Развитие гномоники, установки гномонов и стационарных солнечных часов. Герберт (папа Сильверст II) в X в. одним из первых в Западной Европе стал проявлять интерес к гномонике. Он был основательно знаком с трудами Боэция по астрономии и геометрии, где имелись описания солнечных и водяных часов. Он, кроме того, познакомил современников с устройством и применением астролябии и написал трактат по геометрии, в кото ром давал правила для устройства солнечных часов. Значение трудов Герберта было по достоинству оценено позже, когда в Западной Европе стала развиваться научная мысль.

Арабская наука и культура начали проникать в Западную Европу из Сицилии и Испании. Их распространению особенно способствовал Фридрих II Гогенштауфен (1215—1250). Один из современников называет его «мудрейшим из людей, сведущим в науках, знающим разные науки, опытным мастером во всех механических искусствах». Центром культурной жизни того времени была столица Сицилии Палермо. Распространению арабской науки способствовали также студенты, учившиеся в университетах Кордовы, Толедо, Севильи и Гренады. Когда наука у арабов в начале XIII в. стала испытывать застой, Европа уже была знакома с медициной, математикой и астрономией.

Арабская астрономия и гномоника стали известны Западной Европе в XII в. после перевода на латинский язык астрономических таблиц и трактатов арабских ученых . «Мамуновские» астрономические таблицы очень рано попали на Запад благодаря переводу на латинский язык трактата Альфергани. В XII в. он был дважды переведен на латинский язык, а в XIII в.—и на все европейские. «Сабиев Зидж» ал-Баттани, трактующий все вопросы астрономии и гномоники, был переведен в 1140 г. Платоном из Тиволи.

Важную роль посредника между Востоком и Западом, кроме этих переводов, сыграли «Толедские таблицы», редактированные ал-Зеркали в XI в. Они были переведены на латинский язык Герардом Кремонтским в XII в. В Западной Европе этот пере вод был распространен более чем в пятидесяти экземплярах. Особенное значение «Толедские таблицы» имели потому, что по служили основой для разработки в XIII в. так называемых «Альфонсовых астрономических таблиц».

Альфонс X Кастильский, подражая примеру арабских властителей, созвал к своему двору мавританских, иудейских и христианских астрономов и с их помощью создал названные астрономические таблицы. В то же время были переведены многочисленные сочинения арабских ученых, которые удалось использовать для создания под руководством того же Альфонса Кастильского книги под названием «Libros del saber astronomie». Этот труд имел большое значение для ознакомления Запада с арабской гномоникой; там приведено описание устройства не только астрономических инструментов, но и основных типов солнечных и водяных часов. «Альфонсовы таблицы» стали основой астрономической науки Запада; после этого непосредственное воздействие арабов на развитие астрономии и гномоники Западной Европы прекратилось. Начиная с XIII в. центры развития арабской учености на Иберийском полуострове вошли в орбиту влияния Западной Европы. В 1236 г. пала Кордова, а в 1248 г. — Севилья. В середине XIII в. у арабов в Европе оставалась только Гренада.

Альфонс Кастильский был младшим современником, англичанина Сакробоско (Джон Голливуд, умер в 1256 г.). Последний являлся автором «Трактата о планетном круге», где собраны все геометрические сведения, необходимые для изучения астрономии, Труд Сакробоско долгое время был руководством для преподавания астрономии в университетах.

В XIV в.. ввиду враждебного отношения римской церкви к светской науке, прогресс научной мысли стал невозможен без преодоления власти церкви над умами. Со временем это было подготовлено развитием в итальянских городах (Пиза, Флоренция, Венеция и Генуя) хозяйственной жизни на капиталистической основе. Здесь раньше, чем в остальной Европе, появляется богатая городская буржуазия, а вместе с тем стала складываться буржуазная идеология.

Усилению интереса к античной древности и ее науке способствовали греческие ученые, прибывшие в Италию в 1453 г. после падения Константинополя. Они познакомили ЕВРОПУ с многочисленными научными греческими рукописями, в том числе с трудами Архимеда, неизвестными до того европейцам или известными только по переводу с арабских рукописей. Таким образом, через византийцев греческая наука в еще большей мере входит в научный оборот Европы, в том числе —в Германии и Англии.

