Текст книги "Журнал «Вокруг Света» №1 за 2004 год"
Автор книги: Вокруг Света Журнал
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 7 страниц)
Я изо всех сил торопился покинуть это проклятое место. Собаки поняли, что я управляю ими железной рукой, и ни одна из них не противилась моим командам. Мы продвигаемся прямо на юг, к реке Большая Харвутаяха, и я не останавливаю упряжку до самой ночи. Белый конический силуэт на берегу – это, безусловно, чум. Я – почти счастлив. Его обитатель Валентин встретил меня приветливо, сделал мне «кисси» (болотные сапоги из оленьих шкур), прибив к ним подметки из соломы.
«Твое путешествие будет тяжелым. Ты можешь замерзнуть в дороге. Мы будем ждать новостей от тебя по радио Дудинки», – это были его напутственные, не слишком ободряющие слова.
Прощайте, люди и Обская губа! Чем дальше я продвигался по полуострову Гыданскому, тем ниже опускались показания термометра и тем сильнее становилось впечатление, будто я вступил в тоннель, который ведет в никуда…
Мои записи – лаконичные каракули в бортовом журнале – свидетельствуют:
8 января, –52°, это жестоко, бесчеловечно
10 января, –58°, пронзительный восточный ветер, обморожение пальца, усилились ревматические боли
11 января, –52°, спина одеревенела, невозможно шевельнуться, плачевное состояние
12 января, –55°, пурга, изнурен, даже не могу писать в журнале… Выдержу ли?
13 января, –45°, как хорошо в палатке, наконец, немного передышки
16 января, –42°, 5 000 км от мыса Нордкап
17 января, –55°, возвращение солнца, наконец-то!
Я уже знал, что бензина, как и других необходимых для моего существования припасов, не хватит, если принять во внимание мое крайне медленное продвижение. Мобильный телефон не работал со времени отправления из Антипаюты, иными словами, связи с внешним миром больше не было. В глубине души мне нравился этот вызов, он не пугал меня. Мне придется быть сильным, ведь непростительна даже малейшая тактическая ошибка. Каждый вечер я упражнялся, устанавливая палатку в перчатках, влажных от дневной работы. «Только не лишиться рук», – то и дело повторял я, как заклинание. Разбив палатку, я был все-таки спасен, хотя бесполезные культи едва подавали признаки жизни. Этот прискорбный эпизод заставил меня осознать свою крайнюю уязвимость. В этой ледяной вселенной я был эквилибристом на канате, натянутом над пустотой.
Собаки, как и я, неважно переносили такую температуру. У храброго Кисс-Кисса шла кровь горлом – так велика была нагрузка на его сердце. Умение распределять усилия собак крайне важно, когда речь идет о беге при –50°. Но это не всегда возможно в таком пути, полном непредвиденных препятствий. Сдвигая с места застрявшие сани, я надрывал поясницу и обливался потом. Вечером мои шкуры превратились в скафандр, который я с трудом снял – как же хорошо время от времени позволять себе роскошь пользоваться печкой. Но потом все равно наступает утро, когда приходится приводить в должный вид задубелую одежду, чтобы натянуть ее на себя. Если бы только хватило бензина, но я с ужасом ждал срока, определенного по всем расчетам: одна неделя без печи в конце маршрута, то есть перед намеченной базой газовиков. Осилю ли я этот переход? Необходимо экономить на всем и не зажигать печь до вечера. Под утро я буду подогревать палатку только свечой. Я постоянно собирал небольшие поленья во время пути: надеялся, что скоро у меня будет костер и я смогу все высушить.
