Текст книги "Часы. От гномона до атомных часов"

Автор книги: Станислав Михаль

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц)

Станислав Михаль
Часы. От гномона до атомных часов

Предисловие

Предлагаемая читателю книга чешского инженера, известного автора книг о часах Станислава Михаля посвящена истории часов и приборов измерения времени – одной из основных физических величин.

Время наряду с пространством составляет сущность нашего мира, образует арену общественно-исторической деятельности людей, является основным предметом их познания. С осознанием понятия времени связаны такие глубокие личные переживания каждого человека, как осознание безвозвратности прошлого, мимолетности настоящего, непознаваемости будущего. Наши возможности движения и изменения, воспитания и развития, размеры утраченных нами или открывающихся перед нами возможностей, весь тот опыт, из которого в конечном счете состоит наша жизнь, тесно связаны со временем.

Так же как человек не может освободиться от времени или управлять им, он не может жить, действовать, развиваться – быть человеком без ориентации во времени, без синхронизации своего поведения с изменениями окружающей среды, с поведением других людей и иных объектов. Показательно, что природа, создавшая человека, скупо отбирая в процессе естественного отбора лишь то, что необходимо для его существования и развития, снабдила его, как и большинство других живых организмов, специальным биологическим механизмом для ориентировочной интуитивной оценки времени – так называемыми биологическими часами.

Несовершенство этих естественных часов заставило человека придумывать и создавать искусственные устройства, более эффективно выполняющие функции измерения времени, – различные часы и другие приборы времени.

Мы все что-то знаем о часах. Почти у каждого современного человека, с детских лет окруженного различными образцами часовой техники и с годами неизбежно познающего какие-то отдельные факты их истории, применения, устройства и т.п., как правило, в конце концов складывается о часах более глубокое представление, чем первое расхожее мнение о них, как об удобных бытовых приборах, позволяющих упорядочить, а иногда и украсить нашу жизнь. Однако за исключением специалистов мы имеем обычно лишь некоторое общее представление о часах как о первых измерительных устройствах, сыгравших заметную роль в истории материальной культуры человечества, в развитии искусств и ремесел.

Нам мало что известно о их выдающейся роли в возникновении и развитии не только таких важных отраслей техники, как точная механика и прецизионное приборостроение, но и всего современного станочного производства, ведущего свою историю от первого делительного устройства и токарного станка часовых дел мастера XVIII в., об их роли в становлении таких научных дисциплин, как механика, теория колебаний и теория автоматического регулирования, об их роли в создании навигационных устройств, начавших «эпоху великих географических открытий».

Мало кто знает, что часы являются сегодня самым массовым измерительным прибором – их годовое производство в мире превышает 300 млн штук, а измерение времени – самым массовым измерением: ежедневно на земном шаре производится несколько десятков миллиардов таких измерений. Кроме того, измерение времени является в наши дни и самым точным видом измерений: предельная точность измерения времени определяется сейчас немыслимо малой величиной – погрешностью порядка 1·10^–11 %, или 1 с за 300 тыс. лет. Даже обычные бытовые часы с погрешностью 20 с в сутки (≈0,02%) сравнимы по точности с образцовыми измерительными приборами в других видах измерений, например в электроизмерениях.

Еще менее известна вторая, столь же фундаментальная сторона часовой техники, уходящая своими корнями в ту же глубокую историю и имеющая столь же важное и всестороннее значение в наши дни – использование часов в качестве средств программно-временного управления.

Действительно, роль часов в истории автоматики и автоматического управления носит, даже формально, основополагающий характер. Сам термин «автомат», заимствованный из греческого языка и означающий дословно «самодвижущееся устройство», был введен впервые в XVIII в. для обозначения движущихся механических игрушек, управляемых по определенной временной программе часовым механизмом. Так, еще в середине прошлого века в энциклопедическом словаре автоматами назывались «...такие машины, которые подражают произвольным движениям и действиям одушевленных существ. В частности, называют андроидом машину, производящую движения, похожие на человеческие». Последнее наименование (андроид) возникло от имени популярных швейцарских часовщиков того времени Пьера-Жака Дро и его сына Анри, прославившихся изготовлением наиболее сложных и эффективных автоматических часовых игрушек такого рода, состоящих подчас из групп людей и животных, весьма точно воспроизводящих целые сцены: люди читают, играют на музыкальных инструментах, пишут несколько фраз, собаки бегают и лают и т.п. (наглядное представление о таких устройствах дают, например, известные часы «Павлин» в ленинградском Эрмитаже).

