3/5 (1141 гласа)

Часовникът

- Извинете, колко е часът?  -  пита един човек.

- Един момент... три и половина - отвръща друг, поглеждайки към ръчния си часовник.

~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~

Часовникът е едно от най-ранните изобретения на човека и незаменима част от ежедневието му. С негова помощ можем стриктно да разпределяме времето си.

Днес часовници има навсякъде – на компютрите, на телефоните, по различни електронни уреди; почти всеки човек носи ръчен часовник, или декорира дома си със стенни; учени използват свръх-прецизни атомни часовници са точни измервания и т.н.   Как и откъде, обаче, произлиза часовника? Какви промени претърпява през вековете? Тук, в този доклад, ще се опитам да ви представя част от историята и развитието на часовника.

Слънчев часовник

Слънчевият часовник е най-стария (или поне най-стария познат ни) инструмент за измерване на времето. През деня, слънцето се "придвижва” в небето от изток на запад, затова сянката на неподвижен предмет се измества от малко по малко; слънчевият часовник работи на този принцип. Къде е изобретен и кога точно – не е известно.

Най-старите писмени свидетелства за слънчевия часовник и използването на сянката като начин за измерване на времето се намират в Библията. В Йов 7:2 се казва „Както на слуга, който желае сянка, И както на наемник, който очаква заплатата си,...”

В Исая 38:8 е още по-ясно -  „ето, ще върна сянката десет градуса надире, които е изминала върху слънчевия часовник на Ахаза. И тъй слънцето се върна надире десет градуса, които бе изминало...”. В този стих се казва за знамението което Бог извършва, за да потвърди на Езекия, че му дава още 15 години живот.

Първообрази на слънчевия часовник са обелиските, използвани от египетски и вавилонски астрономи, които  започват да ги използват, най-вероятно, малко след Ноевия Потоп.  Най-старият запазен слънчев часовник е от Египет и е направен от зелена шиста около осем века преди Христа. Съществуват запазени и гръцки слънчеви часовници от около 600 години пр.Хр. Интересно е, че в голяма част от българските текстове за слънчевия часовник се твърди, че той произлиза от Китай около 3000 г. пр.Хр., за разлика твърденията на чуждестранните текстове, че произлиза от Египет или Гърция, около 8 века пр.Хр...

  Два-три века по-късно, около 200-300 години пр.Хр, гърците подобряват точността на слънчевите си часовници и започват да използват повърхността на конус върху която са начертани чертите за часовете. През 164 пр.Хр е направен първия слънчев часовник  за Рим, като сто години по-рано римляните плячкосват един слънчев часовник от Самнитите. Около 100 години сл.Хр.  се установява, че със сянката на полегат предмет се определя по-точно времето, отколкото със сянката на вертикален предмет; също се разбира, че ако предмета който хвърля сянката е паралелен с оста на земята, то сянката му остава същата през цялата година.  През XII-XIII век Аб у ал-Хасан въвежда така наречените равни часове, или поне на него се признава заслугата за това. От XV до XVIII век е така наречената Златна Епоха на слънчевия часовник, когато равните часове постепенно влизат в употреба. През ранния XIX век ръчните и другите механични часовници започват да изместват от употреба  слънчевите, тъй като тогава точността на механичните се повишава, а цената им пада. В днешно време, слънчеви часовници се използват най-много за градинска декорация.

