Первобытные способы измерения времени

Измерители времени в древности

Измерители времени в древности

Пока человек достиг выделки таких часов, которые идут с точностью до секунды, успели пройти тысячелетия. Посмотрим какими путями шло развитие часового искусства.

Уже в древнейшие времена люди умели измерять день, хотя не с точностью до секунды. Для установления времени пользовались тенью, которую отвесно поставленный прут отбрасывал на землю. Наблюдение показало, что тень, которую он отбрасывал поутру, постепенно укорачиваясь, к середине дня достигала минимума и с этого момента снова удлинялась до заката солнца. На основании этого опыта стали определять длину тени, которую отбрасывало в различные моменты дня тело наблюдателя и измерять ее длиною ступни. Отношение между длиною отбрасываемой тени и длиною ступни остается у различных людей приблизительно одним и тем же, вследствие того, что с увеличением роста, обыкновенно в той же пропорции увеличивается и длина ступни. Может быть, в прежние времена приглашали кого-нибудь к обеду «в четыре ступни», и гость получал таким способом приблизительное указание времени, (см. рис. № 2).

Рис. № 2. Древнейший способ указания времени по длине собственной тени, измеряемой ступнями.

Французский археолог, Соломон Рейнах установил, что этот обычай в Греции практиковался еще во времена Аристофана (450 по 385 до Р. X.). Вскоре, однако, перешли просто к отвесному столбу (гномону), который ставили обыкновенно на площадях города.

Длину тени гномона измеряли на земле посредством начерченных концентрических кругов.

После того, как узнали, что направление тени еще более показательно для определения времени, чем ее длина, стали устанавливать «солнечные часы», которые указывали время по передвигающейся с запада на восток тени. (См. рис. № 3).

Изобретателем солнечных часов раньше считали халдеянина Бероса, жившего около 600 г. до Р. X. Однако по позднейшим исследованиям китайцы знали часы уже в 2679 г. до Р. X.

Громадной важности изобретение, — солнечные часы, было встречено без той радости, какую оно бы заслуживало. На это есть указание в сохранившемся отрывке комедии римского поэта Плавта. Поэт заставляет одного кутилу произнести следующие слова: «Да погубят боги того, кто первый придумал час и воздвигнул солнечные часы, мне, бедному, по кускам сокращающие день. Прежде желудок был моими солнечными часами, из всех часов самыми лучшими и самыми верными. Везде эти часы приглашали к еде, кроме того случая, когда нечего было есть; теперь же и то, что имеется не едят, если это не нравится солнцу».

Арабские астрономы Тебин бен Кора, Абун-Гассан-Али и др. составили обширные трактаты по гномонике или искусству строить солнечные часы. Основанием гномоники служили правила тригонометрии.

Рис. 4. Водяные часы Ктезибия.

В средние века еще занимались гномоникой, между прочим, знаменитый немецкий живописец и гравер из Нюрнберга, Альбрехт Дюрер, известный математик, иезуит Кирхер и, прозванный «отцом гномоники» французский монах, преподаватель математики Мюнстер.

После изобретения маятника и пружинных часов, гномоника и устройство солнечных часов стало не более, как забавой. К тому же все солнечные часы обладали и обладают и теперь одним большим недостатком: они могут служить только тогда, когда светит солнце, при облачном небе и ночью ими нельзя пользоваться. На многих из них встречается глубокомысленное изречение: «Я показываю только светлые часы».

Вот почему в древности были в употреблении еще другие: водяные и песочные часы.

Водяные часы (клепсидры) показывали время при помощи указателя, прикрепленного к какому-нибудь поплавку; с притоком воды указатель поднимался вверх, а когда вода вытекала, он спускался вниз. Витрувий (римский зодчий и инженер, живший во времена императора Августа) упоминает про водяные часы Ктезибия, учителя Герона. (см. рис. № 4).

Эти часы состоят из колонки, которая вращается на своем основании и делает один оборот в год. На этой колонке начерчены вертикальные линии, обозначающие месяцы и горизонтальные, обозначающие часы. С одной стороны колонки поставлена фигурка, изображающая ребенка, который, по-видимому, горюет по поводу быстрого полета времени, причем он из своих глаз роняет слезы, каплю за каплей, в водяные часы. Эта вода заполняет внутреннее пространство механизма и поднимается к верху по длинной, тонкой трубке. На куске плавающей по воде пробки находится вторая фигурка, которая прутиком указывает на колонке соответствующий час.

