Книга: Извечные тайны неба

Время везут в карете

Время везут в карете

Конечно же, часы находились в распоряжении астрономов с глубочайшей древности. Во-первых, это были солнечные часы. Они устанавливались на площадях, в местах публичных собраний, на виллах богатых аристократов. Но ведь солнечные часы, сколь бы точны они не были, всегда идут по местному времени. Перевозить с помощью солнечных часов время с одного места на другое, разумеется, нельзя.

Во-вторых, в распоряжении древних астрономов были водяные часы. Водяные часы – клепсидры – существовали и в Вавилоне, и в Китае, и в Египте. Они представляли собой несколько поставленных друг над другом сосудов с водой. Вода по каплям перетекала из верхних сосудов в нижние. Но скорость вытекания воды, как нетрудно сообразить, зависит от количества остающейся в сосуде воды. Теория водяных часов была очень сложной, и добиться большой точности от них не удавалось. И уж совершенно невозможно было их куда бы то ни было перевозить. От тряски они тут же выходили из строя.

Наконец, в распоряжении древних были часы песочные и часы огненные. Песочные часы употребляются иногда еще и теперь в медицине. А часы огненные представляли собой длинный стержень из ароматической смеси, которому придавали либо спиральную, либо какую-нибудь другую замысловатую форму. Стержень равномерно горел, источая благовония, и по длине сгоревшей его части можно было судить о прошедшем времени. Огненные часы были особенно распространены в Китае. Иногда на горевший стержень китайцы подвешивали металлические шарики. Когда стержень догорал до обусловленного места, шарик падал в фарфоровую вазу. Это был «огненный будильник».

Совершенно очевидно, что ни песочные, ни огненные часы для транспортировки времени с места на место в течение многих месяцев также как солнечные и водяные часы не годились.

Надо ясно понимать, что и часовое дело, и сама система счета времени в течение суток прошли долгий и тернистый путь. В античности, например, сутки тоже делились на 24 часа, но 12 часов приходились на светлый и 12 часов на темный период суток независимо от времени года. Отсюда, естественно, продолжительность «дневных» и «ночных» часов в одни и те же сутки была разной да еще заметно менялась в течение года. Этот же порядок счета времени долго сохранялся в Европе.

Новый день долгое время начинался не в полночь, как теперь, а с заходом Солнца или с наступлением утра.

Известный французский историк М. Блок в книге «Феодальное общество» приводит характерный пример зыбкости средневекового счисления времени. «В Монсе должен был состояться судебный поединок. На заре явился только один участник, и когда наступило девять часов – предписанный обычаем предел для ожидания, – он потребовал, чтобы признали поражение его соперника. С точки зрения права сомнений не было. Но действительно ли наступил требуемый час? И вот судьи графства совещаются, смотрят на солнце, запрашивают духовных особ, которые благодаря богослужениям навострились точнее узнавать движение времени и у которых колокола отбивают каждый час на благо всем людям. Бесспорно, решает суд, нона[11] уже минула. Каким далеким от нашей цивилизации, привыкшей жить, не сводя глаз с часов, кажется нам это общество, где судьям приходилось спорить и справляться о времени дня!»

Существовавшее положение дел не способствовало научной деятельности. Для определения долгот астрономы нуждались в надежных механических часах, а именно таких в древности не было.

Механические часы, преимущественно башенные, начали распространяться по Европе в XIV в. Еще позднее появились пружинные часы индивидуального пользования. Значительным центром производства портативных механических часов в XV в. стал Нюрнберг, в связи с чем часы той эпохи по их внешнему виду часто называли «нюрнбергскими яйцами».

Толчок к развитию часового дела дал Галилео Галилей, предложивший использовать в качестве регулятора часов маятник. Но наиболее удачное решение этой задачи предложил независимо от Галилея Христиан Гюйгенс. Он сконструировал устройство, в котором маятник регулирует вращение системы зубчатых колес, сам получая при этом импульс, необходимый для того, чтобы размах колебаний не затухал. Так были заложены принципиальные основы будущего точнейшего измерительного прибора.

По мере усовершенствования часов обычный маятник был заменен качающимся балансиром. Так появились на свет первые хронометры. Но они еще оставались очень капризными. Ход хронометров в сильной степени зависел от температуры. С изменением температуры менялись размеры балансира, и хронометр начинал либо спешить, либо отставать. А мореплаватели по-прежнему нуждались в точном времени.