Знакомство с трудами греческих ученых как в подлинниках, так и в переводах на латинский язык способствовало возбуждению в Европе интереса к науке, и в частности к гномонике, что было вызвано переходом в конце XIV в. на новый счет времени, основанный на равных ночных и дневных часах. Возникла потребность приспособить устройство солнечных часов к этому счету времени. Развитию гномоники в этом направлении способствовал перевод на латинский язык руководства по гномонике Абуль Хасана. Последний был, как мы помним, пионером в раз работке теории и практики создания солнечных часов, ориентированных на измерение равных часов. Работы этого арабского ученого XIII в. были хорошо известны в Западной Европе.

Развитие гномоники в Западной Европе в XV—XVI вв. и в последующее время продолжало находиться в тесной связи с астрономией: центром ее развития в XV в. становится Германия. Она дала первого выдающегося астронома Георга Пурбаха (1423—1462). Он известен как автор сочинения «Теоретика планет» («Teoricae novial planetarum»), составившего продолжение сферы Сакробоско. «Теоретика планет» Пурбаха стала применяться в качестве руководства в университетском преподавании вместо долго употреблявшегося руководства Сакробоско. Пур- бах начал закладывать фундамент новой гномоники и тригонометрии. После его смерти работа была завершена его учеником Региомонтаном (Иоганн Мюллер, 1436—1476). Региомонтан создал гномонику, основанную на использовании выводов тригонометрии, разработкой которой он усиленно занимался.

Изучая труды ал-Баттани, Региомонтан натолкнулся на решение одной задачи, относящейся к вычислению азимута Солнца по его склонению, по высоте полюса, иначе говоря, к вычислению угла по трем сторонам сферического треугольника. Ал-Баттани воспользовался для этого теоремой косинусов, которая внешне у него имела несколько иное выражение, чем теперь.

Теоремой косинусов, как известно, пользовались многие арабские ученые, но они не придавали ей того значения, какого она заслуживала. Только Региомонтан через четыре столетия смог по достоинству оценить эту теорему, которую он назвал «теоремой Альбатегния» (латинизированное ал-Баттани) и в словес ном виде придал ей современное выражение:

cos a = cosb cosc + sinb sinс cosА.

Региомонтана можно считать основоположником современной тригонометрии. Сочинение его «Пять книг о треугольниках всех видов» («De Iruangulis oranirnodis libri quinque»), напечатайное после смерти автора в 1553 г., является наиболее полным трактатом по плоской и сферической тригонометрии.

Рис. 59. Солнечные часы типа квадранта Региомонтана

Воспользовавшись «теоремой Альбатегния», Региомонтан создал солнечные часы универсального типа («солнечный квадрант», рис. 59). Посредством этого квадранта, пользуясь свойством равенства часовых углов при равных высотах Солнца, определяется высота Солнца, соответствующая тому или иному времени.

Дуги больших кругов, перпендикулярные к эклиптике и делящие на части Зодиак, разделены на часы по изменению высоты Солнца. Порядок размещения этих дуг произволен: так, можно дугу Козерога наложить на дугу Рака, но у всех у них один и тот же центр. Дуги имеют неравную длину для зимы и лета, поскольку суточные параллели с удалением от экватора все более и более наклоняются к горизонту, вследствие чего нарушается равенство дней и ночей. Если через все точки различных дуг, соответствующих одному и тому же часу, провести кривую (часовую линию), то она своей формой будет напоминать латинское S.

Региомонтан совместно с Беренгардом Вальтером организовал в Нюрнберге изготовление астрономических инструментов, в том числе солнечных часов. Благодаря их усилиям изготовление солнечных часов превратилось в специальную отрасль промышленности Нюрнберга. Это один из ранних примеров плодотворного сочетания промышленной практики с достижениями науки, в данном случае — с достижениями гномоники.