21 января – спокойное время. Я остановил сани на песчаной лагуне, распряг собак и принялся готовить очаг. Снова полнолуние, почти месяц миновал со дня моего отъезда из Антипаюты. Полярное сияние освещало небо Севера. Я наблюдал за своим стойбищем позади костра. Пушок, мой коренной пес, смотрел на меня своими волчьими глазами. Неужели я на планете Земля? Это воистину ирреально! Костер из корней деревьев не давал никакого тепла. И тому была причина: термометр показывал –62°. Я закончил обед у костра, от искр, принесенных поднимающимся ветром, загорелась перчатка. К несчастью, вскоре поднялась буря, и мое пристанище – палатка терзалась неистовым шквалом. Вот она, сибирская зима, мороз, который сковывает вас и больше не отпускает. Жизненно важно не вымокнуть, но это очень трудно, и я много времени провожу на биваке. И все же, если проанализировать мое положение, трудности не так уж возросли. Настоящее беспокойство вызывало лишь время, необходимое для прохождения пути, и проблемы бивака, которые, принимая во внимание усиление мороза, удвоились. Каждое движение оказывалось невероятно медленным. Даже рассудок как будто затормозился. Результат: три часа на путь, четыре часа сна, остальное – жалкое существование крота…
Ближе к истоку русло реки становилось каньоном. Я наблюдал, как сгущается туман. Какой холод и какая дикая красота! Этот холод настолько силен, что обжигает язык, глаза, склеивает веки, стоит их сомкнуть. Я очень надеялся найти стойбище оленеводов, единственных кочевников, остающихся в этом районе в это время года, но в течение недели так и не напал на их след. Без сомнения, мне еще повезло, что я не превратился в ходячий кусок льда.
Мы достигли реки Мессояха и побили собственный рекорд: сегодня было пройдено 40 км, настолько благоприятно состояние льда. Во мне просыпалась надежда, тем более что вновь появилось солнце. Я долго наблюдал за красным диском, который поднимался над горизонтом и мало-помалу желтел, и радовался, как ребенок. В течение недели я встречал останки осенних жилищ рыбаков. Но где же база газовиков? Возбужденные собаки обнаружили ее в тот же день. Мы проезжали мимо обломков газопровода и внезапно увидели черную точку в излучине реки: машина, очевидно, направлялась прямо к нам. Наверное, вид у меня был дикий, странный, и я не мог удержаться от хохота, глядя, как изумленно рассматривает мужчина мои нелепые наряд и экипаж.
– Ты откуда?
– Из Антипаюты.
– ?
Я в свою очередь с еще большим любопытством спросил, откуда едет он. Из Соленого, сообщил водитель, это всего в пяти километрах отсюда.
Что сказать о базах газовиков, которые я повстречал прежде, чем добрался до Енисея? Это огромные полевые бараки, но прием, оказанный мне их обитателями, людьми, работающими в неимоверно суровых условиях, был необычайно теплым.
И вот наконец долгожданный Енисей, во всем своем великолепии. Несмотря на препятствия, которые замедляли наше продвижение: сильный ветер, не дающий дышать, и температуру –45°, он показался мне менее суровым, чем Обь. Ледокол прокладывал себе путь вдоль северного побережья. Почти каждый день одно из таких судов осуществляет связь по маршруту Мурманск—Дудинка через Архангельск. После изнуряющего пути против ветра мы прибыли в Дудинку.
Жиль Элькем | Фото автора
Перевод Динары Селиверстовой
Продолжение следует…
Коллекция: Мастер «натурального цвета»
Имя Сергея Михайловича Прокудина-Горского – талантливого русского изобретателя, химика и фотографа – на протяжении многих лет оставалось незаслуженно забытым на родине. А между тем он был одним из первых, кому еще в самом начале века XX удалось добиться значительных успехов в цветной фотографии. По поручению последнего российского императора Прокудин-Горский в период с 1909 по 1915 год совершил не одну экспедицию по самым отдаленным уголкам империи и оставил потомкам необычайно интересную коллекцию фотографий, состоящую из более чем 10 000 снимков.
Родился Сергей Михайлович Прокудин-Горский в дворянской семье в Петербурге в 1863 году. Окончил Александровский лицей, учился на естественном факультете Петербургского технологического института и одновременно посещал лекции и лабораторные занятия Д.И. Менделеева в Университете. Затем уехал в Германию, где и заинтересовался успехами ведущих западноевропейских химиков в области правильной передачи цвета («ортохроматики»). Будучи в Париже, он некоторое время работал совместно с химиком Эдме-Жюлем Момене. Вернувшись в Россию, Прокудин-Горский продолжил свои изыскания в области фотографии и химии, организовал фотографические курсы, а с 1906 года стал редактором журнала «Фотограф-любитель».
