Часы Александрийско-Римской эпохи

После Аристотеля, в эллинистический период развития культуры, были достигнуты значительные успехи в различных областях науки. Астрономия знает имена Эратосфена, Гиппарха, Птолемея, которые внесли неоценимый вклад в астрономическую науку.

Архимед (278—212 гг. до н. э.) разработал теоретические основания для расчета механизмов.

Преемники Архимеда Ктезибий и Герон, жившие во II в. до н. э., в разработке вопросов механики дополняли друг друга. Их открытия относятся к тем разделам механики, которые основаны на гидравлике и давлении воздуха, открытом Героном. Ктезибий изобрел гидравлический орган — систему дудок, куда воздух нагнетался посредством воды, которая, падая, создает большую тягу; приходя в движение, воздух производит звуки. Упомянем также об изобретении Ктезибием сифона, основанного на принципе сообщающихся сосудов. Основываясь на научных достижениях своего времени, Ктезибий создал автоматически действующие водяные часы, которые либо визуально, либо посредством подачи сигналов могли непрерывно показывать Время суток («временные» часы).

Младший современник Архимеда Аполлоний Пергейский исследовал гиперболу, параболу и эллипс, полученные им посредством сечения конуса.

Учение о конических сечениях лежало в основе устройства так называемых полусферических конических часов, получивших развитие в эпоху эллинизма.

Развитие гномоники не соответствовало, однако, потребностям науки в измерении времени. Из наук той эпохи только астрономия нуждалась в точном измерении времени, и она уже способствовала развитию гномоники. В связи с общим подъемом культуры возникала также потребность в устанавливании часов общественного пользования.

Солнечные часы с коническим циферблатом. Кроме полусферических солнечных часов двух типов, в античном мире имели применение часы с коническим циферблатом. Конический циферблат по существу является модификацией полусферических циферблатов солнечных часов. На поверхности конуса легче было выполнить все то, что требовалось для устройства циферблата полусферической формы. Античные ремесленники предпочитали не вытесывать шара из камня, а придавать часам Бероза (hemicyclium) коническую форму. Таким образом создавался конусный тип часов, и особенно успешно, когда был достигнут необходимый для этого уровень развития математики. Теория конических сечений Аполлония служила подготовкой того условия, без которого создание конических циферблатов солнечных часов было затруднительно. Только на основе практического использования этой теории возможно было изобретение часов конусного типа. Витрувий упоминает в связи с этим множество имен изобретателей, в их числе Дионисидора из Мило.

Согласно Витрувию, солнечные часы этого типа состоят из вогнутого сегмента округленного конуса. Ось вогнутой поверхности лежит параллельно оси Земли. Направление конуса совпадает с направлением горизонтального гномона. Все части конуса, выступающие над плоскостью гномона, должны быть удалены. Циферблат наносился на главной стороне часов, обращенной к югу. Устройство циферблата аналогично полусферическим часам Бероза, или часам типа гемицикла. Он расположен перпендикулярно оси конуса, следовательно, параллельно экватору. Каждая дуга, пересекаемая тенью, делилась на двенадцать равных частей, и через них проводились часовые линии. Таким образом обозначались «временные» часы, т. е. часы, изменяющиеся по временам года.

О существовании солнечных часов с устройством циферблата конической формы не было известно до тех пор, пока М. Ренан, возглавлявший археологическую экспедицию, снаряженную в Финикию Наполеоном III в 1860 г. , не нашел среди развалин древнего финикийского города Умм-эль-Авамид обломка мрамора, на который обратил внимание профессор Вупке, сразу опознавший в нем конический циферблат. На вогнутой части обломка были видны три часовые линии, нижняя плоскость имела наклон, соответствовавший широте данной местности. На этом финикийском фрагменте сохранилась часть надписи: «…твой слуга Абдосир, сын Е…». Это, должно быть, обращение к божеству, а фрагмент, по-видимому, был частью стены храма. Абдосир — имя, часто встречающееся в финикийских надписях. На основе изучения фрагмента полковник Лоссадат воспроизвел полную модель солнечных часов с коническим циферблатом, которая находится теперь в Лувре. На рис. 18 представлены солнечные часы с циферблатом конической формы, найденные в Греции; сейчас они находятся в Лувре.

Образцы часов с коническим циферблатом найдены археологами во многих местах, что свидетельствует о их распространении, особенно в александрийско-римское время.

В том же Лувре находятся и другие часы с коническим циферблатом, изготовленным из серовато-белого куска мрамора. Он был найден в 1837 г. французским ученым Райе во время раскопок в городе Гераклее у Латмоса в Карий.

Надпись, высеченная на южной стороне часов, называет творцом этих часов Фемистогора, сына Мениско из Александрии, а устроителем их — Аполлония, сына Аполлодота. Эти часы были приспособлены к высоте полюса малоазиатского города, а не Александрии. Часы были воздвигнуты в честь царя Птолемея, вероятно Филадельфа (283—247 гг. до н. э.), покровителя астрономии и науки.

Циферблат часов был устроен, как обычно, на продолжении полуденной линии. Справа и слева от нее проведены часовые линии, сходящиеся к гномону. Они пересекаются семью кривыми — дугами. Профессор Райе предполагает, что часовые линии и семь дуг, их пересекающие, соответствуют тому, что на полусферических часах носит название «арахны» (паук) и что этот циферблат относится к классу, который Витрувий назвал «конарахна» (conarachna) — «конус с паутиной». Предполагают, что изобретателем этого циферблата был Аполлоний из Перги, разработавший теорию конических сечений. Как показал Деламбр, вычисления, нужные для создания таких часов, представляли собой серьезную математическую проблему, которая могла привлечь внимание великого уроженца Перги Г.

