его можно использовать для регулирования часов. ^{[45] [133]} Хотя Галилей изучал маятник еще в 1582 году, он так и не построил часы, основанные на этой конструкции. ^[45] Первые маятниковые часы были разработаны и построены голландским ученым Христианом Гюйгенсом в 1656 году. ^[45]Ранние версии ошибались менее чем на одну минуту в день, а более поздние - всего на 10 секунд, что очень точно для своего времени. ^[45]

В Англии вскоре было начато производство маятниковых часов. ^[134] напольные часы (также известный как дедушкины часы ) впервые была создана для размещения маятник и работы английского мастера Уильяма Климента в 1670 или 1671; это стало возможным после того, как Клемент изобрел якорь спускового механизма ^[135] примерно в 1670. ^[136] До этого, маятниковые часы использовали старые обочины анкерныеМеханизм, который требовал очень широких колебаний маятника около 100 °. Чтобы избежать необходимости в очень большом корпусе, большинство часов с торцевым спуском имели короткий маятник. Однако анкерный механизм снизил необходимый угол поворота маятника до 4-6 °, что позволило часовщикам использовать более длинные маятники с более медленным биением. Они требовали меньше энергии для движения, вызывали меньшее трение и износ и были более точными, чем их более короткие предшественники. В большинстве длинных часов используется маятник длиной около метра (39 дюймов) до центра боба, при этом каждое колебание занимает одну секунду. Это требование к высоте, наряду с необходимостью наличия длинного пространства для сброса грузов, питающих часы, привело к созданию высокого и узкого корпуса. ^[137]

Клемент также представил пружину маятниковой подвески в 1671 году. Концентрическая минутная стрелка была добавлена ​​к часам лондонским часовщиком Дэниелом Куэром , и была представлена секундная стрелка .

В иезуиты были еще одним важным фактором развития маятниковых часов в 17 - м и 18 - м веках, имея в «необычайно острое признание важности точности». ^{[138] [139]} Например, при измерении маятника с точностью до секунды итальянский астроном отец Джованни Баттиста Риччоли убедил девять товарищей-иезуитов «подсчитать почти 87 000 колебаний за один день». ^[139] Они сыграли решающую роль в распространении и проверке научных идей того периода и сотрудничали с современными учеными, такими как Гюйгенс. ^[138]

Часы на спиральной спирали [ править ]

Изобретение главной пружины в начале 15 века позволило создать портативные часы, которые к 17 веку превратились в первые карманные часы , но они не были очень точными до тех пор, пока в середине 17 века к балансовому колесу не была добавлена пружина баланса . Остается спорным, был ли изобретателем пружины баланса британский ученый Роберт Гук (у него была прямая пружина) или голландский ученый Кристиан Гюйгенс . Очевидно, Гюйгенс был первым, кто использовал спиральную пружину баланса, которая до сих пор используется практически во всех часах. Добавление пружины баланса сделало колесо баланса гармоническим осциллятором.как маятник в маятниковых часах, которые колеблются с фиксированной резонансной частотой и сопротивляются колебаниям с другими частотами. Это нововведение значительно повысило точность часов, уменьшив погрешность с нескольких часов в день до 10 минут в день ^{[45], что} привело к добавлению минутной стрелки к циферблату примерно в 1680 году в Великобритании и 1700 году во Франции.

Подобно изобретению маятниковых часов , система портативных хронометров Гюйгенсом со спиральной волосковой пружиной ( пружиной баланса ) заложила основы современной часовой индустрии. Применение спиральной пружины баланса для часов открыло новую эру точности портативных хронометров, аналогичную той, которую маятник представил для часов . С момента своего изобретения в 1675 году Христианом Гюйгенсом , спирально волосок ( баланс весной ) системы для портативных хронометристами, до сих пор используется в механической часовой индустрии сегодня.^{[140] [141] [142] [143]}

Карманные часы [ править ]