Время рождения термина «автомат» не было, однако, временем рождения первых таких автоматов – история не только обычных часов, но и управляющих ведет свою родословную из глубины веков. Еще задолго до появления механических часов, в эпоху водяных часов, клепсидр, и солнечных часов – гномонов, в Европе раннего средневековья, еще раньше – в античном мире, и еще раньше – в Древнем Китае и Египте наряду с часами, указывающими время, создавались и действовали часы, управляющие свершением в заданный момент тех или иных действий, связанных главным образом с отправлением религиозных ритуалов и приписываемых действию «божественных сил»: «сами собой» открывались в определенный момент двери храмов, зажигались огни, звонили колокола и т.п.

Судьба управляющих часов, как и многих других великих и невеликих изобретений, родившихся раньше своего времени, складывалась трудно и порой нелепо – наше время, время автоматов, было еще далеко. Однако все началось с этого.

Если не считать особо практическими применениями указанные религиозные «чудеса» и светские развлечения, то, по-видимому, впервые управляющие часы стали с пользой работать на человека в качестве будильников, конструкция которых по своей идее приблизилась к современной лишь с момента создания в XV в. н.э. первого известного механического будильника с сигнальным колоколом. До этого будильники были более разнообразны и более суровы в способах подъема спящих – известен, например, будильник Леонардо да Винчи, построенный на базе большой водяной клепсидры и в заданный момент с помощью специального рычага переворачивающий постель со спящим на ней владельцем будильника.

Сегодняшние применения управляющих часов практически столь же необозримы, как и современные области использования обычных часов и приборов измерения времени. Трудно назвать такую сферу человеческой деятельности, в которой эти устройства не находили бы того или иного применения. Это – программно-временное управление основным и вспомогательным оборудованием в самых различных отраслях промышленности, аналогичные системы в разных областях сельскохозяйственного производства (для управления ирригационными сооружениями, дождевальными установками, системами микроклимата), программно-временное управление научными экспериментами (автоматическими научными приборами, установками, станциями и системами), программно-временное управление движением транспорта – обычного и специального (трубопроводного, канатного, транспортерного), программное управление автоматическими метеостанциями, радиотрансляторами, космическими лабораториями а так далее – вплоть до управления многочисленными приборами, помогающими в быту.

Медицина и здравоохранение, различные виды спорта, радиовещание и телевидение, большинство других сфер социальной и культурной жизни общества строят свою деятельность и развиваются, измеряя и контролируя время.

В своей совокупности обычные и управляющие часы, измерительные и управляющие приборы времени автоматически или с помощью людей обеспечивают совместную синхронную работу сотен тысяч различных производств, средств транспорта, систем связи и энергоснабжения, обеспечивая согласованную по времени работу народного хозяйства, ритмичность экономики страны. Более того, часы и приборы времени поддерживают и контролируют ритм жизни общества, обслуживая его как в целом, так и любые его группы, позволяя им ориентироваться и управлять своим поведением во времени.

Сказанное определяет и тот естественный интерес, который должна вызвать тема этой книги, а также широкий круг ее возможных читателей – она практически предназначена для каждого из нас.

По сравнению с оригиналом настоящее издание несколько сокращено: опущен материал по системам счисления времени, не являющийся основной темой книги и, кроме того, достаточно хорошо и полно изложенный в ряде отечественных популярных изданий[1]1
  См., например: Селешников С.И. История календаря и хронология. М., Наука, 1977, с. 224.