После того как он получил возможность свободно перемещаться по России, первым объектом его документальной съемки стала Мариинская система каналов. Затем Прокудин-Горский побывал на Урале, в Сибири, на Волге. В 1911 году, к 100-летию войны с Наполеоном, снимал Бородино и его окрестности. Первая мировая война помешала продолжению экспедиций, но не остановила Прокудина-Горского – в 1914-м он продолжил свою фотолетопись на фронтах, в действующей армии. Революция 1917 года поставила его перед выбором – вряд ли «фотограф царя» мог чувствовать себя в безопасности в большевистской России. И Прокудин-Горский принял решение эмигрировать вместе с семьей.
Часть снимков, в основном те, где были запечатлены гидросооружения, мосты, другие важные стратегические объекты, конфисковали новые власти. Не удалось Прокудину-Горскому вывезти и фотографии членов царской семьи, кроме единственного портрета цесаревича Алексея. Два года провела семья Прокудиных-Горских в Норвегии, затем перебралась в Англию. Там Сергей Михайлович выступал с лекциями в лондонском Королевском фотографическом обществе. Переехав в 1922 году в Ниццу, Прокудин-Горский работал вместе с братьями Люмьер. Умер он в Париже в сентябре 1944 года, вскоре после освобождения французской столицы от немецкой оккупации войсками союзников.
Еще в 1904 году Прокудин-Горский задумал беспрецедентный по своим масштабам проект – зафиксировать в фотографиях современную ему Россию. Но кроме многочисленных технических сложностей ему пришлось столкнуться с проблемами совсем иного рода. В связи с ограничениями, наложенными тогдашней системой полицейского контроля, некоторые области империи были вообще закрыты для въезда. С подобными препонами бороться было бессмысленно.
И вряд ли это грандиозное начинание осуществилось бы, не вмешайся в судьбу талантливого фотографа почетный председатель Петербургского фотографического общества великий князь Михаил Александрович. Судя по всему, ему были известны публикации Сергея Михайловича, и в частности его знаменитый в то время цветной фотопортрет Льва Толстого, сделанный по случаю 80-летия писателя, и он зимой 1909 года организовал показ цветных слайдов Прокудина-Горского перед членами императорской семьи. Демонстрация эта произвела на августейшую фамилию и приближенных столь благоприятное впечатление, что вскоре было принято решение создать Прокудину-Горскому все необходимые для его предприятия условия.
Ему выделили для передвижения по просторам империи специально оборудованный железнодорожный вагон, а также снабдили особым документом, в котором предписывалось всем официальным лицам содействовать ему «в любом месте и в любое время». В 1948 году парижский представитель Рокфеллеровского фонда Джон Маршалл приобрел коллекцию стеклянных пластинок и фотографических альбомов С.М. Прокудина-Горского у его сыновей. Сейчас коллекция, состоящая из 2 000 снимков, хранится в Библиотеке конгресса США в Вашингтоне. В последние годы была проведена работа по сканированию «триплетов» и сведению изображений в виде цветных фотографий, которые, как и черно-белые оригиналы, доступны на страничке Библиотеки конгресса в Интернете. Благодаря фотографиям Прокудина-Горского мы можем увидеть сегодня Россию начала XX века в красках, «в натуральных цветах», как говорил он сам.
Технология
Существует всего два типа методов цветовоспроизведения. Первые опыты цветной фотографии связаны с так называемым прямым методом, при котором создаются условия для непосредственного воспроизведения цветов. В 1891 году цветное изображение получил французский физик Габриель Липман, используя явление интерференции. При нем стоячие волны образуют слоистые отложения серебра, фиксируемые благодаря желатину.
Что касается непрямых методов, то они базируются на трехцветной теории человеческого зрения. Оказывается, в сетчатке человеческого глаза существует три типа чувствительных клеток (колбочек), реагирующих на основные цвета – красный, зеленый и синий. Эту технологию с 1800 года разрабатывал Томас Юнг, английский физик, врач и астроном, один из создателей волновой теории света. На практике же первым идею разделения изображения на три цветовые составляющие осуществил в 1861 году английский физик Дж. К. Максвелл.