По справедливому мнению П. Таннери, «важное значение трудов Пурбаха и Региомонтана заставляет квалифицировать их как действительно гениальных ученых, достойных предшественников Тихо Браге и Кеплера».

Под влиянием Региомонтана развил свою деятельность по конструированию и созданию астрономических приборов и солнечных часов и чешский ученый Мартин

Былица. Он родился в 1434 г., а в 1459 г. стал магистром. В 1463 г. в Падуе он познакомился с Региомонтаном. Региомонтан и Былица были в числе первых ученых, приглашенных в университет.

Былица был менее эрудированный ученый, чем Региомонтан, но он сумел разработать и осуществить многие из научных идей Региомонтана. Последний в 1471 г. был вынужден уехать из Братиславы обратно в Нюрнберг.
Былица вместе с механиком Иоганном Дорном, доминиканским монахом из Вены, изготовил таркветум, квадрант, астролябию, «жезл Якоби», а кроме того,— свыше пятидесяти солнечных кольцевых часов. Позднее, уже без помощи Дорна, он изготовил большую астролябию, большой латунный глобус и не сколько настенных (вертикальных) солнечных часов.

После смерти Региомонтана в Нюрнберге работала целая плеяда ученых, и в первой половине XVI в. немецкие ученые стали занимать первое место среди астрономов и гномоников.

Скальтетус (Бартоломей Шульц) в предисловии к своей работе «Gnomonika de Solaris» (1572) дает очерк истории гномоники. Здесь отмечается, что работы по гномонике Региомонтана были продолжены профессором Венского университета Иоганном Стабиусом (из Баварии). По свидетельству историка математики Монтюкла, Стабиус явился «одним из первых творцов новой гномоники» вместе с Андреем Стибориусом — другим профессором того же университета. С конца XV в. Венский университет достиг значительных успехов в преподавании математических наук и поддерживал живой контакт с нюрнбергским ученым Иоганном Вернером. Иоганн Стабиус (умер в 1522 г.)—автор звездной карты, исполненной Дюрером. Он также составил руководство по изготовлению сферических, вогнутых, колоколообразных, пирамидальных, кольцевых и других форм солнечных часов.

Работы Стабиуса, Стибориуса и Вернера по гномонике не появились в печати. Под непосредственным влиянием этих венских и нюрнбергских ученых создавались труды по гномонике швейцарца Себастиана Мюнстера (1489—1522) —гебраиста и космографа, Петра Апиана — математика Карла V и профессо ра в Инголыптате, Геммы Фрезиуса, Георга Горт Мана, Андрея Шонера из Нюрнберга и т. д. В их работах имеются ссылки на работу Стабиуса «De solares horologis orontius (Oronce fine)».

Петр Апиан в своей «Книге инструментов» (Ингольштат, 1533) приводит описание универсального квадранта, но с другим расположением Зодиака, чем у Региомонтана. Андрей Шон’ер в 1562 г. в Нюрнберге издает трактат «Солнечные часы», где так же содержится описание универсального квадранта, но способ конструирования, предлагаемый им, мало удобен. Все эти квадранты имели равные часовые линии.

«Благодаря этим и другим ученым наука гномоники,— пишет Скальтетус,— в течение века была доведена до большого совершенства».

Альбрехт Дюрер (1471 —1528), отдавая дань времени, тоже уделял внимание гномонике, о чем свидетельствует третья книга его сочинения по геометрии. Там автор говорит о линиях, которые могут быть проведены на поверхностях некоторых тел —• колонн, пирамид, и о построении солнечных часов. На гравюре
«Меланхолия» Дюрер изобразил солнечные, песочные часы и колокол («металла звон»), возвещающий о конце дня. В этой гравюре нашло выражение сильное, но мрачное и причудливое воображение художника.