[Закрыть], а также сокращен материал по электрический и электронным часам, несколько выпадающий по характеру изложения из общего стиля книги. По-видимому, все же требуется большая дистанция во времени, чтобы взглянуть на проблемы последних десятилетий, родивших электронные часы, и на дела многовековой давности одинаково бесстрастным взглядом, чтобы увидеть картину в целом, чтобы оценить итоги проверки временем различных принципов, схем и конструкций.

Сокращение иллюстративного материала в виду общего уменьшения объема перевода не позволило донести до читателя многие интересные формы и конструкции часов, описанных в книге. Восполнить этот пробел можно путем знакомства с оригиналом книги.

В своей фактической части книга написана в основном по чехословацким и западноевропейским материалам, в силу чего слабо отражает историю развития часов в России. Этот пробел может быть восполнен читателем путем знакомства с достаточно полной популярной книгой отечественных авторов В.Н. Пипунырова и Б.М. Чернягина, специально посвященной данному вопросу[2]2
  См.: Пипуныров В. Н., Чернягин Б. М. Развитие хронометрии в России. М., Наука, 1977.


[Закрыть].

При переводе сохранены жаргонные выражения и термины старых часовщиков, такие, как «шварцвальдки», «пенделевки», «шпинделевки» и т.п., отражающие определенный «аромат» эпохи и в то же время созвучные некоторым терминам современного часового жаргона.

В целом книга С. Михаля насыщена интереснейшими, подчас малоизвестными сведениями по истории самых разных видов часов с момента их появления до наших дней, содержит ряд оригинальных мыслей о путях развития часов на разных исторических этапах, в ней много фактического материала по устройству и способам изготовления часов в разных странах и в разные времена. Она, без сомнения, будет с интересом встречена широким кругом читателей – любителей истории науки и техники, искусств и ремесел, и также теми, к кому чаще всего обращается автор, – коллекционерами старинных часов и часовщиками, имеющими дело с восстановлением и реставрацией этих удивительных памятников материальной культуры человечества.

В. А. Шполянский, доктор технических наук, профессор

Глава 1. Древнейшие способы измерения времени – простейшие хронометрические приборы

Солнечные часы

Древнейшие способы измерения времени были известны за 2000 лет до нашей эры, и их развитие продолжалось до первых столетий нового времени. Хронометрические приборы того периода иногда называют простейшими, их эра заканчивается первыми важными совершенствованиями механических часов с колесной передачей. Сюда относятся многие типы солнечных, водяных, огневых, песочных и прочих часов, которые как важные элементы развития сыграли немалую роль и в истории хронометрии.

Несомненно важнейшим и самым распространенным простейшим хронометрическим прибором были солнечные часы – единственные из перечисленных видов часов, основанные на кажущемся суточном, а иногда и годовом движении Солнца. Появление этих часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Точная дата возникновения солнечных часов, которые в своем первоначальном виде имели форму обелиска, неизвестна. Некоторые исторические источники считают самым первым упоминанием о солнечных часах сообщение о них в рукописи китайца Чиу-пи периода около 1100 г. до н.э., в которой указывается, что с помощью солнечных часов китайцы легко установили летнюю высоту Солнца в 79°06′20″, а зимнюю – в 30°22′20″, а отсюда они определили наклон эклиптики в 23°52′. Самым старым из сохранившихся письменных документов о солнечных часах, датируемых 732 г. до н.э., мы находим в Библии, в двадцатой главе Книги Царств. Под солнечными часами Ахаза здесь понимаются обелисковые солнечные часы царя Ахаза, жившего около 732 г. до н.э. Обнаружение древнеегипетских солнечных часов XIII и XV вв. до н.э. свидетельствует о том, что действительный период возникновения солнечных часов был значительно раньше, чем это вытекает из известных до сих пор письменных памятников.

Гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на земле, был первыми солнечными часами, измерявшими время по длине отбрасываемой тени. О том, что египтянам эти обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца, говорят записи древних писателей Аристофана, Атенея, Эвбола и других. Эти священные обелиски стояли, как правило, перед входами в храмы. Роль гномонов выполняли и прямые пилоны на общественных площадях, на рынках. Первые обелиски и пилоны, предназначавшиеся в Египте для измерения времени, были построены, по всей вероятности, уже в XIV в. до н.э. До сих пор сохранился такой обелиск высотой в 35,5 м на площади св. Петра в Риме, который был доставлен туда в 38 г. Калигулой из Гелиополиса.