Южная сторона часов 5 (рис. 1.9) расположена по вертикальной линии под углом в 38°. (Гераклея лежит на широте в 37°30′). К этим часам присоединены другие часы N в форме чаши, обращенные к северу и имеющие другое устройство. На их циферблате только две дуги, которые также пересекают одиннадцать часовых линий (верх рис. 20). По этим вторым часам определяли время летом, с марта по сентябрь. А их циферблат можно датировать III в. до н. э. Подобное соединение часов двух систем в античных образцах часов встречается довольно часто.

Рис. 18. Конические солнечные часы

Рис. 19. Схема устройства часов Аполлония

Рис. 20. Часы Аполлония из Гераклеи с коническим циферблатом (вид сбоку)

Рис. 21. Часы типа конарахна (а) и конические часы из Помпеи (б)

Профессор Райе в 1875 г. упоминал о существовании еще двух солнечных часов с коническим циферблатом: одни — в Афинском музее, другие — в развалинах Акрополя. Первые из них имеют орнамент из львиных лап.

В Неаполитанском музее хранятся пять образцов таких часов из Помпеи. Они были найдены в 1842 г. при раскопках развалин дома за храмом Fortuna Augusta. В 1854 г. в Помпе ях был найден почти целиком сохранившийся экземпляр часов типа конарахна (рис. 21). Часы стояли на крыше фригидария (отделение римской бани) в стабианских термах, которые, как все бани вообще, должны были иметь такой инструмент для измерения и регулирования времени купания. Надпись между львиными лапами гласит «Мара Атиний, сын Мара, квестор, по постановлению совета, распорядился устроить из [поступивших] штрафных денег» (рис. 21, б). Кроме часовых линий, на вогаутой поверхности конуса нанесены линии экватора, зимнего и летнего солнцестояния. На этом экземпляре часов сохранился на своем прежнем месте языковидный гномон.

Плоские (горизонтальные и вертикальные) солнечные часы. Плоские циферблаты на первый взгляд кажутся самыми простыми, хотя на самом деле это не так. Как конические циферблаты явились усовершенствованием полусферических, так и плоские циферблаты являются шагом вперед по сравнению с коническими. Полусферическими и коническими солнечными часами можно было пользоваться только наблюдая их с близкого расстояния, а вертикальные циферблаты позволяли видеть часы на расстоянии.

Вертикальные солнечные часы сохранились на стене восьмиугольной Башни ветров, построенной из отесанного камня в Афинах в I в. до н. э. астрономом Андроникусом из Сирии (рис. 22). По этим часам афиняне могли определять время дня. На них, кроме того, имелся флюгер. Под крышей имелся фриз с лепными изображениями летящих фигур, символизирующих восемь ветров. Ниже фриза на стенках выгравированы восемь циферблатов, и, по утверждению историка астрономии Делабра, часовые линии, линии разных времен года, солнцестояний и равноденствий нанесены на циферблатах очень точно. Внутри башни помещались водяные часы сложного устройства. Время создания этих часов установить не удалось. Витрувий, описывая эту башню, не упоминает римские цифры, нанесенные у основания линии; видимо, они появились уже в современную эпоху.

Известны вертикальные солнечные часы с циферблатом, заключенным в полукруг, на котором имелось десять часовых линий (рис. 23); в нижних углах полукруга помещены фигуры двух птиц. Часовые линии были пронумерованы греческими литерами. Часы такого устройства видел доктор Кларк на стене церкви, одного монастыря, когда он, путешествуя по Греции, посетил Орхомены и развалины города Беотии. Церковь стояла на месте храма Грации, где в языческие времена происходили музыкальные и драматические состязания. Она была построена в IX в. н. э. из обломков храма, а в 1889 г. разрушена землетрясением.

Вертикальные солнечные часы того же типа (но они имели не 10, а 12 часовых линий) были открыты в Геркулануме. Следовательно, такой тип часов имел уже распространение в александрийско-римские времена.

В древнем мире были также весьма распространены горизонтальные солнечные часы, у которых часовые линии обычно вписывались в круг или в четырехугольник (рис. 24). Эти часовые линии высекались на каменной плите, утвержденной на подставке; к плите подходили, как к столу. Здесь горизонтальные часовые линии для летнего и зимнего солнцестояния образуют гиперболы, вершины которых лежат на меридиане, тогда как экватор представляет собой прямую линию, идущую по редине между ними; одиннадцать часовых линий идут к востоку и западу, скашиваясь все больше по направлению к югу. В правильности такого расположения часовых линий на плоскости можно убедиться, если в течение одного дня каждого месяца ежечасно отмечать путь солнечной тени. Соединив между собой найденные таким образом точки, мы получим прямую для дней равноденствий, а для времени солнцестояний — гиперболу, сильно изогнутую к меридиану. Часы такого устройства греки называли «часами пеликан» из-за сходства на них рисунка часовых линий с формой античного двойного топора.

Рис. 22. Башня ветров с изображением на ней вертикальных солнечных часов

Так возникла естественная схема расположения линии, вычислить и построить которую было делом специалистов-математиков. Согласно Витрувию, первым изобретателем таких часов был Патрокл; он же и дал математическую теорию их устройства.

Самые древние часы пеликан были найдены на Делосе; они имели широкое распространение в римские времена, а затем были в употреблении и на мусульманском Востоке.