Воден часовник 

Водният часовник е друг от първите, древни опити за измерване на времето. При него, времето се измерва с изтичането на регулиран поток вода от един контейнер в друг, подобно на пясъчния часовник, (който всъщност е подобрение на водния), за точно определено време. Най-старият воден часовник, за който има реални, физически доказателства е от около 1400 години пр.Хр., египетски, направен е по време на управлението на Аменхотеп III-ти и използван в храма на Амон-Ра в Карнак. През на тези години, водни часовници са използвани и в месопотамския регион, има оцелели вавилонски плочи с калкулации за водни часовници и друга подобна информация, въпреки, че самите часовници не са запазени до днес. Индия, Китай, Гърция и Рим, по-късно, около 5 века пр. Хр. , също използват водния часовник, като гърците развиват система с която намалят колкото се може повече потока на водата. Римският инжинер Витрувиус описва ранни версии за аларми за часовниците, с гонгове или тромпети. Водните часовници се използват широко в арабския свят и Византия през Средновековието, като един арабин, Ал-Джазари, прави огромни подобрения по водния часовник. Той създава „замъков” часовник, задвижван от вода, който от някои хора се смята за един от първите примери за програмируем аналогов компютър – през 1206 г. Високия над 3 метра инструмент има стрелка във формата на полумесец, който, задвижван от скрита количка, се придвижва над порта и на всеки час задвижва автоматичните врати, които показват манекен на всеки час. Освен да показва часа, този часовник  показва и орбитите на луната и слънцето, както и зодиака. Също така, той се програмира за дължината на деня и нощта всеки ден, за да не се получават неточности поради удължаването и скъсяването на им. В Европа, водният часовник се използва основно от катедрали и в някои от замъците на феодалните владетели. Водният часовник отпада от употреба, когато започват да се използват много по-удобните и точни механични часовници.

Механичен часовник

Първите механични часовници произлизат от средновековна Европа – от около XIII век. Тежести, натискани от гравитацията, бавно задвижват закрепени за тях зъбни колела, към които пък е поставена стрелка, която отчита часовете. Тези стари механични часовници започват да се използват в църкви и манастири, за да показват часовете за служба или за молитви. Постепенно, тези часовници се развиват допълнително, за да отчитат всеки четвърт  час, но си остават само с една стрелка. Дори най-добрите часовници от този вид, обаче, имат ниво на грешка (изоставане или избързване) от поне половин час на ден. Часовникът на катедралата Салисбури, който е направен през 1386 г. се счита за най-стария оцелял, отчитащ часовете механичен часовник.

През XV век се появяват задвижваните от пружина часовници. Най-старият оцелял часовник с пружина е подарен около 1430 г. на Петър Добрия, дук на Бургундия.Тези часовници стават много популярни сред богатите, тъй като могат да се поберат на рафт или полица. Въпреки всичко, и тези часовници имат проблеми с точността, тъй като когато пружината се отпусне, часовника започва да изостава.

През 1577 г.,  швейцарският математик и часовникар Йост Бурги изобретява стрелката за минутите, като част от часовник който прави за астронома Тихо Браах.Часовниците на Бурги са забележително подобрение в точността на часовниците – те изостават/избързват само по 1 минута на ден. През 1582 г., Галилео Галилей забелязва, че полиелейите в катедралата се люлеят напред-назад, и движението им е с еднаква скорост, независимо от това дали  са големи или малки. Той започва да експериментира с люлеещи се тежести и открива, че това е начин за точно измерване на кратки периоди време. През 1656 г., холандския астроном Кристиан Хеухенс прави първия успешен часовник с махало. Неточността на този часовник е по-малка от минута на ден. С последвалите развития на часовника с махало, се достига до ниво на неточност от едва 10 секунди на ден. През 1721 г., Джордж Грейхам увеличава точността на часовниците като взема предвид температурните разлики през годината и ги компенсира -  тогава неточността на часовниците става по-малка от 1 секунда на ден. Развитието на часовника с махало не спира дотук, обаче. Неточността му се свежда до една стотна от секундата на ден, след различни подобрения и се приема за стандарт в повечето астрономическите обсерватории.