По изменениям длины и направления тени можно было не только измерять время, но также наблюдать взаимные перемещения Солнца и Земли. Нет сомнения в том, что математики и астрономы допифагорейской эпохи, к которым относились также Анаксимандр и Фалес, использовали результаты измерений для изучения движения космических тел. Кроме вавилонян, египтян и греков, изучением движения Солнца занимались и другие народы, например индусы и перуанские инки. Астрономические солнечные часы инков имели различные формы. Некоторые из них были похожи на наклонно установленные каменные диски, а другие – на низкую многогранную каменную колонну. Подобные сооружения, цель которых не во всех случаях полностью выяснена, были обнаружены и в Европе. Вблизи Уатмура в Эмсланде найдена группа камней, расположенных квадратом, самый крупный из которых находился в середине. Их расположение в плане свидетельствует о том, что уже в доисторическую эпоху они служили для получения данных о времени, с которым были связаны культовые обряды. На территории Великобритании до сих пор сохранилось более 200 подобных объектов. Как правило, это круговое скопление камней с расположенным посередине алтарем. Например, при археологическом исследовании в Стаффордшайре обнаружены четыре крупных камня, расположенные в направлении главных стран света. Пространство, ограниченное этими камнями, перекрещивается наклонным камнем, видимо, являвшимся главной частью больших солнечных часов. Положение этих солнечных часов позволяет, помимо определения времени суток, узнать и время летнего и зимнего солнцестояния. Однако самым интересным объектом этого рода является Стоунхендж, расположенный на Салисбургской равнине в центральной части Великобритании в 132 км к западу от Лондона. Имеются предположения, что концентрически расположенная группа камней и колонн, окруженная двумя круглыми рядами камней, была не только местом культовых обрядов у галлов, бриттов и ирландцев, но и астрономическим устройством, определяющим время солнцестояния. Возникновение этого сооружения с осью симметрии, образуемой широкой дорожкой и каменным блоком – гномоном, называемого Friars Heels, над которым всегда точно в день летнего солнцестояния восходит Солнце, относят к периоду 1840-1680 гг. до н.э.[3]3
  Более точная дата, установленная современным английским исследователем Дж. Хокинсом, – 1850 г. до н.э. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть] О первоначальном виде всего объекта в Стоунхендже существует много суждений.

Особо благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имел Египет. Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относятся к эпохе правления Тутмоса III – первой половине XV в. до н.э.[4]4
  Известны более ранние сведения о солнечных часах в Древнем Египте, например изображение солнечных часов и способа пользования ими на гробнице Сети около 1300 г. до н.э. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть] Это сравнительно небольшой прибор, горизонтальная часть которого – линейка с хронометрической шкалой длиной около 30 см – имеет другое, перпендикулярное плечо, отбрасывающее тень на шкалу.

При измерении времени линейка со шкалой устанавливалась так, чтобы тень вертикального плеча под линейкой падала как раз на линейку со шкалой. Расстояние конечной точки тени от нулевой прямой у основания указателя указывало время суток.

Другим видом египетских солнечных часов были ступенчатые часы в виде обелиска с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси восток – запад и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей – восточной, затем постепенно опускалась, пока к полудню полностью не исчезала. Затем, после полудня, тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она все подымалась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки.

На описанных выше солнечных часах время измерялось длиной, а не направлением отбрасываемой тени. Однако египтяне имели солнечные часы и со шкалой для определения направления отбрасываемой тени. Самым старым доказательством этого являются, конечно, вертикальные солнечные часы из слоновой кости, украшенные мифологическими рельефами, найденные при раскопках в месте Гезер в Палестине. Они восходят к эпохе правления фараона Мернефта в начале XIII в. до н.э. Другие настенные вертикальные солнечные часы были обнаружены тоже при раскопках в Луксоре. Хронометрические шкалы этих часов были различными. Портативные часы с перпендикулярной плоскостью тени имели деления через 13°, а стационарные часы – через 15°. Для получения правильного показания времени было необходимо, чтобы верхняя линия шкалы была горизонтальной и чтобы шкала составляла прямой угол с плоскостью местного меридиана. Поскольку египтянам того времени компас еще не был известен, они с этой целью вынуждены были вести наблюдения за моментами солнцестояний или равноденствиями.