К сожалению, ни чертежей, ни достоверного технического описания камеры, которой снимал Прокудин-Горский, не сохранилось. Судя по всему, это была конструкция, сходная с той, которую использовал немецкий химик и изобретатель профессор Адольф Мите. В небольшую складную камеру помещалась стеклянная пластинка шириной 84—88 мм и длиной 232 мм. Всего производились 3 последовательные экспозиции длительностью 1—3 секунды через один из трех фильтров, соответствующих красному, зеленому и синему цветам. При таких длительных экспозициях невозможно получить изображение движущихся объектов, поэтому на этих снимках можно видеть в основном пейзажи и архитектуру.
Известно, что Прокудин-Горский использовал пластины «с красными этикетками» английской фирмы «Илфорд» как наиболее подходящие. Кроме того, он подвергал их гиперсенсибилизации (таким образом удалось добиться одинаковой чувствительности во всех частях спектра). Полученные негативные изображения (по 3 на каждой пластинке) переводились в позитив контактным способом. Чтобы получить качественное цветное изображение на бумаге, требовались немалая точность и аккуратность: с негативов изготавливались 3 отдельных клише для последующей полиграфической печати. Считая существовавшие методы печати несовершенными, Прокудин-Горский предпочитал демонстрировать свои «триплеты» в виде цветных слайдов на экране. Каждое изображение просвечивалось через свой фильтр (красный, синий или зеленый), затем они совмещались на экране.
Чертежей проектора также не сохранилось, но известно, что Прокудин-Горский усовершенствовал модель, предложенную немецким изобретателем Фридрихом Ивом, а свой аппарат он построил, еще находясь в Германии, по собственным чертежам: три ромбовидные призмы были скреплены, создавая одну комбинированную. В дальнейшем, уже будучи в Англии в 1922 году, Прокудин-Горский запатентовал камеру, способную создавать с помощью призм и фильтров 3 цветоделенных негатива за одну экспозицию. А двумя годами ранее он продемонстрировал в Лондоне снятый подобным образом цветной кинофильм. Необходимость в трех отдельных снимках отпала только с изобретением трехслойных фотографических материалов.
В 1935 году стала продаваться пленка Kodachrom с тремя слоями эмульсии, в которые вводились пигменты на стадии проявки. В результате получался цветной позитив. И, наконец, в 1942 году появилась негативная цветная пленка Kodacolor. Современные цветные пленки имеют в эмульсии три основных фоточувствительных слоя, реагирующих на синий, зеленый и красный цвета. Эти три слоя улавливают свет посредством цветных пигментов, нанесенных на кристаллы галогенидов серебра. Сочетания трех основных цветов и дают все разнообразие цветовых оттенков.
Дмитрий Бровкин
Досье: Закон четвертого измерения
В стародавние времена медлительные звезды указывали на смену времен года и руководили размеренной жизнью людей. А ныне бешеное движение электронов в атомах отмеряет миллиардные доли секунд нашего далекого от спокойствия бытия. Современные средства измерения времени работают безотказно и удивительно точно, но они никогда не смогут вернуть назад ни одного ушедшего мгновения. И тем не менее люди всегда стремились не только измерить время, но и осознать его природу.
Динамика мироздания
Что такое время? Ответ на этот вопрос ищет не одно поколение философов, астрономов, физиков, математиков, богословов, поэтов и писателей. Причем каждой эпохе свойственно свое представление о природе времени и способах его измерения.
С древнейших времен люди не просто существовали во времени, но и пытались осмыслить его суть. Гераклит Эфесский, живший на рубеже VI и V веков до н. э., писал, что мир полон противоречий и изменчивости, но время течет неизменно. Его знаменитое изречение «В одну и ту же реку нельзя войти дважды» абсолютно верно и сегодня, так же как 2 500 лет назад.
Не обошел проблему времени и Платон (427—347 годы до н. э.). Великий философ-идеалист провозгласил принцип его цикличности. Все в мире, согласно его учению, повторяется через некоторые промежутки времени, то есть идет по кругу или, как считают некоторые современные ученые, по расширяющейся спирали.
А вот Аристотель (384—322 годы до н. э.), ученик Платона, не менее знаменитый, чем его учитель, ко времени относился без должного внимания, не найдя места этому понятию в своей системе. В картине мира, созданной Аристотелем и просуществовавшей в научном мышлении без малого 15 веков, времени отводилась скромная роль средства измерения скорости движения, не более того, поскольку этого великого греческого философа не интересовали динамические процессы мироздания.