У греков и римлян были в большом ходу водяные часы самого простого устройства; ими определяли, между прочим, продолжительность речей ораторов в суде. Водяные часы Помпея славились украшениями из золота и каменьев. В высшей степени искусные водяные часы были посланы в подарок калифом Гарун-Аль-Рашидом в 807 году императору Карлу Великому. У этих часов был бронзовый, насеченый золотом чехол, и они указывали время на циферблате. Ежечасно на металлическую чашку падало столько серебряных шариков, сколько протекало часов. Одновременно с этим открывалось двенадцать дверок, из них выскакивало двенадцать всадников, исполнявших военную игру, после чего они опять возвращались обратно, и дверки опять закрывались. О Платоне известно, что он пользовался водяными часами, как будильником.

Знаменитый греческий врач Герофил, живший около 300 лет до Р. X. пользовался переносными водяными часами для измерения пульса. У Прокопия из Газы, жившего около 500 г. до Р. X. сохранилось описание монументальных водяных часов, украшавших базарную площадь названного города. Дильсон дал нам описание этих часов, по которому мы можем судить о том, как высоко стояла у древних греков техника. По истечении известного времени прикрепленная на часах голова Горгоны начинала вращать глазами, что производило на зрителя жуткое впечатление. Из находившихся ниже головы дважды двенадцати отверстий, верхние были посвящены ночным часам; каждый час отмечался появлением светильника. Мимо дверок дневных часов проходил бог солнца Гелиос. По истечении каждого часа открывалась одна из дверок, и можно было видеть одну из двенадцати работ Геркулеса, а прикрепленные над дверками орлы украшали голову Геркулеса лавровыми венками. Каждая отдельная фигура производила свое особое действие. Так, средний Геркулес отбивал часы на бронзовой чашке. Пан (древний греческий бог) и различные фавны играли на флейтах и свирелях.

Однако у водяных часов был крупный недостаток: при низкой температуре их содержимое замерзало.

У песочных часов этого недостатка не было, и обслуживание их было гораздо легче. В позднейшее время песочные часы снабжали четырьмя сосудами. (См. рис. № 5).

Рис. 5. Песочные часы с четырьмя сосудами и часовым циферблатом.

Первый сосуд опоражнивался в течение четверти часа, второй — в течение получаса, третий — в течение трех четвертей часа, а последний — в течение целого часа. У этих песочных часов был циферблат, на котором, когда переворачивался последний сосуд, следовательно, по истечении каждого часа, стрелка передвигалась на час вперед, так, что не только можно было знать, когда истекал час, но также и то, который это был час.

Эти примитивные измерители времени были еще в большом употреблении в семнадцатом столетии. В одном французском журнале: «Mercure galant», за октябрь 1678 г. напечатано: «Большинство рабочих кабинетов пользуется песочными часами». В Нюрнберге существовал цех часовых мастеров, а франты носили песочные часы, прикрепляя их к колену.

По-видимому, колесные часы (механические) того времени были еще слишком дороги и, может быть, также и не столь надежны, как простые песочные часы.

В судоходстве песочные часы применялись еще в 18-м столетии. Их надо было переворачивать каждые полчаса; отсюда морской термин: «склянки», обозначающий известный промежуток времени, определяемый переворачиванием в часах сосудов-склянок. Одна склянка означает полчаса, после четырех склянок производится смена вахты.

Приготовление песка для песочных часов требовало большой тщательности и работы; он, обыкновенно, добывался из гущи, образующейся при перепилке мрамора.

Существовали и другие измерители времени, например, масляные часы. Это были стеклянные лампы, у которых уровень стояния масла по шкале указывал ночные часы. Надо предполагать, что это был наименее надежный способ измерения времени.