Египетские гномоны были весьма неточными хронометрическими приборами. Они показывали время правильно лишь дважды в год – в дни весеннего и осеннего равноденствия. Позднее под влиянием греков египтяне стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.

Первая встреча греков с солнечными часами произошла, по-видимому, на острове Додеканес, куда их занесли халдеи. Завоевание Вавилона Александром Великим способствовало слиянию халдейской и эллинской культур. И Анаксимандр Милетский, который будто бы установил в Греции первый гномон в конце V в. до н.э., черпал свои знания, по-видимому, в Египте, где он изучал астрономию. Указывают, что именно Анаксимандр построил в Спарте в 547 г. до н.э. первые солнечные часы. Однако первоначально эти часы были предназначены не для измерения времени суток, а для контроля и корректирования календарных данных.

Среди простого народа распространился обычай измерять время длиной тени от собственного тела. Знание времени имело для грека весьма важное значение, так как, помимо срока его трудовых обязанностей, время указывало на приближение желанного момента для подкрепления пищей и для отдыха. В книге «Де ре рустика», написанной примерно около 400 г., Палладий указывает, что длина тени измерялась также длиной человеческой стопы. Правильность этого утверждения Палладия подтверждают и таблички, вытесанные на античном храме V-VI вв. в Техсе в Нубии. Известный римский архитектор и зодчий Маркус Витрувий, работавший во времена правлений Цезаря и Августа, описывает в своем сочинении «Архитектура» не менее 13 видов солнечных часов. К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европы горизонтальные полые полусферические часы – так называемые гемисферы. Внутренняя поверхность полушария представляла небесную полусферу с линией экватора, двумя линиями солнцестояния и с двенадцатичасовой шкалой времени. Изобретение таких часов приписывают известному античному астроному Аристарху из Самеса, жившему в 320-250 гг. до н.э., который изготовил также солнечные часы с полукруглыми шкалами, разделенными на пять частей (часов) неодинаковой длины. В совершенствовании греческих солнечных часов большое участие принимал и известный математик, врач, основатель греческой астрономии Евдокс из Книдоса, живший в 408-356 гг. до н.э. Бывший ранее учеником Платона, он написал свое знаменитое сочинение о небесных явлениях, движениях звезд и атмосферных явлениях, склоняясь в этой работе к геоцентрической теории.

Острый конец гномона, служивший первоначально египтянам для четкого ограничения тени на шкале, греки позднее заменили небольшим круглым отверстием, так называемым солнечным оком, бросавшим на шкалу небольшую световую точку. Кроме указанных выше горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях.

В Рим солнечные часы попали из Греции. Римский военачальник Папириус Курсор приказал в 93 г. до н.э. построить солнечные часы в храме Квиринал, а через 30 лет после этого консул Манлиус Валериус Мессала привез из Сицилии другие солнечные часы, которые затем установили на Римском форуме рядом с ораторской трибуной. Хотя эти часы были сконструированы для параллели, находившейся на 4° южнее, они все же служили в Риме почти 100 лет – до 164 г. до н.э., пока Квинтий Марцин Филиппус не построил рядом с ними другие солнечные часы, которые уже были приспособлены к географическому положению Рима. Около 250 г. до н.э., и позднее в Риме появились портативные солнечные часы в виде пластинок из бронзы или слоновой кости. При раскопках в 1755 г. там нашли портативные бронзовые солнечные часы римского происхождения, засыпанные в Портице при извержении Везувия в 79 г. На поверхности часов имелось семь горизонтальных и вертикальных кругов, а под ними – названия 12 месяцев. На правой стороне был стержень, выполнявший роль гномона.