Солнечные часы в Древнем Риме. Культура Древнего Рима, средства и способы измерения времени оставались до соприкосновения римлян с греческой культурой на довольно низком уровне. До сих пор в источниках нет никаких указаний на наличие там каких-либо средств измерения времени.

Древнеримский календарь, заимствованный у этрусков, сначала состоял только из 10 месяцев, или из 304 дней. По преданию, Нума Помпилий ввел новый календарь, основанный на астрономических данных. Он состоял из 12 месяцев, или из 355 дней. Но поскольку он далеко не совпадал с истинным годом, то к основному делению года на 355 дней были введены коррективы. В их основе лежал четырехлетний цикл с добавочным 13месячным годом каждый второй год. Этот основной цикл для большего уравнивания с естественным временем дополнялся, кроме того, 24-летним циклом. Календарем ведали жрецы (понтифики). Когда сын вольноотпущенника Гней Флавий был выбран курульным эдилом, он в 312 г. до н. э. выставил календарь на главной площади для всеобщего обозрения и раскрыл народу хитрые приемы, при помощи которых понтифики меняли праздничные дни к невыгоде плебеев ;

Кроме счета дней и праздников по календарю, в Древнем Риме существовало деление самого дня на весьма крупные отрезки. Римский писатель I в. н. з. Гай Плиний Старший отмечает, что в двенадцати медных таблицах, в которых было выражено законодательство по гражданскому и уголовному праву Древнего Рима, отмечалось только время восхода и захода Солнца. Источники упоминают, что в 449 г. до HI. э. консулами Горацием и Валерием десять прежде составленных таблиц были дополнены двумя законами, ограждающими права плебеев. Двенадцать медных таблиц были выставлены на главной площади для всеобщего обозрения. К указаниям времени восхода и захода Солнца, содержавшимся в этих таблицах, был вскоре добавлен полдень, который стал объявляться служителем консула.

До половины III -столетия до н, э. вся римская жизнь сосредоточивалась в Италии. Первая Пуническая война, длившаяся о 264 по 241 г., закончилась завоеванием и присоединением к Риму трех островов — Сицилии, Корсики и Сардинии.

С этого времени культура Древнего Рима стала формироваться под значительным влиянием искусства, науки и техники, развивавшихся в древнегреческих городах и особенно в западной части эллинского мира. Западное эллинство не оказало сколько-нибудь заметного воздействия на северо-восточную часть эллинского мира, но оказало значительное влияние на формирование римской культуры. Греческая культура стала проникать в Рим уже в III в. до н. э. Включение в состав римского союза греческих городов Италии, а после завоевания Сиракуз — и некоторых городов Сицилии, создание в Сицилии первой римской провинции — все это усилило греческое культурное влияние. Именно в западном зллинстве с его рационализмом и практицизмом, импонировавшим Риму, следует усмотреть истоки развития науки, техники, инженерного дела, зодчества и градостроительства в Риме. Первые часы в Рим попали также из городов западной части эллинского мира.

Самые первые солнечные часы в Риме были установлены Папирием Курзором в 292 г. до н. э. на колонне храма Квиринал. Они показывали, впрочем, не римское время, а время того места в Греции, откуда эти часы были вывезены.

Другие солнечные часы типа гемицикла, по свидетельству римского писателя I в. до в. э. Марка Теренция Варрона, попали в руки римлян как добыча при взятии Валерием Мессалом города Катаны в Сицилии (263 г. до н. э.). Часы были поставлены в Риме на колонне Ростра. Хотя они неверно определяли время, поскольку не были приспособлены к широте Рима (город Катаны лежит на северо-западе от Рима), тем не менее римляне употребляли их в течение 99 лет, пока цензор Квинтий Марцин Филипп в 164 г. до н. э. не поставил возле них другие, более точные солнечные часы.

Рис. 23. Орхоменские солнечные часы на стене храма

Рис. 24. Схема часов типа пеликан из Делоса

Третьи часы несколько позже были установлены в форуме на базилике Эмилия. Их циферблат был начерчен не на сфери ческой, а, на плоской поверхности.

Солнечные часы в Древнем Риме вскоре становятся неотъемлемой частью быта и начинают устанавливаться в общественных местах.

На рис. 25 показана старинная серебряная ваза из Порто Анзио, установленная на постаменте, на которой изображены солнечные часы; раб и рабыня смотрят на часы, чтобы узнать время. Это сцена из древнеримского быта.

В сохранившемся отрывке комедии Плавта (середина III в. до н. э.— ок. 184 г.) поэт заставляет одного кутилу произнести следующие слова: «Боги проклинают человека, который первым додумался, как различать время, они проклинают также того, кто ставил в этом месте солнечные часы, чтобы так мерзко разрезать и рассекать мои дни на мелкие куски. Когда я был мальчиком, мой желудок был солнечными часами, самыми верными, правильными и точными изо всех; они говорили — наступило время обедать, когда я должен был есть; но в наши дни, если даже я этого хочу, я не могу себе этого позволить, пока Солнце этого не позволит. Город так полон этими проклятыми циферблатами, а большая часть его обитателей, изможденные голодом, пресмыкаются на улицах».

В царствование Августа был установлен обелиск Сезостриса в 34 м высотой. Он был перевезен из Египта и по указанию императора установлен на Марсовом поле (руководил этой операцией математик Факундус Новус). Он стоял в центре специальной панели, на которой был расчерчен циферблат; часовые линии были выложены из бронзовых металлических частей. По словам Плиния Старшего, обелиск служил для определения времени года и долготы дня. Он простоял несколько веков, но в эпоху упадка Древнего Рима был сброшен и на долгое время забыт; в 1463 г. н. э. он вместе с металлическими частями циферблата был найден, но только в 1792 г. вновь установлен на площади Монтечиторио в Риме, где стоит и поныне (рис.26).

