Леонид Хренов - Время и календарь
В Музее г. Клайпеды (ЛитССР) собраны разнообразные песочные, солнечные и механические часы всевозможных размеров и назначений, разных времен и народов, начиная с созданных в XV–XVII вв. тульскими мастерами и кончая часами отечественных заводов нашего времени. Среди них особенно примечательны часы XVI в., на циферблате которых нанесена шкала с фазами Луны, знаками зодиака; ими пользовались мореплаватели того времени.
С 1967 г. в г. Ангарске открыта постоянная выставка, содержащая более 150 старинных механических часов, изготовленных русскими мастерами, и все они действующие. Здесь экспонируются и часы, побывавшие в космосе на борту станции «Салют-6» вместе с летчиком-космонавтом, дважды Героем Советского Союза Г. М. Гречко.
Богатая частная коллекция, содержащая 500 механических часов различных марок и видов — немецких, французских, итальянских, английских, швейцарских и других фирм, собрана В. А. Чубатовым в г. Колчинске (Омская обл.).
Интересна коллекция старинных часов корабельного механика из Таллина А. Прокопчука, насчитывающая около 150 экземпляров; среди них особенно примечательны настольные часы английского мастера Елефа Дейтона и оригинальные карманные часы XVII в.
Ярославский музей-заповедник в последние годы пополнился оригинальными настольными механическими часами, изготовленными в начале XVIII в. и представляющими редкий образец декоративного прикладного искусства. При их оформлении использованы литье, резьба, чеканка и инкрустация медью по черепаховому панцирю. Там же находятся долго молчавшие, но теперь действующие часы середины XVIII в., недавно отремонтированные врачом Р. Фоминым и дополненные им декоративной маятниковой стрелкой.
В 1986 г. во Владимиро-Суздальском музее-заповеднике открыта коллекция хранителей времени под девизом «Tempus fugit» (время бежит), включающая более 500 действующих часов.
В одном из залов Политехнического музея в Москве размещена наиболее полная в СССР коллекция самых различных часов, представленная в их историческом развитии. В нее включены «стражи времени» от первых примитивных до самых сложных современных автоматических механизмов, созданных в разное время. Среди ее экспонатов особого внимания заслуживают различные часы русских мастеров. Так, например, уникальные часы с годовым заводом, имеющие 14 циферблатов, показывающих кроме времени дня месяцы, числа и дни недели, время захода и восхода Солнца, фазы Луны. На создание этих часов потребовалось 25 лет. Весьма оригинальные часы, сделанные в 1885 г. крестьянином Ф. Т. Скородубовым из дерева, проволоки и гвоздей с гирями из четырехпудовых камней. Выдающимся свидетельством развития науки и техники являются часы знаменитого украинского мастера Н. С. Сядристого, представляющие стрекозу в натуральную величину, сделанную из стекла и золота, в один глаз которой вмонтированы самые миниатюрные в мире электронные часы. В 1985 г. коллекция музея пополнилась оригинальными напольными часами, отдельные детали ходовых частей которых представляют копию кремлевских курантов. Для повышения точности этих часов мастер И. Бутеноп, о котором мы уже говорили, использовал достижения техники хронометрии середины XIX в. и внес собственные усовершенствования.
В России первые астрономические часы были созданы механиком Т. И. Волосковым (1712–1806), сыном ржевского (бывшая Тверская губ.) купца, отличавшиеся высокой для своего времени точностью хода. Часы содержали, по словам автора, «в совокупности все то, что соединено в природе непрерывной связью». Часы представляли сложный и весьма остроумный механизм, удивлявший современников конструкцией и точностью хода. В них одно колесо обращалось вокруг оси только один раз за четыре года. Они имели несколько циферблатов и показывали с точностью до секунд не только местное время, но и время во всех точках земного шара, месяцы года, положение Солнца, Луны и звезд. Ими долгое время пользовались астрономы, например, при вычислении координат звезд. На циферблате часов были надписи: «Луна по небу летит», «Земной шар светит», «Ржевский купец Терентий Иванович Волосков». Часы Т. И. Волоскова были как бы составлены из прежде сконструированных им часов, на одних из которых показывалось положение Солнца на небосводе, на других, кроме часов и минут, — число месяца (с 28 днями в феврале простого и 29 днями в феврале високосного годов), а на третьих — изменение фаз Луны. До 1941 г. астрономические часы Волоскова экспонировались в Ржевском краеведческом музее; в период оккупации они исчезли.