Около 24 г. до н.э. Витрувий упомянул о дорожных солнечных часах. Правдивость его сообщения подтвердили раскопки, произведенные в 1894 г. у Форбаха, при которых были обнаружены такие часы в виде бронзовой пластинки диаметром 47 мм с пятимиллиметровым ободом и двумя отверстиями: одним – для подвески, а вторым – для прохождения солнечного луча.

Все древние солнечные часы были основаны на простом принципе гномона, у которого длина и направление отбрасываемой тени зависели не только от положения Солнца в данный момент на небосводе, но и от времени года. При римском способе деления дня и ночи на 12 часов весной и летом удлиняли дневные часы, а осенью и зимой их укорачивали. Античные солнечные часы вследствие своего несовершенства указывали такое время, главной чертой которого было то, что под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов.

Более поздние античные и многие средневековые солнечные часы имели криволинейные шкалы, устраняющие этот недостаток. Такими часами с более сложными и более точными шкалами времени, вычисленными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV в. Еще в конце XIV в. в Центральной Европе были весьма распространены настенные вертикальные солнечные часы с горизонтальной теневой штангой, перенятой первоначально из Египта, где благодаря сравнительно малой удаленности от экватора время указывалось с приемлемой степенью точности, тогда как в Греции или Италии эта точность была значительно хуже.

Измерение времени длиной тени кое-где сохранилось до позднего средневековья. Известный путешественник Марко Поло упоминает в одном месте описания своего путешествия на Восток в 1298 г., что: «... определяли часы дня по длине тени, отбрасываемой стоящей мужской фигурой». В ту пору были отдельные попытки построения гигантских солнечных часов. Врач и географ Паоло Тосканелли построил в 1468-1482 гг. на костеле св. Марии де Фиоре во Флоренции гномон высотой 84,5 м, с помощью которого удавалось измерять с полусекундной точностью местный полдень. С помощью этого гномона Тосканелли удалось уточнить данные астрономических таблиц.

Новую эпоху в развитии солнечных часов открыло важное изобретение, датирующееся 1431 г. Принцип его заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси. Этим простым нововведением, которому предшествовали длительные обсуждения, было достигнуто то, что тень стрелки, называемой «полуосью», после этого нововведения равномерно вращалась вокруг «полуоси», поворачиваясь каждый час на 15°. Это дало возможность ввести равномерное время, которым можно было пользоваться в течение всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Одним из первых упоминаний о часах с «полуосью» является рукопись Теодорика Руффи от 1447 г. Некоторые солнечные часы того времени имели одновременно гномон и «полуось». Такие часы описаны в рукописи арабского астронома XV в. Сибт-аль-Маридини. Аналогичные часы построил примерно в то же время египетский астроном Ибн-аль-Магди.

Прогресс, которым ознаменовалась наука в эпоху Возрождения, отразился и на конструкциях солнечных часов. Сравнительно быстро, примерно за 130 лет, прежние несовершенные хронометрические приборы превратились в весьма точные для своего времени приборы, которыми можно было измерять время в любом месте земного шара. Это достижение связано с именами известных европейских астрономов и математиков, ему способствовали дальнейшие совершенствования и других приборов, что позволило, например, сочетать солнечные часы с компасом, используемым для их правильной установки.

Сами по себе солнечные часы без компаса указывали правильное время лишь тогда, когда они были построены с учетом географической широты места измерения, календарной даты и угла наклона Солнца во время измерения времени. Все это отошло с введением экваториальных часов с компасом. Для правильного наклона «полуоси» относительно горизонтальной плоскости достаточно было знать географическую широту места измерения. Например, для Праги, лежащей на географической широте φ = 50°05′19″ (данные, относящиеся к бывшей обсерватории в Клементине), «полуось» составляет с горизонтальной плоскостью именно такой угол. Для вертикальных часов, к которым относится большинство настенных солнечных часов, необходимо отклонить «полуось» от стены на дополнительный угол φ = 90° – 50°05′19″ = 39°54′41″.