В XVI в. можно отметить плодотворное влияние друг на друга итальянских и немецких ученых-гномоников. Наука и искусство Германии первой половины XVI в. стимул к развитию по лучили из Италии. «Комментарии» Барбаро к IX главе «Архитек туры» Витрувия — любопытный образец обратного влияния немецкой гномоники на итальянскую. Барбаро взял немало у Альб рехта Дюрера, у нюрнбергского математика Вернера, а также из труда по гномонике Себастьяна Мюнстера, впервые напечатанного в 1531 г. Первое издание «Комментариев» Барбаро по явилось в 1576 г.

Особый интерес представляет способ конструирования солнечных часов, найденный Ригодом и известный под названием «Аналемма». Солнечные часы, основанные на этом принципе, являются по существу азимутальными. Так как азимут Солнца различен в различные дни года для одного и того же часа, то нельзя употреблять теневую линию в качестве указателя часов. Но это становится возможным, если гномон изо дня в день переставлять, пользуясь уравнение где А — азимут, определяемый по данному уравнению из астрономического треугольника; т — угол между меридианом и на правлением тени.-

Это уравнение применительно к азимутальным часам выводится так, чтобы часовые пункты были распределены на одном эллипсе и гномон передвигался по малой оси, лежащей на полу денной линии.

Теория устройства и применения этих часов была дана Валезардом в его «Трактате о производстве, внешнем виде, конструкции и применении аналемматических солнечных часов» (Париж, 1644). Менее детально теорию этих часов дает Самуил Фостер в трактате «Эллиптическая и азимутальная хорологиография» (Лондон, 1654).

Азимутальные часы соединяют с горизонтальными полярными часами; эти сдвоенные часы можно устанавливать по полу денной линии без помощи магнитной стрелки и вообще без знания местного меридиана. Зависимость изменения часового угла от изменения азимута Солнца для каждого отдельного часа определяется дифференциальным отношением dt/dA; только при т = 0 они становятся равными друг другу.

Наилучшей разновидностью азимутальных часов являются магнитные солнечные часы. Их устанавливают на горизонталь ном основании так, чтобы тень гномона падала на полуденную линию часов, с которой совмещалась магнитная стрелка и показывала правильное время, так как гномон, дающий тень, пере двигался по оси, лежащей на полуденной линии.

С XVI в. в Западной Европе начинается увлечение гномоникой и установкой солнечных часов в зданиях общественного значения, в кафедральных соборах и т. д. От этого периода сохранилось несколько солнечных часов (в церквах, на общественных зданиях, в музеях).

До сих пор показывают относящиеся к этому периоду солнечные часы с двухсторонним циферблатом в церквах Нормандии, на которых часы обозначены арабскими цифрами. Испанский живописец XVI в. Мартин Галлиндер с увлечением занимался гномоникой. Он создал солнечные часы для картезианского монастыря. Он был монахом этого монастыря (умер в 1627 г.). Известный часовщик XVI столетия Турриани сделал и установил солнечные часы в личном парке Карла V в монастыре св. Юста, куда в конце бурной жизни император удалился вместе со своим часовщиком.

В Шотландии (вскоре после 1500 г.) солнечные часы были установлены во вновь созданном королевском колледже; к 1505 г. относятся данные об установке солнечных часов в самой Англии. Развитию в Англии интереса к гномонике и к созданию солнечных часов способствовали появившиеся здесь немецкие математики, прежде всего Николай Кратшер из Баварии, которого в Англии называли «изобретателем королевских часов». Его деятельность в Англии началась в 1517 г. в царствование Генри ха VIII. Рукописная работа Кратшера («De Horologius») сохранилась до нашего времени в одной из библиотек Англии. В ней указывается, что существует несколько направлений в искусстве создания солнечных часов и делается ссылка на старинную книгу, находящуюся в картезианском монастыре, откуда сам автор почерпнул немало знаний по гномонике.

Первая печатная книга по гномонике была опубликована в Лондоне в 1593 г. под названием: «Горолографика, искусство черчения и как обучаться совершенному способу изготовления циферблатов [часов] на любой плоскости… как на них наносить 12 знаков, изображающих неравные часы…».