Читайте также

3. Возникновение и эволюция политической мысли от древности до нового времени

3. Возникновение и эволюция политической мысли от древности до нового времени Власть, весь круг проблем, связанных с ее завоеванием и использованием, привлекала внимание мыслителей всех времен и народов. Люди пытались понять смысл своего бытия, искали цивилизованные

Принцип определения древности текста по времени его первого массового размножения

Принцип определения древности текста по времени его первого массового размножения Эпоха массового размножения текста близка ко времени его создания Предположим, что имеется два источника, про которые известно. что они описывают одни и те же события. Какое из этих

4. Принцип определения древности текста по времени его первого массового размножения

4. Принцип определения древности текста по времени его первого массового размножения Эпоха массового размножения текста близка ко времени его созданияПринцип забывания информации, сформулированный А.Т. Фоменко, см. книгу «Числа против Лжи», гл. 5, утверждает, что

ДУНОВЕНИЕ ДРЕВНОСТИ

ДУНОВЕНИЕ ДРЕВНОСТИ Муюн Цзюнь и его советники были трезвыми политиками. Несмотря на заявленные претензии на господство над всем Китаем, они оккупировали столько земель, сколько могли удержать без особого напряжения, а именно Шаньси и Шаньдун. Южные китайцы, несмотря на

Проституция в древности

Проституция в древности История проституции в древности затрагивает только важных вопросов и соприкасается со столь многими труднейшими проблемами, что для того, чтобы написать ее полностью и добросовестно, потребовалась бы коллективная работа выдающихся знатоков

Британия в древности

Британия в древности Древнейший период в истории Британии стало возможным осветить благодаря археологическим изысканиям, которые получили особенно большое развитие в XX в. Но и сейчас еще многое в ранней истории Британских островов остается неясным.В эпоху палеолита

Древности страны Куш

Древности страны Куш Памятники кушитской культуры расположены в основном в северном Судане. Страна эта из-за политической нестабильности, длящейся много лет гражданской войны и голода никогда не была особенно привлекательной для туристов. Однако на севере Судана

Древности Гурзуфа

Древности Гурзуфа Но вернемся к окрестностям Аю-дага. В VI в. на месте Гурзуфа стояла одна из двух византийских крепостей, возведенных в царствование Юстиниана I. Остатки этой постройки можно видеть на скале Дженевез-кая, где сохранились развалины укрепления, которое

Знаменитости древности

Знаменитости древности Античная эпоха также может похвастать своими знаменитостями из двух вышеперечисленных категорий. Хороший пример из первой категории — Сократ. Он не искал ни славы, ни популярности. Эксцентричный, совершавший большие и добрые глупости, обладавший

Одиссеи древности

Одиссеи древности Древние американские культуры во многом опережали современные им цивилизации Старого Света. Например, в точности календаря, в отдельных разделах математики. С другой стороны, индейцы не знали таких изобретений, как плавка железа, колесо, плуг, порох. А

Хирургия в древности

Хирургия в древности Оказывается, уже в каменном веке первобытные люди выполняли довольно сложные хирургические операции. Уникальные находки, сделанные в XX в., доказали, что неандертальцы неплохо разбирались в медицине. Первобытных людей долгое время считали

Древности Селемджи

Древности Селемджи Первое знакомство с Селемджой у меня состоялось много лет назад. С двумя молодыми сотрудниками на моторной лодке я отправился из Благовещенска по Зее, чтобы еще раз обследовать древнее поселение на речке Громатухе, в ста километрах от города

СЛЕДЫ ДРЕВНОСТИ

СЛЕДЫ ДРЕВНОСТИ Доисторических стоянок или поселений непосредственно на территории Целинограда пока не обнаружено, хотя пребывание древнего человека здесь и в прилегающих окрестностях сомнений не вызывает.Весной 1930 года при посадке деревьев во дворе школы второй

Источник

Глава вторая. Как измеряли время в древности

История развития методов измерения времени — это путь от первых грубых часов древнего мира, позволявших измерять время с точностью до нескольких минут в сутки, к современным астрономическим часам, позволяющим измерять время с точностью до тысячных и миллионных долей секунды. Это также путь постепенного расширения доступных измерению промежутков времени вплоть до миллиардов лет и биллионных долей секунды.

На протяжении веков и тысячелетий расширение масштабов измеряемых промежутков времени и увеличение точности их определения было всегда связано с решением той или иной научной или технической задачи. Поэтому история часов и является одной из увлекательнейших страниц борьбы человеческого гения за понимание сил природы и овладение ими.