В начале XX в. в России широкое распространение на астрономических обсерваториях получили одномаятниковые механические часы Рифлера, предложенные им в конце XIX в., и двухмаятниковые часы Шорта, созданные в Великобритании в 1920 г. Один из маятников, называемый «свободным» или «первичным», заключен в медный цилиндр с откачанным из него воздухом. Случайные погрешности в суточном ходе таких часов не превышали нескольких тысячных долей секунды.
Часы аналогичной конструкции были сделаны по проекту Ф. М. Федченко на ленинградском заводе «Эталон» со «свободным» маятником, изготовленным из инвара (сплава стали и никеля), который почти не реагирует на изменения температуры, давления воздуха и различные вибрации. Часы длительное время использовались на астрономических обсерваториях и были достаточно точными; их суточная вариация хода не превышала ± (0,003–0,004) секунды.
В 1952–1955 гг. Ф. М. Федченко сконструировал высокоточные астрономические маятниковые часы АУФ-1. Еще более точными стали часы АУФ-2 и, наконец, образцовые часы АУФ-3 со среднеквадратической вариацией суточного хода 0,2–0,3 с, или в относительном выражении (2–3)·10-9; это были самые точные маятниковые часы в мире. Точность хода обеспечивалась специальной системой термокомпепсации маятника. Питание обеспечивалось окисно-ртутным элементом, рассчитанным на непрерывную работу в течение трех-четырех лет. Хранятся они под колпаком барокамеры, в которой выдерживается давление в 3–5 мм ртутного столба (400–670 Паскалей).
В 1986 г. часовщик X. Пекли (ФРГ) создал оригинальные часы-комбайн с астрономическим хронометром: они показывают время любого часового пояса, восход и заход Солнца, фазы Луны и ведут счет дней и недель.
§ 12. Кварцевые и атомные часы
Наблюдения Солнца, планет и звезд дают возможность определять вековые колебания периода вращения Земли. Однако астрономов интересуют и короткопериодические колебания.
При нынешнем развитии науки и техники необходима точность измерения времени до тысячных и даже миллионных и миллиардных долей секунды.
Повышение требований к точности определения времени необходимо, например, в системах автоматического управления производственными и технологическими процессами в промышленности и на всех видах транспорта, при изучении сверхбыстрых процессов, происходящих в атомном ядре, при установлении эффективности технических средств связи между континентами, при запусках космических аппаратов и космических полетах. По сверхточному времени сверяются результаты на станциях оптического наблюдения за искусственными спутниками Земли и во многих других случаях. Даже такой далеко не полный перечень подтверждает широкие и разносторонние сферы применения приборов для определения точного времени и показывает, насколько обширен круг задач, выполняемых с их помощью. Решение таких задач требует и более точных часов, чем выпускаемые для этих целей заводом «Эталон».
Более точными часами, пришедшими на смену маятниковым в 30-е годы, были кварцевые часы. В них взамен маятника использовались упругие пьезоэлектрические колебания пластинок кварца, т. е. деформации этих пластинок при подведении к их граням переменного электрического тока. Такие колебания кварца обладают при определенных условиях абсолютной стабильностью, не зависящей от силы земного тяготения, землетрясений и других явлений природы.
Для кварцевых часов, которые в течение нескольких месяцев хранят время с точностью до 10-10 секунды, вариация их суточного хода стабильна (до нескольких миллионных долей секунды) и она в тысячу раз меньше, чем у маятниковых. Но кварцевая пластинка сравнительно быстро «стареет», поэтому разность в показаниях двух кварцевых часов может в течение нескольких лет достигнуть десяти секунд. Тем не менее с помощью кварцевых часов, которые входили в состав первого в СССР Государственного эталона времени и частоты, были обнаружены изменения в скорости вращения Земли — естественного эталона времени, оказавшегося нестабильным.
Кварцевые часы, погрешность хода которых не превышает микросекунды за день, применяются в качестве первичных для электронной станции в Гамбурге, гарантирующей синхронную работу всех электронных часов, включенных в систему; станция может управлять сетью, состоящей примерно из 20 000 вторичных электронных часов.