Постепенно работа человеческой мысли и потребности развивающегося общества неизбежно привели к пересмотру всего естественно-научного мышления, а также места времени в существующем мире. На пороге эпохи Великих географических открытий каноны научного мировоззрения значительно изменились и возникла новая картина физического мира.
Мир Галилея и Ньютона был, конечно же, Евклидов – бесконечен и однороден, – но в нем время обосновалось уже твердо как одна из важнейших и особых координат. Все вокруг стали описывать как происходящее в непрерывном и бесконечном пространстве-времени. Ньютоновской механике необходимо было абсолютное и единое время во всей Вселенной, а потому точность его измерения стала для науки главной технической задачей.
Теория абсолютного пространства и времени просуществовала всего два столетия. На рубеже XIX—XX веков в физике произошли события, существенно изменившие представление человека об окружающем мире и времени в нем. Квантовая механика Шредингера и теория относительности Эйнштейна позволили осознать, что человек живет уже не в трехмерном, а четырехмерном мире, в котором время, взаимосвязанное с пространством, играет особую роль. Все вокруг стало относительным и вероятностным, многие точные понятия начали растворяться, и время стало зависеть от скорости и степени искривленности пространства. Но для того чтобы к этому прийти, человечеству потребовалась не одна сотня лет.
Капля за каплей
Первый простейший прибор для измерения времени – солнечные часы – был изобретен вавилонянами примерно 3,5 тысячи лет назад. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, – циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра, так греки называли водяные часы.
Металлический или глиняный, а позже – стеклянный сосуд наполняли водой. Вода медленно, капля за каплей, вытекала, уровень ее понижался, и деления на сосуде указывали который час. Не менее распространенными в Европе и Китае были так называемые «огненные» часы – в виде свечей с нанесенными на них делениями.
Первые песочные часы появились сравнительно недавно – всего тысячу лет назад. И хотя разного рода сыпучие индикаторы времени были известны давно, только должное развитие стеклодувного мастерства позволило создать относительно точный прибор. Но при помощи песочных часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, обычно не более получаса. Таким образом, самые лучшие часы того периода могли обеспечить точность измерений времени ± 15—20 минут в сутки.
Без минут
Совершенно новым этапом в долгом процессе усовершенствования механизмов для измерения времени стало создание первых колесных часов. В них привод часов гирей был надежным и простым, а сила тяги – постоянной. Вес гири посредством колесной передачи приводил в действие вращающееся коромысло. Но так как баланс таких часов не имел собственного периода колебаний, то они были не очень точны.
Время и место появления первых механических часов доподлинно неизвестно. Впрочем, некоторые предположения на этот счет все же существуют. Самыми старыми, хотя и документально не подтвержденными сообщениями о них, считают упоминания, относящиеся к X веку. Изобретение механических часов приписывают Римскому Папе Сильвестру II (950– 1003), который, еще будучи простым монахом Гербертом из Ориллака, имел большой интерес к технике и был хорошо знаком с принципами построения различных арабских астрономических приборов. Но поскольку никаких описаний этих часов не сохранилось, то утверждать, что право изобретения механических часов принадлежит именно Сильвестру II, нельзя. Зато исторически подтвержден тот факт, что в 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты.
В любых часах должно быть что-то, что задает некий постоянный минимальный интервал времени, определяя темп отсчитываемых мгновений. Один из первых шпиндельных спусковых механизмов с билянцем (качающимся туда-сюда коромыслом) был предложен где-то около 1300 года. Важным его достоинством была легкость регулировки скорости хода путем перемещения грузиков на вращающемся коромысле. На циферблатах того периода была только одна стрелка – часовая, и еще эти часы каждый час били в колокол (английское слово «clock» – «часы» произошло от латинского «clocca» – «колокол»).
Постепенно почти все города и церкви обзавелись часами, равномерно отсчитывающими время и днем, и ночью. Поверяли их, естественно, по Солнцу, подводя в соответствии с его ходом.
Надо сказать, что люди далеко не сразу договорились начинать отсчет времени с полуночи. На протяжении XIV столетия продолжали сосуществовать разные системы отсчета: итальянские сутки начинались с заходом Солнца, вавилонские – с рассветом, германские – в полночь. Привычная нам система деления суток на два 12-часовых периода, с началом первого – в полночь и второго – в полдень, была предложена французами и сразу же пришлась по вкусу европейцам.