Солнечные часы

Первыми приборами, с помощью которых люди стали измерять время, были солнечные, песочные, огненные и водяные часы. Солнечные часы были известны очень давно, более чем за 500 лет до нашего летоисчисления. Живший в I веке до н. э. архитектор Марк Витрувий Поллион оставил нам следующие сведения о конструкции солнечных часов древнего мира и их изобретателях: «Солнечные часы в виде выдолбленного полукруга из тесаного (квадратного) камня, вырезанного сообразно местному наклону мировой оси, говорят, изобрел халдеец Бероз. Часы в форме чашек или полушария — Аристарх Самосский, он же изобрел часы в виде горизонтальной плиты (диска); паутинообразные (с паутинообразной сеткой) часы сконструировал астроном Евдокс, а некоторые говорят, что их изобрел Аполлоний».

Солнечные часы состоят из предмета, дающего резкую и, длинную тень, и циферблата, на котором нанесены деления, соответствующие часам и долям часа. Получение отсчета времени с помощью солнечных часов основано на том, что в течение дня тень, отбрасываемая предметами, освещенными Солнцем, все время изменяется. Ока перемещается, одновременно меняя свою длину: рано утром тени длинные, затем они укорачиваются, а после полудня снова удлиняются. Утром тени обращены к западу, в полдень в нашем северном полушарии — к северу, а вечером — к востоку. В соответствии с этим отсчитывать время можно двумя способами: по длине тени или по ее направлению. Второй способ более удобен и точен.

Первоначально указатель солнечных часов представлял собой палку, вертикально воткнутую в землю, а циферблат состоял из вбитых в землю колышков. Это, пожалуй, самая простая, но далеко не самая удобная форма солнечных часов, так как при вертикальном расположении указателя и горизонтальном расположении циферблата конец тени описывает не окружность, а другую, более сложную кривую, причем изо дня в день, из месяца в месяц расположение этой кривой меняется.

Многие ученые и изобретатели древнего мира занимались улучшением солнечных часов. Для того, чтобы сделать их пригодными для любого дня и месяца, циферблат солнечных часов делался в виде многих линий с делениями, из которых каждая предназначалась для определенного месяца. Такими, например, были солнечные часы древнегреческого астронома Аристарха из Самоса. В этих часах циферблат имел форму чаши с прочерченной на ее внутренней поверхности сложной сетью линий. Часы другого древнегреческого астронома Эвдбкса были названы «арахна» — паук, вследствие того, что сложная сеть линий их циферблата напоминала паутину. К этому же типу принадлежат сохранившиеся до наших дней солнечные часы Андроника из Кирра (рис. 1) с сеткой делений, рассчитанной на разные месяцы года.

Рис. 1. Циферблат солнечных часов Андроника

Повышение точности путем создания сложных циферблатов, естественно, затрудняло и изготовление солнечных часов и пользование ими. Решительный шаг в улучшении солнечных часов был. сделан тогда, когда астрономы поняли, какие выгоды представляет расположение указателя солнечных часов параллельно земной оси. Когда указатель солнечных часов расположен параллельно земной оси, то его конец оказывается обращенным к полюсу мира, т. е. той точке небесного свода, которая при вращении Земли кажется неподвижной. Если при этом доска с циферблатом расположена перпендикулярно к указателю, то конец тени описывает на ней дугу окружности, а скорость движения тени оказывается постоянной. Вследствие равномерного движения тени часовые деления получаются равными.

В этих — экваториальных — солнечных часах (рис.2) Доска с циферблатом устанавливается наклонно к горизонту под углом (90°-φ), где угол φ — географическая широта данной местности. Например, при изготовлении экваториальных солнечных часов для Москвы, расположенной на географической широте 55°48′, угол наклона доски к горизонту нужно выбрать равным 90°-55°48′, или 34°12′.

Рис. 2. Экваториальные солнечные часы

Указатель экваториальных солнечных часов выполняется в виде стержня, продетого насквозь через середину наклонной доски так, что часть его торчит сверху, а часть снизу. Это делается потому, что в экваториальных солнечных часах в течение одной части года тень от стержня падает на циферблат сверху, а в течение другой — снизу. Достоинством экваториальных солнечных часов является то, что их циферблат годен для всех дней года, причем часовые деления расположены на равных расстояниях друг от друга. Недостатком этих часов является то, что в течение части года тень от указателя падает на их циферблат снизу, что затрудняет наблюдения.