Витрувий, живший значительно позже Плавта, перечисляет около тридцати различных видов солнечных часов, которые были распространены в его время. О них он говорит как о давно известных и ничего нового уже не прибавляет.

В александрийско-римские времена солнечные часы получили большое распространение; крупные чиновники состязались с учеными в том, чтобы ставить во всех городах (даже мелких) солнечные часы для общественного пользования и охотно снабжали ими храмы, цирки и бани. 

Рис. 25. Солнечные часы, изображенные на серебряной вазе из Порто Анзио

Рис. 26. Обелиск Сезостриса в Риме

Рис. 27. Часы типа пеликан из Висба­дена

В 1867 г. были найдены солнечные часы (рис. 27) среди развалин римских бань около горячего, еще и поныне используемого источника в древнем Aque Mattiacae (нынешний Висбаден). Это были горизонтальные часы типа пеликан, устроенные для широты Висбадена (50°), с циферблатом весьма грубой работы. Дуги (линии) на циферблате, отмечающие оба солнце стояния, оказались весьма неточными. По этим часам, как и по часам в помпейских банях, регулировался вход в бани публики.

Солнечные часы, особенно типа пеликан (рис. 28), были распространены Cо всей обширной Римской империи. Следы их существования находят также в Италии, Франции, Германии, Испании и Дании. Виллы частных лиц не только в Риме, но и в провинции имели солнечные часы, служащие одновременно и украшением.

При раскопках на территории виллы Сципио в 1769 г. были обнаружены два циферблата удивительных солнечных часов (рис. 29). Один циферблат был размещен над другим. Верхний имеет’ вертикальное расположение. На сегменте пологого цилиндра выгравированы часовые линии, которые пересекаются дугами овальной формы. Нижний циферблат имеет полусферическую форму и поддерживается с обеих сторон летящими фигурами, которые, вероятно, изображали «летающие часы».

Солнечные часы, найденные в Патерно, являются часами полусферического типа. Сегмент полого шара с начерченными на нем часовыми линиями поддерживается фигурой античного героя Атласа (рис. 30). Часы были найдены около 1790 г., а потом увезены в Англию.

Согласно Витрувию, римляне в разработку гномоники нового внесли мало. Они пользовались в основном тем, что восприняли у греков. Большинство солнечных часов Рима и других мест были сделаны греческими мастерами.

Солнечные часы делились на часы общественного пользования (ставились на площадях) и индивидуальные, переносные, которые можно было брать с собой в дорогу.

Довольно известны портативные солнечные часы, выполненные в форме свиного окорока (рис. 31). Они были найдены при раскопках Геркуланума в 1754 г. и переданы Неаполитанскому музею. Часы изготовлены из бронзы. На их плоской стороне имеется шесть вертикальных линий, под которыми выгравированы сокращенные названия месяцев: зимние месяцы — под короткими линиями, летние —под длинными. Вертикальные линии пересекают горизонтальные линии, деля их на шесть секций, соответствующих шести часам от восхода Солнца до полудня и от полудня до его захода. Выступ слева, возможно, был длиннее, располагался перед часовыми линиями таким образом, что его тень ложилась на пространство соответствующего месяца, и показывал часы, когда прибор подвешивался за кольцо и поворачивался к Солнцу. Эти часы, вероятно, были изготовлены после 63 г. к. э.. 

Рис. 28. Римские солнечные часы типа пеликан

Рис. 29. Солнечные часы, найденные на территории виллы Сципио

Рис. 30. Римские солнечные часы из Патерно

Рис. 31. Портативные солнечные часы из Геркуланума в виде свиного окорока

Приборами этого вида можно было пользоваться только на одной широте, и о том, что римляне более позднего времени знали об этом недостатке, свидетельствуют другие часы, построенные по тому же принципу и найденные в конце XIX в. в Аквилее. Они представляют собой бронзовый диск диаметром 3,75 см и толщиной 0,78 см. Циферблаты имеются на обеих сторонах диска. Один циферблат с буквой О —для Рима, другой с буквой Л —для Равенны. Линии, разделяющие графы месяцев, расходятся радиусами от вершины, около которой установлен гномон. Часовые линии были выложены серебром, но их на экспонате недостает; нет и, гномона. Часовые линии, по-видимому, были нанесены так же, как и в часах в форме окорока.

В то время были и сложные солнечные часы, которые могли учитывать разницу времени в зависимости от местонахождения главнейших городов того времени — Александрии, Родоса, Афин, Рима, Массалии, Византии. Там имелись ученые, которые могли выверять часы. По главным городам определялось время в провинции. Тогда также были в употреблении универсальные солнечные часы, устроенные для всех широт. Из универсальных часов римской эпохи до нас дошли два экземпляра. Один из них найден в Риме и относится к 250— 300 гг. н. э. (рис. 32). Квадрант часов мог быть ориентирован в плоскости, параллельной плоскости видимого движения Солнца, т. е. соответственно наклону Солнца в эклиптике по отношению к экватору в данное время года и в любом месте. На обратной стороне круглого диска — циферблата — обозначены 16 провинций (среди них город Анкона, где, очевидно, часы были изготовлены) с указанием их географических широт. На циферблате вверху (на вертикальном меридиане) находится колышек С, предназначенный для гномона. В середине круга на сквозном шипе устроена треугольная линейка б и на ее изогнутой гипотенузе сделано шесть засечек (часовые метки). Три диаметра, расходящиеся направо и налево, представляют: средний — равноденствие, крайние — оба солнцестояния (21 декабря и 21 июля). Угол по обе стороны равноденственной линии равен или должен равняться 24° (древние вычисляли эклиптику равной 23°42′ круглым счетом). По свидетельству Дильса, двойное деление на левой стороне диска до сих пор еще недостаточно выявлено.