К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше – так что эпоха Великих географических открытий прошла под звуки мерно пересыпающегося песка корабельных склянок, хотя больше всего в точных и надежных часах нуждались именно мореплаватели…
Зуб за зубом
В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс изготовил механические часы с маятником. И это стало следующей вехой в часовом деле. В его механизме маятник проходил между зубьями вилки, которая позволяла специальному зубчатому колесу проворачиваться ровно на один зуб за полкачания. Амплитуда движения маятника в таких часах была большой, и точность хода зависела не только от длины стержня, на котором висел груз, но и от размаха его качания. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.
В 1670 году произошло кардинальное усовершенствование спускового механизма механических часов – был изобретен анкерный спуск, позволивший существенно уменьшить амплитуду колебаний и применить длинные секундные маятники. После тщательной настройки, в соответствии с широтой месторасположения и температурой в помещении, такие часы имели неточность хода всего несколько секунд в неделю. Надо отметить, что взаимоотношения спускового механизма и маятника во всех часах имеют достаточно сложный характер. И если маятник задает темп вращения колесиков часового механизма, то именно спусковой механизм подталкивает маятник, делая его колебания незатухающими.
Эру компактных и переносимых механических хронометров открыло изобретение все тем же Гюйгенсом в 1675 году вращательного балансира, а также использование вместо гирь пружины. Соединение крутильного маятника, спиральной пружины и анкерного спуска открыло дорогу не только морской навигации, но и созданию массовых малогабаритных часов, а еще значительно повысило точность астрономических наблюдений и даже позволило обнаружить неравномерность вращения Земли.
Но тем не менее лунные таблицы, составляемые астрономами того времени для определения долготы, все еще «грешили» неточностями – от 1 до 2,5°, что соответствовало ошибке ни много ни мало 60—150 км – в Париже и Лондоне и 100—250 км – в районе экватора. А потому настоятельно требовались более совершенные методы навигации и, следовательно, более точные морские хронометры. И это было не просто благим пожеланием корабельщиков, а наиважнейшей задачей мореплавания. 29 сентября 1702 года эскадра численностью в 21 корабль под началом адмирала Клодисли Шовела вышла из Гибралтара в Англию.
Погода была неважной, но, как только небо очистилось от туч, штурманам удалось определить широту местонахождения. А вот долготу в то время точно измерить не могли… Результатом ошибки в расчетах стало то, что 5 кораблей эскадры в тумане налетели на Гилстонские рифы и 1 600 человек, в том числе адмирал, герой Англо-французской войны, погибли. Эта трагедия стала для Британии страшным потрясением. Вскоре парламент подготовил билль, согласно которому беспрецедентно огромная по тем временам награда размером в 20 тысяч фунтов (что было эквивалентно 150 кг золота) причиталась тому, кто на практике решит проблему определения долготы на море. Но несмотря на то что хронометрический метод определения долготы был известен, награда ждала своего героя 60 лет…
Морские часы были изготовлены в 1735 году йоркширским столяром Джоном Харрисоном. Их точность составляла ± 5 секунд в сутки, и они уже были вполне пригодны для морских путешествий. Однако, оставшись недовольным своим первым хронометром, изобретатель трудился еще почти три десятка лет, прежде чем в 1761-м начались полномасштабные испытания усовершенствованной модели, которая уходила меньше чем на секунду в сутки. Первая часть награды была получена Харрисоном в 1764 году, после третьего длительного морского испытания и не менее длительных канцелярских мытарств. Полностью вознаграждение изобретатель получил только в 1773 году. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии. В судовом журнале он воздал хвалу детищу Харрисона: «Верному другу – часам, нашему проводнику, который никогда не подводит». С этого момента понятия «навигация» и «время» стали поистине неразлучны.