Горизонтальные солнечные часы (рис. 3) «состоят из горизонтально расположенной доски с нанесенным на нее циферблатом и указателя в виде треугольника. Острый угол этого треугольника делается равным географической широте данной местности, так что наклонная1 сторона треугольника получается параллельной земной оси. Треугольник-указатель устанавливается так, чтобы его плоскость была перпендикулярна к циферблату, а линия продолжения основания треугольника шла по направлению север — юг. В полдень тень от указателя обращена (в нашем северном полушарии) к северу, Таким образом, отметка времени, соответствующая 12 часам, находится на линии продолжения основания треугольника»

Рис. 3. Горизонтальные солнечные часы

В горизонтальных солнечных часах скорость перемещения теми оказывается неравномерной. Поэтому на их циферблате часовые отметки расположены под разными, неравными углами. В горизонтальных солнечных часах, так же как и в экваториальных, циферблат годен для всех дней года, причем в течение всего года тень от указателя падает на их циферблат сверху.

В древности солнечные часы имели весьма большое распространение. Высокие и стройные обелиски древнего Египта были указателями солнечных часов. В Индии у паломников были посохи с вделанными в них миниатюрными солнечными часами. Большие солнечные часы были установлены на «Башне ветров» в древних Афинах. В древнем Риме императором Августом на Марсовом поле в качестве указателя солнечных часов был установлен обелиск Сезостриса высотой в 34 м, вывезенный им в числе других военных трофеев из Египта.

Китайский император Кошу-Кинг возвел в 1278 г. указатель солнечных часов в 40 ступней высотой. Значительно превзошел его внук Тимура — знаменитый самаркандский астроном Улугбек, который, стремясь увеличить точность отсчета, в 1430 г. в Самарканде воздвиг солнечные часы высотой 175 ступней (около 50 м).

Внимание, уделяемое солнечным часам королями и вельможами, нередко заставляло строителей часов стремиться не только к тому, чтобы сделать их более точными, но и эффектными или забавными. Механик Ренье сделал солнечные часы, которые с помощью стекол, пороха и колокольчиков в полдень сами поднимали трезвен. Мастер Руссо сделал еще более оригинальный указатель времени: с помощью соответствующим образом установленного и направленного зажигательного стекла он добился того, что солнечный луч управлял пушкой, заставляя ее стрелять в определенное время.

Солнечные часы продолжали строить вплоть до XVI и даже XVII века. Впрочем, иногда их строили и в более поздние времена, но уже только для украшения.

Несмотря на то, что ученые научились делать очень большие и совершенные солнечные часы, пользование ими было далеко не всегда удобным; они не действовали ночью и в пасмурную погоду, их трудно было брать с собой в путешествие или сражение. В этом отношении значительно более удобными были песочные часы.

Песочные, огненные и водяные часы

Песочные часы обычно делались в виде двух воронкообразных стеклянных сосудов, поставленных друг на друга. Верхний сосуд до определенного уровня заполнялся песком, высыпание которого служило мерой времени. После того, как из верхнего сосуда весь песок высыпался, часы нужно было перевернуть (рис. 4).

Рис. 4. Песочные часы

Для удобства отсчета времени иногда пользовались целой системой сосудов, первый из которых опорожнялся за XU часа, второй — за 1 /₂ часа, третий — 3 /₄ часа, четвертый — за 1 час. После опорожнения четвертого сосуда специально приставленный для этого человек переворачивал все склянки так, что счет песочных часов начинался вновь, и одновременно с этим отмечал прошествие часа.

Песочные часы были очень употребительны на кораблях; так называемые корабельные «склянки» служили морякам для установления распорядка их жизни — смены вахт и отдыха.

Точность песочных часов зависит от равномерности высыпания песка. Чтобы сделать песочные часы более точными, нужно пользоваться по возможности однородным песком, мягким и сухим, не образующим комков у горла сосуда. Для этой цели часовые мастера XIII века смесь из песка и мраморной пыли кипятили с вином и лимонным соком, снимали накипь, затем сушили, повторяя эту операцию девять раз. Несмотря на все эти мероприятия, песочные часы отмеряли время довольно неточно.