Ръчен часовник

1524 г. е първата година, през която се знае със сигурност, че е направен преносим часовник.  Петер Хенлайн е създателя му, но има много голяма вероятност той да не е първия който прави подобно нещо.  Първите такива часовници представляват тежки цилиндрични бронзови кутийки, имат само стрелка за часовете и обикновенно се прикрепят към дрехите или се носят на синджирчета около врата. Те нямат стъклено покритие, както по-късните им версии, а само бронзово капаче. Всъщност обаче, тези ранни часовници са толкова неточни, че се носят само за украшение, от богатите. През XVII век, става модно мъжете да носят джобни часовници. Въвеждането на пружината в часовникарството помага за увеличаването на точността на нормалния размер часовници, въпреки, че с времето отслабването на пружината, часовника започва да изостава. При джобните часовници проблема е много по-голям. Механизмът им е много по-чувствителен от нормалните часовници към отслабването на пружината и това го прави много неточен. Това е проблем, по който се експериментира през XVI-XVII век и с различни подобрения точноснотта се подобрява.  

Първият ръчен часовник е направен през 1868 г., и дванадесет години по-късно, две хиляди ръчни часовници са произведени по заповед на германския Кайзер Вилхелм I, за военно-морските офицери на Германия. При цивилните, в началото на следващия век, става популярно жените да носят ръчни часовници, докато за мъжете си остава на мода джобния часовник. По-късно, по време на Първата Световна Война, войниците започват да носят ръчни часовници, за по-голямо удобство. След войната, джобните часовници светкавично излизат от мода и само до ‘30-та година съотношението ръчен към джобен часовник достига 50 към 1.

През 1923-та г. швейцарецът Джон Харууд прави първия успешен самонавиващ се ръчен часовник. Постепенно, дотогава предимно английското производство на ръчни часовници запада и мястото на англичаните е заето от швейцарските производители. Около 1945 г., започват да се слагат  механизми за аларми на часовниците, правят  ги все по устойчиви – водоустойчиви, издържащи на екстремно високо налягане, на вакуум и т.н. През ’52-ра г., първите електронни часовници се появяват на пазара. Японските производители на часовници бързо възприемат тази технологоия, която им позволява да правят евтини и точни часовници в огромни количества. След около двайсет години, успеха на електронните часовници е толкова голям, че механичните почти са забравени. Възраждането на механичните ръчни часовници се дължи основно на италианците и тяхната носталгия,  като днес интереса към механичните часовници е доста висок. Швейцарските часовникари  в днешно време произвеждат може би най-висококачествените часовници, като около 30%  от тях са механични.

Кварцов часовник 

Уорън Марисън прави първия кварцов часовник през 1927 г. Кварцовият часовник работи използвайки пиезоелектричните свойства на кварцовия кристал. Кварцовия кристал променя формата си, когато бъде подложен на електрическо поле и ако тогава бъде стискан или огъван, генерира елекрическо поле. Ако е поставен в правилна електрическа верига, взаимодействието между механичния натиск и електрическото поле карат кварца да трепти, произвеждайки постоянен електрически сигнал който може да се използва за показването на часа на дисплея на електронен часовник. Първите серийно-произвеждани кварцови ръчни часовници използват  светодиодни(LED) дисплеи, но след 1970-та г. са заместени от LCD (дисплей с течни кристали). Кварцовите часовници са много по-точни от предишните видове часовници – изостават/избързват около 5-10 секунди на месец. Днес, кварцовите часовници са завладяли пазарите на часовници заради стабилността им и също защото са евтини когато са масово произвеждани.

Атомен часовник

      През  1957 г. NIST (National Institute of Science and Technology) в щата Колорадо, САЩ, завършва серия експерименти с атомен лъч от цезий и се прави атомен часовник, който чрез атомни реакции и честота на излъчвани микровълни определя времето с невероятна точност.  Атомния часовник NIST F-1  в NIST определя световното време днес. Нивото на грешка на NIST F-1 е една милионна от секундата на година! Това обаче не е най-доброто постижение за точност! Направени са часовници които за 20 милиона години ще изостанат само с 1 секунда - едва ли ще успеят да изостанат с тази една секунда!

 

 

 

 

 

 

Дариел Кремов, 14 г.

 


Категории: История, Наука