Следующим обязательным условием для правильного отсчета времени в экваториальных часах была точная установка солнечных часов относительно плоскости местного меридиана: «полуось», наклоненная в направлении земной оси, должна была лежать в плоскости меридиана. Однако определить направление север – юг без подходящего пособия было довольно трудно, а потому до введения компаса измерение времени солнечными часами было связано с рядом сложностей.

Изобретение компаса до начала нашего летоисчисления приписывается китайцам. Первые сообщения о появлении в Европе этого весьма важного прибора появились лишь в 1195 г. и относятся к морскому компасу. Сочетание компаса с солнечными часами является, по всей вероятности, делом рук немецких астрономов середины XV в.

Довольно быстро выяснилось, что стрелка компаса указывает не прямо на север, а отклоняется от него под определенным углом к западу. Об этом магнитном отклонении знали уже до 1490 г., и известно, что Колумб в одном из своих плаваний в 1498 г. корректировал показания компаса. Однако маловероятно, чтобы о магнитном отклонении знал французский ученый Пьер де Марику, который одним из первых занялся изучением магнетизма и его влияний уже в начале второй половины XIII в.

К первым создателям солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном и математик Региомонтан, настоящее имя которого Йоганнес Мюллер (1436-1476), известный также под именем Жоан де Монте Регио (де Региомонт), работавший в середине XV в. в Нюрнберге. Он был автором первого специального труда о солнечных часах[5]5
  Эта дисциплина – гномоника – является первой в мире теорией научного приборостроения, ее начало датируется не XV в., а 400 г., когда основы гномоники были изложены в древнеиндийском трактате «Сурья сидд-хант» («Наука солнца»), затем у Ариабхата (V в.) и т.д. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть].

В его время возникли также первые учебники по солнечным часам. С начала XVI в. теорию солнечных часов стали преподавать в университетах Виттенберга, Тюбингена, Ингольд-штадта, в Праге и в Штирскем Градце как составную часть математики. Так возникли труды «Gnomonices libri octo», изданные в 1581 г. в Риме, и другие, авторами которых в XVII в. были Христиан Клавиус, Атанасиус Кирхер, Каспар Шотт, Эберхард Вельцер, Й.П. Штенгель, а в XVIII в. – Дж.У. Мюллер, И.Ф. Пентер и др.

Экваториальные солнечные часы с циферблатом, параллельным плоскости земного экватора, и гномоном, перпендикулярным ей, были, по существу, простейшими часами с равномерной шкалой времени. Создатели таких часов обычно исходили из того, что ими будут пользоваться в различных географических широтах. Иногда такие часы имели стрелку с зубчатой передачей и малый циферблат со стрелкой для отсчета минутных интервалов с точностью от 1 до 3 мин. Такие часы назывались гелиохронометрами. Были и экваториальные часы, устроенные так, что их циферблат указывал непосредственно среднее солнечное время, а не именно местное солнечное время, как у обычных экваториальных часов.

Из большого количества различных солнечных часов, подвергшихся в течение весьма длительного периода развития различным изменениям, обусловленным временем, а также вкусом и способностями их создателей, с которыми пришлось долго соревноваться более современным и более всесторонним механическим часам, мы вкратце охарактеризуем лишь те из них, с которыми читатель может чаще всего встретиться в музейных и дворцовых коллекциях.

На корпусах солнечных часов обычно указывалась траектория Солнца (эклиптика), эклиптикальные точки, календарные дни и соответствующие высоты Солнца в каждый час дня. Как правило, горизонтальную стрелку можно было подать внутрь или же передвинуть в положение для соответствующей дневной кривой.

Известны и другие варианты солнечных часов: с закругленными поверхностями циферблатов, коническими, колончатыми, в форме кубка и др. В развитии солнечных часов большие заслуги принадлежат известному чешскому математику и астроному Яну Шинделю, который написал труд о пражских курантах перед своим переездом в Нюрнберг в 1423 г. Солнечные часы в виде полого полушария со стрелкой, отбрасывающей тень на внутреннюю полость, начали строить с 1445 г. На основе этих часов через некоторое время стали изготовлять кубковые солнечные часы, в чем особенно отличился в период около 1530 г. Г. Гартманн из Нюрнберга.