В 1675 году Гюйгенс и Роберт Гук изобрели спиральный баланс , или спираль , предназначенную для управления скоростью колебания балансового колеса . Это важное достижение наконец сделало возможными точные карманные часы . ^[133] Это привело к значительному повышению точности карманных часов, возможно, с нескольких часов в день до 10 минут в день, подобно влиянию маятника на механические часы. ^{[17] [144]} Великий английский часовщик Томас Томпион, был одним из первых, кто успешно использовал этот механизм в своих карманных часах, и он принял на вооружение минутную стрелку, которая после испытания различных конструкций в конечном итоге стабилизировалась до современной конфигурации. ^[134]

Преподобный Эдвард Барлоу изобрел стойку и ударный механизм улитки для боя часов , что было большим улучшением по сравнению с предыдущим механизмом. Повторяя часы , которые бьют количество часов (или даже минут) был изобретен либо Quare или Barlow в 1676 году Джордж Грэхэм изобрел неплательщик анкерный для часов в 1720 году.

Морской хронометр [ править ]

Морские хронометры - это часы, которые используются в море в качестве эталонов времени для определения долготы с помощью астрономической навигации . ^[146] Основным стимулом к ​​повышению точности и надежности часов была важность точного хронометража для навигации. Положение корабля в море можно было бы определить с разумной точностью, если бы штурман мог сослаться на часы, которые теряли или отставали менее чем примерно на 10 секунд в день. Морской хронометр должен был бы фиксировать время в фиксированном месте - обычно среднее время по Гринвичу - позволяя морякам определять долготу, сравнивая местный полдень с часами. ^{[146] [147] [148]} Эти часы не могли содержать маятник, который был бы практически бесполезен на качающемся корабле.

После морской катастрофы в Силли в 1707 году, когда четыре корабля сели на мель из-за навигационных ошибок, британское правительство предложило крупный приз в размере 20 000 фунтов стерлингов, что эквивалентно миллионам фунтов стерлингов сегодня, для всех, кто мог точно определить долготу. В конце концов, награда была получена в 1761 году йоркширским плотником Джоном Харрисоном , который посвятил свою жизнь повышению точности своих часов.

В 1735 году Харрисон построил свой первый хронометр, который он постоянно совершенствовал в течение следующих тридцати лет, прежде чем отправить его на экспертизу. В часах было много инноваций, в том числе использование подшипников для уменьшения трения, взвешенные противовесы для компенсации наклона и крена корабля в море и использование двух разных металлов для уменьшения проблемы расширения из-за тепла.

Хронометр был испытан в 1761 году сыном Харрисона, и к концу 10 недель часы показывали ошибку менее чем на 5 секунд. ^[149]

Электрические часы [ править ]

В 1815 году сэр Фрэнсис Рональдс (1788–1873) из Лондона опубликовал предшественника электрических часов - электростатические часы. ^[150] Он питался от сухих свай , высоковольтной батареи с чрезвычайно долгим сроком службы, но недостатком ее электрических свойств было изменение погодных условий. ^[151] Он опробовал различные средства регулирования электричества, и эти модели оказались надежными в целом ряде метеорологических условий. ^[152]

Александр Бейн , шотландский производитель часов и инструментов, был первым, кто изобрел и запатентовал электрические часы в 1840 году. 11 января 1841 года Александр Бейн вместе с Джоном Барвайзом, изготовителем хронометров, получил еще один важный патент, описывающий часы, в которых электромагнитный маятник и электрический ток используются , чтобы держать ход часов вместо пружины или веса. Позднее патенты расширили его оригинальные идеи.

Кварцевые часы и часы [ править ]

В пьезоэлектрические свойства кристаллического кварца были обнаружены Жака и Пьера Кюри в 1880. ^{[45] [153]} Первый кварц кварцевый генератор был построен Уолтером Г. Кэди в 1921 году, а в 1927 году первые кварцевые часы был построен Уоррен Marrison и Дж. У. Хортон из Bell Telephone Laboratories в Канаде. ^{[154] [155]} В последующие десятилетия кварцевые часы стали использоваться в качестве устройств точного измерения времени в лабораторных условиях - громоздкой и хрупкой счетной электроники, построенной на электронных лампах., ограничили их практическое использование в других местах. В 1932 году были разработаны кварцевые часы, способные измерять небольшие еженедельные изменения скорости вращения Земли. ^[155] Национальное бюро стандартов (ныне NIST ) основывало стандарт времени США на кварцевых часах с конца 1929 года до 1960-х годов, когда он был изменен на атомные часы. ^[156] В 1969 году Сейко произвел первую в мире кварцевые наручные часы , в Астрон . ^[157] Присущая им точность и низкая стоимость производства привели к последующему распространению кварцевых часов. ^[45]