Другим таким же типом солнечных часов, но более сложного устройства являются дорожные часы из Cret-Chatelardi (Луара) (рис. 33). Они дошли до нас не вполне сохранившимися. Поэтому в их устройстве многое остается неясным. Их циферблат — бронзовый диск—по краю разделен на четыре квадранта, один из которых делится еще на три сектора по 30° каждый. На центральном секторе нанесены деления через каждые 10°, поскольку часы предназначены для применения в широтах 30, 40, 50.и 60°. На рис. 33, а можно видеть линию равноденствия, проведенную через центр диска. По обе стороны от нее отмечено склонение Солнца от экватора к северу или к югу при совпадении с каждым знаком зодиака; внешние знаки отмечены буквами VIII K.IVL, XIII KIAN т. е. восьмой день до первого июля и января (24 июля и 25 декабря). От линии равноденствия проведена другая линия под прямым углом к ней ‘(от центра к периферической части).

Рис. 32. Дорожные универсальные   солнечные   часы из Рима
а — лицевая сторона, б — линейка, в — обратная сторона

Рис. 33. Дорожные универсальные солнечные часы из Cret-Chatelardi
а — лицевая сторона,   б — обратная сторона, в — линейка; г — общий  вид

Рис. 34. Дорожные часы из Форбаха

Выступающий прямоугольный гномон и треугольная линейка с пятью линиями, проведенными на изогнутой стороне, стоят под прямым углом к диску. Оба они насажены «а толстый штифт (рис. 33, а и в). Часовые линии не пронумерованы.

Для пользования этим прибором необходимо прежде всего установить линейку с выступом против широты места, а гномон— соответственно времени года.

Когда все на циферблате установлено, как должно быть, часы подвешивали на шнур, привязанный к петле, и поворачивали, пока тень гномона не падала на часовой круг. Число часовых линий, не находящихся в тени, показывало число часов до и после полудня (до 6 часов). Плоскость горизонтально расположенного диска была ориентирована с севера на юг, так что прибором можно было пользоваться и как компасом. Для пользования часами ранним утром или поздно вечером требовалось изменить расположение всех элементов. На обратной стороне циферблата (рис. 33, б) перечислены шестнадцать пунктов с указанием широт.

Дорожные часы из Форбаха (рис. 34) хотя и не могут быть причислены к универсальным солнечным часам, но как часы специального назначения заслуживают упоминания.

Семь радиусов на круглом бронзовом диске (диаметр 52 мм), вставленном в металлическое кольцо, определяют по порядку положение Солнца от июля (CW) до января (CS) и обратно опять до летнего солнцестояния. Поскольку названия обоих месяцев IAN и IVL написаны, то нетрудно определить остальные промежуточные месяцы. Под углом в 90° от Я имелось конусообразное отверстие А, через которое попадал солнечный луч, если плоскость отвесно висящего диска совместить с направлением луча. Маленькое солнечное пятно перемещалось по внутреннему краю в порядке месяцев. Эти часы можно было подвешивать, для чего через отверстие Н пропускалась нитка.

Отметчик С показывает шестой час, считая от полудня, т. е. восход и заход Солнца. Сохранилась бронзовая линейка, которая могла вращаться вокруг центра С, Это нужно было для того, чтобы, когда солнечное пятно установится на определенном месте, перехватить его на боковую плоскость линейки. Тогда с помощью нанесенных на диск часовых линий можно определить время, помня, что С указывает восход и заход Солнца, а положение диска — полдень.

Посредством этих часов определялась высота Солнца и полюса. Допустим, что сейчас полдень и время близко к летнему солнцестоянию, тогда луч попадает через отверстие А на внутренний край кольца возле 5. Угол СAS показывает высоту Солнца в градусах. Так как Солнце в знаке Рака имеет северное склонение от экватора — 23,5° (или круглым числом, как считали древние, 24°), т,о .CAS — 24°=90°—ф (высота полюса). При равноденствиях Солнце находится в точке В, <р= ‘=90° — ZCAB, а в конце декабря оно в точке W и <р=90° — (Z-CA №+24°). Отсюда вычисляется высота полюса.

Водяные часы Ктезибия. Чтобы превратить клепсидру в постоянно действующие часы, нужно было сделать так, чтобы вода вытекала непрерывно и притом равномерно; затем нужно, чтобы клепсидра показывала различные по продолжительности летние и зимние часы. Для обеспечения постоянства давления воды в клепсидре ее нужно было заполнять только до определенного уровня. Из клепсидры вода непрерывной струей вытекала в другой сосуд. По количеству воды в нем и определялось время. В клепсидру подавалась только очищенная вода. В нижнем резервуаре имелся поплавок, который имел связь с устройством, показывающим время.

Согласно Витрувию, в первых, наиболее ранних часах Ктезибия поплавок был соединен стержнем с зубчатой рейкой, которая кинематически была связана с шестерней цилиндра: при этом цилиндр мог поворачиваться и передавать силу, необходимую для действия прибора, подающего сигналы в конце каждого часа. В первых часах Ктезибия еще не было циферблата, Фигуры, показывающие время, были, очевидно, механическими, а труба звучала от действия воздуха, как и в часах Платона.

