Спицы большого колеса на часах медленно заполняются водой с постоянной скоростью, но механизм механического спуска только освобождает колесо, когда вода в каждой спице достигает определенного уровня. Часы работали с 1092-го до 1126 года, когда были демонтированы политическими противниками.
Хотя Галилею приписывают изобретение маятниковых часов, первым, кто их построил, был голландский ученый Кристиан Гюйгенс в 1656 году. Его устройство достигло беспрецедентной точности – менее чем до одной минуты в день (позже было улучшено – менее чем до 10 секунд в день), используя взвешенный маятник, который качается с постоянной скоростью, чтобы регулировать скорость вращения зубчатых колес, которые гасят по времени через регулярные промежутки времени. В конечном итоге маятники будут преодолены с помощью сопротивления воздуха и трения, поэтому они обычно включают пружины, которые требуют регулярной намотки, чтобы сохранить потенциальную энергию для удержания их качающимися.
Кварцевые часы, разработанные в 1920-х годах, отошли от передач и спусков и, следовательно, не требовали регулярной намотки. Часы работают по такому принципу: кристаллы кварца вибрируют с постоянной частотой при приложении электрического поля.
Первые кварцевые часы, выпущенные в Японии, отставали всего на пять секунд в течение месяца. Их точность ограничена тем фактом, что размер, форма и температура кварцевого кристалла будут влиять на частоту его колебаний, и поэтому нет двух одинаковых. Хотя их точность была превзойдена атомными часами, они по-прежнему являются наиболее распространенными персональными устройствами для хранения времени, основанными на их доступной цене. Стандартом учета времени являются теперь атомные часы, которые были впервые представлены в 1950-х годах. Сегодняшние атомные часы теряют только секунду в течение десятков миллионов лет. Другими словами, они имеют точность порядка сотых долей наносекунд в день.
Из-за их очень разнесенных уровней энергии атомы резонируют на определенных частотах и излучают электромагнитные волны. Определение одной секунды – это время, необходимое для того, чтобы атом цезия резонировал 9 192 631 770 раз.
Цезиевые часы отклонятся на одну секунду за 138 млн лет. Однако точность таких измерительных приборов постоянно растет – на данный момент рекорд принадлежит атомным часам с точностью 10-17, что означает накопление ошибки в одну секунду за несколько сот миллионов лет.
Наиболее точными в мире являются цезиевые часы в Национальном институте стандартов и технологий в штате Колорадо, Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, PTB в Германии и в Парижской обсерватории, хотя текущие исследования продолжаются в атомах, отличных от цезия, которые потенциально могут дать еще более высокую точность.
В наши дни следить за временем не составляет трудностей: быстро узнать время можно по наручным часам либо по часам мобильных телефонов. Но если мы вернемся на несколько столетий назад, то увидим, что люди в измерении времени могли полагаться лишь на тень от солнца, на тающую свечку или даже на запах благовоний. Вот несколько примеров старомодных часов, включая те, которыми мы вряд ли когда-нибудь захотим пользоваться снова. Обелиски – это не только недвижимые памятники. Они способны отбрасывать длинные тени, по которым можно отлично следить за временем. Когда греческий философ и математик Эратосфен высчитывал длину окружности Земли, в этом ему помогали как раз обелиски и знание факта, что в то время, как один обелиск не дает никакой тени в период летнего солнцестояния в Сиене, другой, находящийся в Александрии, наоборот, отбрасывает ее. В Париже до сих пор есть один обелиск, который используют как солнечные часы. Это древнеегипетский Луксорский обелиск, стоящий в центре площади Согласия. Тень от него падает на асфальт, таким образом пешеходы могут следить за временем.
Появление огненных часов относят к времени правления династии Сун (960–1279 гг.). Они получили распространение в Китае, Японии и на других азиатских территориях. Каждая из версий этих часов предполагала сжигание благовоний, что позволяло следить за временем. Но сама система была разной. Иногда часы имели различный цвет дыма, обозначавший разное время, другие сгорали до специальных отметок или сигналов, третьи издавали разный запах дыма, таким образом пользователь часов мог в буквальном смысле носом отсчитать, сколько прошло времени. Вам доводилось видеть, как спускается по флагштоку новогодняя хрустальная сфера на Таймс-сквер в Нью-Йорке, шар времени?
У этой традиции морские корни, проросшие двести лет назад. Бортовые хронографы часто выходили из строя от качки и частой перемены погодных условий, поэтому требовалась частая сверка часов с наземными. До этого использовали нерегулярные сигналы, такие как выстрел сигнальной ракеты или пушечный выстрел.
Капитан королевского военно-морского флота предложил проект сигнального шара: ежедневно в 13 часов со шпиля восточной башни обсерватории в Гринвиче будет падать шар. Шар поднимался на верхушку шеста и освобождался от опоры ассистентом, стоящим перед часами. Это был первый в мире общедоступный сигнал точного времени. Поначалу он служил не только кораблям, идущим по Темзе, но и большинству лондонцев.