Гальваника против механики
В начале XIX столетия, совпавшем с бурным развитием технического прогресса, с проблемой хранения времени столкнулись почтовые службы, пытавшиеся обеспечить движение почтовых экипажей по расписанию. В результате они обзавелись возимыми часами. А с появлением железных дорог часы получили в свое распоряжение и кондукторы. Чем активнее развивалось трансатлантическое сообщение, тем насущнее становилась проблема обеспечения единства отсчета времени по разные стороны океана. В этой ситуации возимые часы уже не годились. И тут на помощь пришло электричество, в те времена называемое гальванизмом. Электрические часы решили проблему синхронизации на больших расстояниях – сначала на материках, а потом и между ними. В 1851 году кабель лег на дно Ла-Манша, в 1860-м – Средиземного моря, а в 1865-м – Атлантического океана. А с 1899 года началась эра передачи сигналов точного времени по радио.
На начальной стадии развития электрических часов электроэнергия служила лишь для завода механического ведущего устройства – груза или пружины. Электрические часы, существенно отличающиеся от классических шестеренчатых, сконструировал англичанин Александр Бэйн, изобретатель электромеханического телеграфа. В 1840 году он получил патент на электрические часы, главными деталями которых были обычные механические, приводимые в действие пружиной, зато индикатор времени был уже основан на суммировании электрических импульсов, подаваемых маятником часов. К 1847 году Бэйн завершил работу над действительно электрическими часами, сердцем которых был контакт, управляемый маятником, раскачиваемым электромагнитом. Колебания складывал электромагнитный счетчик, соединенный колесной передачей со стрелками на циферблате.
В начале XX века электрические часы окончательно вытеснили механические в системах хранения и передачи точного времени. Наиболее точными часами, основанными на свободных электромагнитных маятниках, были часы Уильяма Шортта, установленные в 1921 году в Эдинбургской обсерватории. Из наблюдения за ходом трех часов Шортта, изготовленных в 1924, 1926 и 1927 годах в Гринвичской обсерватории, определили их среднесуточную погрешность в 1/300 с, что соответствует ошибке 1 секунда в год. Точность часов со свободным маятником Шортта позволила обнаружить изменения продолжительности суток. И в 1931 году начался пересмотр абсолютной единицы времени – звездного времени, с учетом движения земной оси. Эта ошибка, которой до того пренебрегали, достигала в своем максимуме 0,003 секунды в сутки. Новая единица времени была позднее названа Средним звездным временем. Точность часов Шортта была непревзойденной, вплоть до появления кварцевых часов.
Предтеча высокоточности
В 1918 году были впервые построены часы, которые использовали свойства кварцевого резонатора. В 1937-м кварцевые часы, разработанные Льюисом Эссеном, были установлены в Гринвичской обсерватории, их точность составляла около 2 мс/ сутки. А в 1944-м международные сигналы времени в виде шеститочечных сигналов Би-би-си генерировались с помощью кварцевых часов, точность которых возросла уже до 0,1 мс/сутки.
Во второй половине ХХ века пришла пора часов электронных. В них место электрического контакта занял транзистор, а в роли маятника выступил кварцевый резонатор.
Сегодня именно кварцевые резонаторы в наручных часах, персональных компьютерах, стиральных машинах, автомобилях, сотовых телефонах формируют время нашей жизни.
Атомный эталон
Новый толчок в развитии устройств для измерения времени был дан физиками-атомщиками. В 1964 году двое советских ученых – Н.Г. Басов и А.М. Прохоров – и американец Чарльз Таунс получили Нобелевскую премию по физике за работы по развитию микроволновой спектроскопии. А в 1949-м были построены первые атомные часы, где в качестве источника колебаний выступил не маятник и не кварцевый генератор, а сигналы, связанные с квантовым переходом электрона между двумя энергетическими уровнями атома. Эта электромагнитная волна, то есть фотон радиоизлучения, характеризуется очень высокой стабильностью энергии и частоты колебаний.
Поскольку атомы могут как отдавать, так и поглощать фотоны, первые атомные часы действовали по принципу поглощения фотонов атомами аммиака, но так как на практике они оказались не очень точны, к тому же громоздки и дороги, то широкого распространения не получили. Тогда было решено обратиться «за помощью» к другому химическому элементу – цезию, атомы которого при надлежащем выборе условий способны поглощать электромагнитные волны с частотой 9192 МГц. Используя это его свойство, Джон Шервуд и Роберт Мак-Кракен создали первый цезиевый пучковый резонатор, а в 1955-м появились первые атомные часы на основе атомов цезия. Помимо него, в атомных часах также используются атомы водорода и рубидия.