Характеризуя творческие искания Ктезибия по созданию водяных часов, А. Г. Драхман отмечает: «Мне кажется, что историю изобретения первых водяных часов можно представить себе следующим образом. Сначала Ктезибий изобрел клепсидру с постоянным вытеканием воды и заставил ее работать иначе; затем он добавил фигуру для показания времени, после чего попытался сделать так, чтобы часы показывали местное время (сначала регулированием вытекания воды), и, когда он понял, что клапан не может работать самостоятельно, он изобрел универсальный циферблат, но тогда ему нужно было отказаться от клапана».

Водяные часы Ктезибия, на которых уже применен универсальный циферблат со шкалой, нанесенной на верхней колонне, изображены на рис. 35. Поплавок с указателем мог двигаться вдоль вертикальной шкалы, которая была приспособлена учитывать и показывать различные по продолжительности или неравные зимние и летние часы. Колонна с циферблатом была установлена на пустотелом пьедестале, скрывавшем механизм. Кривые часовые линии, начерченные на колонне для всех 24 часов, были рассчитаны так, чтобы равномерное поднятие поплавка согласовалось с неравными дневными и ночными часами в различные времена года. Для того чтобы учесть эти вариации в часах, Ктезибий проводил часовые линии по спирали вокруг колонны — цилиндрического циферблата. Последний слегка поворачивался каждый день, причем так, чтобы в зимние месяцы указатель временно двигался над той частью циферблата, где линии дневных часов были ближе друг к другу, линии ночных часов — дальше друг от друга, а в летнее время — наоборот. У подножия колонны находились два херувимчика. Левый постоянно плакал, слезы текли из его глаз и, капая в водоем, постепенно заполняли цилиндр, скрытый в пьедестале. Чтобы предохранить от износа отверстия для глаз плачущего херувимчика, они были «оправлены» драгоценными камнями.

Поршень в цилиндре поддерживал другого херувимчика. По мере того как вода постепенно заполняла цилиндр, этот херувимчик медленно приподнимался, и жезл, который он держал в руке, указывал время на циферблате. Когда наступал 24-й час, сифон приходил в действие, что быстро опорожняло цилиндр, позволяя указателю времени опуститься. Вода из сифона лилась на большое водяное колесо, которое при помощи системы шестерен слегка поворачивало колонну, чтобы привести линии часов в должное положение для измерения временных интервалов следующего дня.

В свои часы Ктезибий ввел принцип сифона, применил шестеренную передачу и шкив. Кроме того, он первый использовал «опорные детали» из драгоценных камней (в отверстиях глаз плачущего херувимчика).

По мнению Дильса, «для гномоники инженерное искусство Ктезибия, с его гениальностью и многосторонностью, сохранило свой авторитет вплоть до византийских времен. Он установил тип античных водяных часов исходя из принципа клепсидры, но, научно развив его, он создал часовой механизм большой точности, которым можно было пользоваться для астрономических наблюдений».

О водяных часах Архимеда. Карре де Во был первым автором, указавшим в 1891 г. на существование арабской рукописи, содержащей описание водяных часов, приписываемых Архимеду. Видеман и Гаузер опубликовали немецкий перевод этой рукописи под названием «Часы Архимеда и два других устройства» («Uhr des Archimedes und zwei andere Verrichtungen»). Для этого перевода они воспользовались двумя рукописями— из Парижа и Лондона.

Водяные часы, описанные в этих рукописях, имеют весьма сложное устройство со многими автоматическими приборами и с боем. Их высота около 4 м, они богато украшены. С помощью системы гидравлических колес, приводимых в действие от поплавка, поднимающегося при регулярном притоке воды, ворона каждый час выбрасывала из клюва шарик, звонко падавший в металлический таз. В верхней части часов имелись подвижные фигуры: человеческое лицо, цвет глаз которого ежечасно менялся; двенадцать пленников в цепях и палач с мечом для обезглавливания их по одному; двенадцать дверей, которые по истечении часа открывались и через них проезжали вооруженные всадники на лошадях.

Рис. 35. Водяные часы Ктезибия с передвижной стрелкой

По середине часов, между двумя горными склонами, находилось дерево. После окончания каждого часа из нор выползали две змеи. При появлении змей птицы начинали тревожно чирикать. Когда кончалась первая половина дня и наступал полдень, у подножия часов играл флейтист.

Все эти фигуры водяных часов приводились в действие в заданное время и последовательно с помощью поплавков, системы колес и опрокидывающихся сосудов. Большой поплавок, помещенный в.верхнем сосуде, приводил в движение все фигуры верхней части часов, подобно тому как это имело место в часах Ктезибия. Средняя часть часов приводилась в действие опрокидывающимся сосудом. Вода из клепсидры попадала в сосуд, сбалансированный так, что он ежечасно опрокидывался и опорожнялся в воронку, что и приводило в движение змею и птиц. Нижняя часть водяных часов содержала сосуд с сифоном, который, опорожняясь через каждые 6 часов, приводил в действие флейтиста. Эти часы могли показывать «местное» время, или время, изменяющееся в зависимости от времени года.