Атомные часы [ править ]

Атомные часы - самые точные приборы для измерения времени, которые сегодня используются на практике. С точностью до нескольких секунд на протяжении многих тысяч лет они используются для калибровки других часов и приборов для хронометража. ^[158]

Идея использования атомных переходов для измерения времени была впервые предложена лордом Кельвином в 1879 году ^[159], хотя практический метод для этого появился только в 1930-х годах с развитием магнитного резонанса . ^[160] Прототип аммиачного мазера был построен в 1949 году в Национальном бюро стандартов США (NBS, ныне NIST ). Хотя они были менее точными, чем существующие кварцевые часы , они служили для демонстрации концепции. ^{[161] [162] [163]}

Первые точные атомные часы, эталон цезия, основанный на определенном переходе атома цезия-133 , были созданы Луисом Эссеном в 1955 году в Национальной физической лаборатории Великобритании. ^[164] Калибровка стандартных атомных часов цезия проводилась с использованием астрономической шкалы эфемерид времени (ET). ^[165]

Международная система единиц стандартизирована своей единицу времени, второй, на свойствах цезия в 1967 г. ^[163] СИ определяет второе , как 9192631770 циклов излучения , которое соответствует переходу между двумя электронными уровнями спиновой энергии в состоянии из ¹³³ атома Cs. ^[166] Цезиевые атомные часы, поддерживаемые Национальным институтом стандартов и технологий , имеют точность до 30 миллиардных долей секунды в год. ^{[163] В} атомных часах использовались другие элементы, такие как водород и рубидий.пар, предлагая большую стабильность - в случае водородных часов - и меньший размер, меньшее энергопотребление и, следовательно, меньшую стоимость (в случае рубидиевых часов). ^[163]

Часовая промышленность [ править ]

Первые профессиональные часовщики пришли из гильдий в слесарей и ювелирами . За долгие годы часовое дело превратилось из специализированного ремесла в индустрию массового производства. ^[167]

Париж и Блуа были ранними центрами часового искусства во Франции. Французские часовщики, такие как Жюльен Ле Руа , часовщик из Версаля , были лидерами в дизайне корпусов и декоративных часов. ^[167] Ле Руа принадлежал к пятому поколению семьи часовщиков, и его современники описывали его как «самого искусного часовщика во Франции, возможно, в Европе». Он изобрел специальный повторяющийся механизм, который улучшил точность часов, циферблат, который можно было открыть, чтобы увидеть внутренний часовой механизм, и изготовил или контролировал более 3500 часов. Конкуренция и научное соперничество, возникшие в результате его открытий, побудили исследователей искать новые методы более точного измерения времени. ^[168]

Часовые мастера приехали в американские колонии из Англии и Голландии в начале 1600-х годов. Среди первых известных часовщиков в колониях были Томас Нэш из Нью-Хейвена, Коннектикут (1638), ^[169] Уильям Дэвис из Бостона (1683), Эдвардус Богардус из Нью-Йорка (1698) и Джеймс Батерсон из Бостона (1707). ^[170]

Часовые мастера Коннектикута производили часы с боем на протяжении 1600-х годов. ^[169] Музей Метрополитен в Нью - Йорке держит в своих коллекциях на высокотравных случай куранты , что Бенджамин Bagnall старший, построенный в Бостоне , прежде чем 1740 и что Елисей Уильямс , вероятно , заразились между 1725 и 1739 , когда он был ректором Yale Колледж . ^[171] Художественный музей Далласа хранит в своих коллекциях похожие часы с боем, полностью состоящие из американских частей, которые Багналл построил в Бостоне между 1730 и 1745 годами. ^[172]