Механизм был сконструирован в 1833 году, а через двадцать лет момент падения шара стал контролироваться с помощью электрического сигнала от основных часов, а с 1960 года появилось устройство для автоматического подъема шара.
К 20-м годам XX века шары времени стали ненужными – им на смену пришли радио и другие изобретения.
До сих пор существуют часы такого типа, они работают как ностальгический аттракцион. Шар времени в Гринвичской королевской обсерватории падает каждый день в час дня, как это заведено с 1833 года.
Меркхет – еще одни часы, изобретенные в древности в помощь солнечным часам, которые не работают ночью. Эти часы полагались не только на солнце, но и отслеживали свет и видимость нескольких звезд на небе. Эти «звездные часы» были известны еще в Древнем Египте.
Прежде чем в каждом доме появились часы, люди могли следить за временем, слушая местные церковные колокола. У многих церковных часов, которые начали строиться в XIV веке, были колокольчики. Если вы живете около церкви, которая все еще звонит в колокола в определенный час, то вы узнаете, который час, как средневековый человек.
Такими способами люди измеряли время раньше. Но как же обстояло дело с необходимым практически всем нам в повседневной жизни предметом – будильником? Как просыпались люди до появления будильников? Порой очень трудно прийти к согласию, но в одном мнение большинства сходится: вылезать ранним утром из постели – одно из самых тяжких испытаний. Но несмотря на это люди придумали немало способов заставить себя подняться. Сейчас есть будильники на наших мобильных телефонах, летающие будильники и даже такие, которые будут трещать до тех пор, пока хозяин не совершит двадцать приседаний. Но как же люди просыпались в те времена, когда еще не было изобретено ни одного будильника?
Наверное, первое, что вы скажете: «А ведь петухи всегда служили отличными будильниками!» – и не ошибетесь. Но не всегда на них можно полностью положиться. Наперекор всеобщему мнению людей, никогда не бывавших на ферме, можно смело сказать, что петухи редко оправдывают возложенные на них надежды должным образом. Они кукарекают по любому поводу в любое время, поэтому сложно следить за временем по их крику. Чтобы облегчить людям жизнь, китайский монах, математик, инженер и астроном по имени И Син создал в 725 году первые механические часы с водяным приводом: колокола, которые звенели в разное время дня в определенное время. На устройстве также были установлены две деревянные фигуры. Одна из них ударяла каждые четверть часа по барабану, а другая – в колокол.
Американские индейцы во время военной службы использовали свой мочевой пузырь для того, чтобы подняться рано утром. Как утверждает Стэнли Вестал, автор книги «Тропа войны: истинная история воинственного сиу, рассказанная в биографии вождя племени Белого Быка», индийские воины могли заранее запрограммировать свое пробуждение в зависимости от количества воды, выпитой перед сном.
В 1787 году американский изобретатель Леви Хатчинс создал первый в мире будильник. Но у него была маленькая проблема: он звенел только один раз в сутки, в 4 часа утра. Не будучи уверенным в том, что это изобретение может принести ему хорошую прибыль, Хатчинс так и не стал патентовать будильник и не потрудился над его усовершенствованием.
Несмотря на то что будильники были уже зарегистрированным изобретением в Европе в 1847 году (а в 1876-м их уже запатентовали в Америке), они все еще не пользовались спросом у обычных граждан. Они были просто не нужны, поскольку существовали люди, ответственные за своевременное пробуждение сограждан.
Эти профессиональные живые будильники, которые работали в Великобритании и Ирландии вплоть до 1970– х годов прошлого века, стучались по утрам в двери своих «покупателей» до тех пор, пока не убедятся, что те точно проснулись. Услуги knocker upper’ов были более доступными, нежели дорогие часы, и во времена Промышленной революции толпы людей с мягкими молотками на длинных палках бродили по утренним городам, а если до спальни было тяжело добраться с земли, стреляли высушенным горохом из соломки в окна. Но кто же будил людей этой профессии, до сих пор остается загадкой.
В заключение главы рассмотрим некоторые любопытные факты о часах.
Первая запись об измерении времени восходит ко второму тысячелетию до нашей эры. Люди в то время, так же как и мы, делили одну единицу времени на 60 частей.
Карманные часы впервые появились во времена правления Тюдоров. Их носил сам Генри VIII. Однако на часах отсутствовала минутная стрелка – на карманных часах она появилась только в XVII веке. Часы были важной частью гардероба мужчин в те времена. Хотя мода на те или иные модели часов быстро проходила и сменялась другой, мужчины всегда уделяли большое внимание присутствию этого элемента в их гардеробе. Король Чарльз I I повлиял на распространение карманных часов, и этот тренд продержался несколько столетий. Карманные часы пользовались бешеной популярностью в течение всего XIX века и вплоть до 1930-х годов. Во время Второй мировой войны карманные часы официально решили предать забвению, ибо военным было строго-настрого запрещено носить часы любого типа, кроме наручных.