Следует отметить: в греческой и латинской литературе нет свидетельств, что Архимед когда-либо занимался конструированием водяных часов. Есть лишь свидетельство Карпоса, цитированное Папюсом, что Архимед написал труд из области техники: он относится к созданию им планетария, воспроизводившего строение небесной сферы. Поэтому имеется основание усомниться в принадлежности упомянутой выше рукописи действительно Архимеду. Именем Архимеда часто злоупотребляли: ему могли приписать любой технический труд более позднего времени.

Тщательный сравнительный анализ устройства часов, приписываемых Архимеду, проведенный А. Г. Драхманом, привел к выводу, что, «кроме названия, ничто не показывает, что эти часы имеют отношение к Архимеду». Драхман считает, что они являются произведением какого-то исламского изобретателя, соединившего детали из разных источников, одна из которых несомненно взята у Филона, другая, по-видимому,— у Герона.

В рассматриваемый нами период были изготовлены и карманные водяные часы, пользуясь которыми Герофил (III в. до н. э.), один из замечательнейших врачей того времени, измерял пульс больных лихорадкой. В научных открытиях астронома Гиппарха большую роль сыграло изобретение плоскошарной астролябии, значительно облегчившей наблюдение за звездами и определение ночных часов.

Часы были важнейшим прибором, созданным и получившим широкое практическое применение в античном обществе. Они сыграли огромную роль и в античной механике. Часы дополнялись разнообразными фигурами, производившими то или иное действие и вызывая восхищение зрителей. Тогда в большом по. чете было изготовление автоматов-диковинок: летающий деревянный голубь Архистоса Тарейского; орел, о котором писал Павзаний; улитка Димитрия Фалерского; человек Птолемея Филадельфа и т. д.

Таким образом, автоматы и часы как бы дополняли друг друга.

Водяные часы после Ктезибия. В отличие от вавилонской астрономии, основанной на арифметических исчислениях, греческая астрономия с самого начала носила геометрический и механический характер. Об этом свидетельствует круговая орбита Анаксимандра, концентрическая сфера Евдокса, экцентрики и эпициклы Аполлония и Птолемея. Неотъемлемой частью греческой астрономии были механические аналогии.

Примерно в III в. до н. э. начинается новый период развития греческой астрономии. Гиппархом и другими учеными были сделаны точные наблюдения над положением небесных тел и произведены сравнения этих данных с данными ранних вавилонских и греческих наблюдений. Теории Аполлония и Птолемея имели в виду дать точное исчисление положения планет посредством эпициклов и эксцентрических кругов.

Гномоника, как основа для конструирования солнечных и водяных часов, всегда находилась в связи с развитием астрономии. Особенно явственно видно влияние достижений астрономии эллинистического периода на создание астрономических водяных часов весьма сложного устройства. Они были основаны на использовании стереографической проекции, как и при создании астролябии. Их описание содержится в IX книге «Архитектуры» Витрувия, а реконструкция часов была выполнена уже в наше время Ремом.

Разобраться в устройстве этих сложных часов стало возможным после того, как были найдены обломки их циферблата в Зальцбурге. По заднему кружку с изображением созвездий Рем установил сходство описанных Витрувием часов, показывающих восход, с зальцбургскими, после чего уже было нетрудно реконструировать весь механизм.

Эти часы, получившие название апохорических, дают блестящее решение проблемы создания равномерного движения, показывающего неравные часы. В них сочетается глубина знаний их конструктора с простотой устройства. Звезды движутся с постоянной скоростью, то же делает и диск. Солнце же своим движением вызывает увеличение или уменьшение продолжительности дня в течение года. Передвигая Солнце по маленькому небу, воспроизводимому в этих часах, можно было получить часы дня, изменяющегося из месяца в месяц по своей продолжительности.

«Мы не знаем,— пишет Драхман,— кто изобрел эти часы, но мы знаем имя человека, который мог их сделать,— Гиппарха. Он знал, как использовать аналемму, он изучал проекцию звездных карт, интересовался длиной года, временем восхода и заката Солнца и другими вопросами, связанными с устройством небесного механизма. Нет точных доказательств, что он изобрел эти часы, но это очень вероятно».

Зальцбургские астрономические часы. Во время земляных работ около Зальцбурга в 1897 г. был найден фрагмент бронзового диска, украшенного гравюрами; считают, что это часть астрономических водяных часов римских времен. Этот в высшей степени интересный экспонат, хранящийся в Каролино-Августиновском музее в Зальцбурге, имеет форму сектора, оба радиуса которого равны 42 см, а хорда—50 см; его толщина 3 мм, вес 5,5 кг (рис. 36). В центральной точке диска и у середины одного из радиусов есть следы двух отверстий диаметром около 35 мм, а по внешнему краю, угловая длина которого соответствует 85°, можно различить следы 45 маленьких отверстий. На поверхности выгравировано несколько знаков, изображающих созвездие Андромеды, Персея и Возничего, а около края — знаки Рыбы, Овена, Тельца, Близнецов; звезд нет. На обороте— названия знаков зодиака и соответствующие месяцы, написанные по краям по латыни. Можно предположить, что диск должен был иметь диаметр около 1,20 м, а на внешней полосе, которой теперь нет, были нанесены дни (даты). По форме букв и по исполнению гравюр предполагают, что этот предмет относится ко времени между I в. до н. э. и III в, н. э.

Обломок диска стал предметом исследований—в итоге было установлено, что он выполнен в точном соответствии с астрономическими клепсидрами, описание которых содержится в труде Витрувия «Архитектура» (кн. IX). Основываясь на этом описании и на гравюрах, обнаруженных на зальцбургском обломке, удалось восстановить конструкцию и механизм древних часов (рис. 38).