В течение 1600-х годов, когда в колониях было труднее найти металл, чем дерево, детали для многих американских часов были сделаны из дерева, в том числе шестеренки, которые были вырезаны и вылеплены вручную, как и все другие детали. ^[173] Есть некоторые свидетельства того, что деревянные часы делали еще в 1715 году недалеко от Нью-Хейвена, штат Коннектикут . ^{[169] [174]} Бенджамин Чейни из Восточного Хартфорда, штат Коннектикут , к 1745 году производил деревянные часы с боем. ^{[169] [174] [175]} Дэвид Риттенхаус построил часы с деревянными шестеренками около 1749 года, когда жил на ферме недалеко от Филадельфии в 17 лет. ^[176]

В период с 1794 по 1795 год, после Французской революции , французское правительство на короткое время ввело в действие десятичные часы , в которых день делился на 10 часов по 100 минут каждый. ^[177] Астроном и математик Пьер-Симон Лаплас , среди других людей, изменил циферблат своих карманных часов на десятичное время. ^[177] Часы во Дворце Тюильри сохраняли десятичное время вплоть до 1801 года, но стоимость замены всех национальных часов помешала распространению десятичных часов. ^[178] Поскольку десятичные часы помогли только астрономам, а не обычным гражданам, это было одно из самых непопулярных изменений, связанных сметрическая система , и от нее отказались. ^[178]

В Германии Нюрнберг и Аугсбург были первыми центрами часового искусства, а Шварцвальд стал специализироваться на деревянных часах с кукушкой . ^[179]

Англичане стали преобладающими часовщиками 17 и 18 веков. Основные центры британской промышленности были в лондонском Сити , в Вест - Энде в Лондоне , Сохо , где многие опытные французские гугеноты поселились , а затем в Клеркенвелле . Досточтимый Компания часовщиков была создана в 1631 году в качестве одного из Ливрея компаний в лондонском Сити.

Томас Томпион был первым английским часовщиком с международной репутацией, и многие из его учеников стали самостоятельными часовщиками, например, Джордж Грэм, который изобрел бесступенчатый спусковой механизм, оррери и ртутный маятник , и его ученик Томас Мадж , создавший часовой механизм. первый рычажный спуск . Среди известных часовых мастеров этого периода были Джозеф Ветряные мельницы , Симон де Шарм, основавший часовую фирму De Charmes, и Кристофер Пинчбек, который изобрел пинчбек из сплава . ^[180]

Среди более поздних известных часовщиков были Джон Арнольд, который создал первые практичные и точные современные часы, усовершенствовав хронометр Харрисона, Томас Эрншоу, который первым сделал их доступными для широкой публики, Дэниел Куэр , который изобрел часовой механизм с репозиторием, портативный барометр и представил часовой механизм. концентрическая минутная стрелка.

Контроль качества и стандарты были наложены на часовщиков Worshipful Company of Clockmakers, гильдией, которая лицензировала часовщиков для ведения бизнеса. С ростом консьюмеризма в конце 18 века часы, особенно карманные, стали считаться модными аксессуарами и производились во все более декоративных стилях. К 1796 году индустрия достигла своего апогея, когда в Лондоне ежегодно производилось почти 200 000 часов, однако к середине 19 века отрасль резко упала из-за конкуренции со стороны Швейцарии. ^[181]

Швейцария зарекомендовала себя как центр часового искусства после притока мастеров- гугенотов , а в 19 веке швейцарская промышленность «завоевала мировое господство в производстве высококачественных часов машинного производства». Ведущей фирмой того времени была Patek Philippe , основанная Антони Патеком из Варшавы и Адриеном Филиппом из Берна . ^[167]

См. Также [ править ]

• Будильник
• Аналоговые часы
• Книга часов ( horologion или horologium, от которого происходит современное французское слово horloge для часов)
• Канонические часы
• Синхронизация часов
• Часовщик (часовщик)
• Всемирное координированное время (UTC)
• Цифровые часы
• Глобальная система позиционирования (GPS)
• История часов
• Часы
• Час
• Радио часы
• Маятник секунд
• Хронометрист
• Метрология времени
• Стандарт времени
• Хронология технологии измерения времени
• Часы
• Часовщик (часовое дело)

Сноски [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• www.germanclocks.org - подробная хронология часового дела
• Измерение времени в Древнем Египте
• Базовый обзор
• Калькулятор теории относительности - философский вопрос: можно ли отделить часы от времени?