Для отсчета более или менее длительных промежутков времени песочные часы неудобны как вследствие небольшой точности, так и потому, что за этими часами требуется постоянный надзор. В этом отношении значительно удобнее были огненные и водяные часы, имевшие в древности большое распространение.

Рудокопы древнего мира, добывая в шахтах серебро и железо, пользовались своеобразным способом измерения времени: в глиняную лампу, которую брал с собой под землю рудокоп, наливалось такое количество масла, что его хватало на 10 часов горения светильника. Когда масло было на исходе, шахтер знал, что рабочий день кончается, и поднимался наверх.

В Китае употреблялись огненные часы несколько иной конструкции: из специальных сортов дерева, растертого в порошок вместе с благовониями, приготовлялось тесто, из которого раскатывали палочки, придавая им разнообразную форму, например форму спирали (рис. 5). Некоторые образцы огненных часов достигали нескольких метров длины; слегка потрескивая и источая аромат, они могли гореть месяцами. Иногда на определенных местах подвешивались металлические шарики, которые при сгорании палочки падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон,- получался огненный будильник.

Рис. 5. Китайские огненные часы

В средние века множество открытий древних было забыто или утеряно. Во многих монастырях монахи определяли ночью время по числу прочитанных молитв — способ далеко не точный. Затем в монастырях, да и в гражданском быту, стали пользоваться для счета времени свечами, нанося на них метки, соответствующие определенным промежуткам времени. Это был европейский вариант огненных часов.

Точность огненных часов тоже была невысокой. Не говоря уже о трудности приготовления совершенно однородных палочек или свечей, нужно отметить, что скорость их сгорания всегда зависела от условий, в которых оно происходило: от доступа свежего воздуха, наличия ветра и т. д.

Недостатком огненных часов являлось также то, что их нужно было периодически возобновлять. Водяные часы в этом отношении были удобнее, так как возобновление запаса воды не представляло затруднений.

Водяные часы были известны в древнем Египте, Иудее, Вавилоне, Греции, Китае. Греки называли водяные часы клепсидрой, что буквально означает «воровка воды». Время с помощью этих часов определялось по скорости вытекания воды из одного сосуда в другой, снабженный метками, уровень воды в котором и показывал время. Для удлинения измеряемого интервала времени иногда таких сосудов делали несколько: три, четыре (рис. 6).

Рис. 6. Водяные часы

Клепсидрами пользовались в быту для счета времени, ИМИ пользовались для регламентации времени выступления ораторов в общественных собраниях и в суде. В войсках клепсидры применялись при разводе караулов. В древности клепсидра была весьма распространенным прибором, хотя ее точность была совсем невысокой.

При повышении точности отсчета времени конструкторы клепсидр должны были учесть, что вода из отверстия сосуда вытекает не равномерно, а тем быстрее, чем больше давление, т. е. чем выше уровень ее в сосуде. Ценой некоторого усложнения конструкторы водяных часов добивались того, чтобы они не отставали по мере опорожнения верхнего сосуда.

Многие конструкторы водяных часов стремились к тому, чтобы их приборы показывали не только время суток, но и наступление различных астрономических событий или управляли движением разных фигурок. Это заставляло изобретателей клепсидр создавать хитроумнейшие и громоздкие сооружения, повергавшие в изумление современников.

История сохранила для нас рассказы о многих замечательных клепсидрах. Философ Платон изобрел водяной будильник, созывавший учеников его Академии на занятия. В начале IX века калиф Гаруналь-Рашид подарил Карлу Великому клепсидру из дамасской позолоченной бронзы с хитроумным механизмом, которой отбивал часы и упавлял движущимися фигурками. Калифу Аль-Мамуну принадлежала клепсидра, в которой механические птицы щебетали на серебрянных ветвях. В VIII веке в Китае астроном И-Ганг построил клепсидру, которая не только отбивала часы, но еще и показывала движение Солнца, Луны, планет, лунные затмения и положение звезд. Знаменитый датский астроном Тихо Браге (1546-1601 гг.)пользовался клепсидрой при наблюдении небесных тел. Исаак Ньютон интересовался клепсидрой и изучал законы.

Даже в XVII-XVIII веках некоторые ученые пытались вернуть клепсидре ее былое значение, но в этом уже не было надобности, на смену клепсидре шли механические часы.

Источник