В резервуары а и b, соединенные трубкой с, вода поступает по каплям; поплавок поднимается. Веревочка, одним концом соединенная с поплавком, а другим — с мешочком с песком, навита вокруг оси е так, чтобы сообщать ей вращательное движение, скорость которого зависит от количества воды, за день проходящей через резервуар а.

На конце оси е установлен диск f, служащий циферблатом, а за ним — круглый экран g, имеющий часовые деления.

Предмет, найденный в Зальцбурге (на рис. 38, а изображен штрихами), должен быть частью диска k, представляющего небесную сферу; он соединялся с диском f и описывал вместе с ним оборот в один звездный день (около 23 ч 56 мин вокруг земного полюса h). Точка i представляет собой полюс эклиптики, вокруг которого Солнце описывает видимый оборот в один тропический год, а расстояние от точки i до земного полюса h рассчитано по высоте полюса над горизонтом места.

Чтобы воспроизвести видимое дневное и годичное движение Солнца, в одном из отверстий, сделанных на дуге круга обломка, соответствующей эклиптике, помещали золоченый шарик. А так как весь круг имел 182 отверстия, нужно было переме-щать шарик каждые два или три дня на одно отверстие назад. Благодаря этому временной интервал между двумя последовательными кульминациями оказывался продленным почти на 4 минуты, что давало дневному обороту его нормальную величину— 24 часа. В момент летнего солнцестояния шарик находился в точке l, тогда дневной путь совершался по самой маленькой из концентрических окружностей экрана g, соответствующего тропику Рака; при зимнем солнцестоянии он находился в точке т и описывал свой дневной путь по самой большой из концентрических окружностей экрана g.

На рис. 37, а, представляющем стереографическую проекцию небесной сферы, окружность п изображает дневное движение Солнца при пересечении им экватора (моменты равноденствий), в то время как четыре другие концентрические окружности, обозначенные пунктиром, соответствуют дневному движению Солнца, когда оно пересекает восемь других знаков зодиака.

При равноденствиях золоченый шарик помещался в одну из двух точек пересечения эклиптики с экватором. 12 положений Солнца на эклиптике при прохождении им 12 знаков зодиака изображены 12 точками пересечения эклиптики с радиусами, идущими из полюса h и отстоящими друг от друга на 30°.

Экран g состоял из двух металлических окружностей, диаметры которых соответствуют положениям золоченого шарика, когда он находится в точках l и т в моменты двух солнцестояний. Эти окружности были соединены серией металлических треугольников (см. рис. 38, б), из которых один rr пересекал весь экран, представляя собой горизонт Зальцбурга. В то время как 22 других соответствовали: одни — часам дня, другие —часам ночи. Протяженность этих линий получена с учетом широты места, для которого данные часы были предназначены, и с учетом продолжительности светлого дня в моменты прохождения Солнцем 12 знаков зодиака. При условии, что движение оборота диска соответствовало бы точно звездному дню, создавалась возможность наблюдать по этим часам все часы дня и ночи, время восхода, захода и кульминации Солнца и созвездий, так же как и положение Солнца в зодиаке.

Принимая во внимание весьма значительные размеры, которые должен был иметь этот инструмент, можно предположить, что он был предназначен для общественного пользования и установлен на одной из площадей Зальцбурга. Насколько нам известно, описанный обломок представляет собой единственную деталь античных часов подобного рода. Тем более досадно, что последующие раскопки, произведенные в Зальцбурге, не дали результатов.

Водяные часы Древнего Рима. Первые водяные часы в Риме устроил Сципион Назика в 159 г. до н. э. Помпеи имел водяные часы, которые славились богатым украшением из золота и драгоценных камней. 

Рис. 36 Обломок зальцбургских астрономических водяных часов, найденных в 1897 г.

Рис. 37. Модель зальцбургских водяных астрономических часов

Рис. 38. Стереографическая проекция небесной сферы  на циферблате зальц­бургских астрономических часов
а — циферблат часов; б — цифровые деления

Одни из таких водяных часов —часы со стрелкой и циферблатом описывает Витрувий (рис. 39). В сосуд ABCD из резервуара поступает вода, регулируемая по временам года. В сосуде находится поплавок Е, с которым соединена штанга EF, имеющая зубцы в верхней части. Эти зубцы приводят в движение зубчатое колесо G, к которому присоединена стрелка Н. Штанга за каждый час поднимается на один зубец и поворачивает зубчатое колесо и стрелку на одно деление. За день, от восхода Солнца и до захода, стрелка проходит весь циферблат от I до XII. В случае необходимости стрелку можно было установить на ночь.

В Риме часы были очень распространены; на пиру Трималхиона, описываемом римским писателем I в. н. э. Петронием (время правления Нерона), говорят о них, как о чем-то обыкновенном. Трималхион советует своим приближенным поставить после его смерти «в середине (погребальной урны. — В. П.) — часы, так чтобы каждый, кто пожелает узнать, который час, волей-неволей прочел мое имя».

Для измерения равных отрез Рис. 39. Римские водяные часыков времени применяли обыкновенную клепсидру (например, в суде, в лагере). По количеству воды, вытекшей из клепсидры, определяли одинаковые промежутки времени. Так, Плиний Старший говорит о 16 (по другому источнику — о 24) клепсидрах, из которых вода вытекала в продолжение пяти часов. Чтобы избавить себя от труда смотреть на солнечные часы, водяные или песочные, богатые римляне возлагали эти обязанности на особого служителя, провозглашавшего во всеуслышание: «Теперь такой-то час!». 

Рис. 39. Римские водяные часы