Наибольшую озабоченность в развитии часового дела проявляло британское адмиралтейство. Во второй половине XVII в.

Великобритании все больше выдвигается на мировую арену как крупнейшая морская держава, оттесняя Голландию и Францию.

«Правь, Британия, морями» – так поется в известной английской песне XVIII в. Английские фрегаты бороздят моря и океаны. Но корабельные хронометры все еще нуждаются в усовершенствовании.

Специальным биллем от 20 июля 1714 г. британский парламент для поощрения изобретателей установил фантастическую по тем временам премию. За разработку надежного способа определения долготы на море с точностью до ¹/₂° правительство обещало награду в 20 тысяч фунтов стерлингов. Одним из экспертов при рассмотрении проекта билля выступал в парламенте президент Лондонского королевского общества Исаак Ньютон. И самым перспективным для решения задачи точного определения разности долгот оставался прежний путь – усовершенствование хронометра.

Решающего успеха в этом деле добился английский часовой мастер Гаррисон. Он первым изготовил балансир из материалов с различными коэффициентами расширения. Изменение температуры компенсировалось изменением формы балансира. Ошибки в ходе хронометра сократились до 1s за целый месяц.

Новый хронометр Гаррисона подвергся суровому испытанию в 1761 г. в плавании от Портсмута до Ямайки и обратно. Ни тряска, ни штормы, ни повышенная влажность воздуха не вывели его из строя. По возвращении в Англию, после четырех месяцев пути, его показания были ошибочными всего на несколько секунд. Справедливости ради скажем, что обещанная премия была выдана Гаррисону далеко не сразу и после изнурительной борьбы. Но задача перевозки точного времени и, тем самым, определения долготы Гаррисоном была блестяще решена.

Появление точных хронометров было первым симптомом грядущей технической революции в Англии. Зачинатели машинного прядильного производства Харгривс, Кромптон, Аркрайт – все учились в часовых мастерских. Именно у английских часовщиков они переняли умение воплощать свои технические идеи в реальные, действующие механизмы.

Хронометры широко использовались для определения долгот важных астрономических пунктов. Из пункта в пункт везли на кораблях или в каретах комплект из нескольких хронометров – это называлось хронометрическим рейсом. В каждом пункте из астрономических наблюдений определяли местное время и сравнивали с показаниями всех хронометров. Использование нескольких хронометров служило гарантией от грубых ошибок из-за неисправностей одного из них, повышало точность определения долгот.

Точнейшие хронометрические экспедиции были предприняты в 1843 и 1845 гг. по инициативе основателя Пулковской обсерватории В. Я. Струве. Для определения разности долгот Пулковской обсерватории и обсерватории в городе Альтоне в течение лета 1843 г. было совершено 16 морских переездов из Санкт-Петербурга в Альтону и обратно с 68 хронометрами. Это позволило определить долготу Пулкова относительно Альтоны с точностью до шести сотых секунды времени (±0,06s). Через два года разности долгот между Пулковым, Москвой и Варшавой определялись по результатам восьмикратной перевозки в рессорном фургоне 40 хронометров.

Значение хронометров при определении долгот резко пошло на спад с изобретением телеграфа. Для практических целей астрономии распространение электрического сигнала по проводам можно считать мгновенным. Время нулевого меридиана стало передаваться в пункты наблюдений по телеграфу. А впоследствии телеграф заменило радио. Сравнивая передаваемое специальным образом по радио время нулевого меридиана с местным временем в пункте наблюдений, астрономы определяют географические долготы с точностью до сотых и тысячных долей секунды времени.

Проблема определения времени и географических долгот как одна из сложнейших проблем астрономии XVII-XVIII вв. в наше время перестала существовать.

А в наследство от былого кое-где сохранились старинные традиции. Чтобы оповещать горожан о точном времени, на башнях прежде устанавливались часы-куранты с громким боем, а в крупных городах точно в полдень палила пушка. Мелодичный бой Кремлевских курантов звучит по радио и в наши дни. А в Ленинграде, так же как и двести лет назад в Санкт-Петербурге, ровно в 12 часов дня с Петропавловского кронверка стреляет пушка.