В течение XVI столетия и позже в Англии стали также изготовлять солнечные часы, которые уже не только прикреплялись к зданиям или строениям, а могли устанавливаться отдельно. Их конструкция была весьма разнообразна, часто она отражала возврат к ранним античным типам часов. В камнях выдалбливали полости и наносили часовые линии, на которые и падала тень от гномона. Циферблаты с полостями, высеченными в камне, стали так варьировать по форме, что в результате появились циферблаты, неизвестные древней гномонике: полусферические, в форме сердца, цилиндрические, прямоугольные, с косым на клоном, которые образовывались в камнях, имеющих горизонтальные, вертикальные плоскости и т. д., что разнообразило фор мы солнечных часов. Создавая комбинации полостей, высеченных в камнях, с различными плоскостями, стремились так усовершенствовать солнечные часы, чтобы они были не только хорошим инструментом для измерения времени, но и предметом украшения. Кроме того, они вызывали широкий интерес к изучению гномоники. Устанавливая их во дворцах, садах, на площадях и скверах, стремились вписывать их в местную архитектуру. Появление этих монументальных солнечных часов было обусловлено культурой Ренессанса.

На рис. 60 можно видеть солнечные часы, созданные Николаем Кратшером для университетского парка в Оксфорде, вероятно между 1520—1530 гг.

В эпоху Возрождения и позже вошло в обычай устанавливать на стенах кафедральных соборов и других публичных зданий вертикальные солнечные часы с наклонным центральным стержнем (гномоном). В 1582 г. они были установлены в портале Шартрского кафедрального собора (Франция). Циферблат этих часов начерчен на полукруглой каменной плите, удерживаемой ангелом, полным величия и достоинства византийских фигур (рис. 61).

Не менее величественна фигура юноши, держащего полукруглую каменную плиту с начерченным на ней циферблатом вертикальных солнечных часов, которые находятся в портале Страсбургского собора (рис. 62).

Циферблаты солнечных часов полукруглой формы с часовыми линиями, расходящимися в виде лучей от центрального гномона, весьма типичны для средних веков; надо полагать, что эта традиция идет из Византии. Весьма интересным свидетельством влияния Византии на устройство солнечных часов являются часы с циферблатом полукруглой формы, установленные в 1607 г. на церковном дворе Бьюкастле в Кумберланде, недалеко от шотландской границы. Этот циферблат напоминает описанные нами орхаменские и геркуланумские циферблаты. На рис. 63 можно видеть эту величественную колонну 4,42 м высотой, над которой раньше возвышался крест высотой 76,2 см. Стороны колонн по крыты скульптурными изображениями и орнаментом, изобличающими их родство с византийским искусством.

С начала XVI в. и позднее солнечные часы, устанавливаемые на общественных зданиях, на кафедральных соборах, были уже приспособлены к учету равных часов при помощи гномона, поставленного параллельно земной оси. Одни из таких часов, установленные на стене общественного здания и относящиеся к 1695 г., показаны на рис. 64.

Рис. 60. Солнечные часы, устроенные Кратшерот в одном из парков Лондона

Рис. 61. Солнечные часы на кафедральном соборе в Шартре

Рис. 62. Солнечные часы, между двумя колоннами в Страсбургском соборе

Солнечные часы были распространены не только в Западной Европе, но и в России; их устанавливали на домах, в монастыр ских дворах, на дорогах. Так, например, сохранились солнечные часы в Москве на здании Историко-архивного института (улица 25 Октября), во дворе бывшего Новодевичьего монастыря, в му зее-усадьбе Коломенском, в пригородах Ленинграда, на старой дороге из Ленинграда в Москву и т. д.

В XVI—XVIII столетиях и позже в Италии и в других странах Западной Европы занимались устройством в кафедральных соборах гномона для показания полуденной линии. В соборе одного монастыря такой гномон был установлен даже в 1829 г. Описание его сохранилось.

Рис. 63. Колонна солнечных часов на церковном дворе Бьюкастле

Рис. 64. Образец вертикальных солнечных часов XVII в. (Франция)

В верхней части одного из незастекленных окон монастыря, примерно в 2—3 м над полом, был установлен кусок камня, в котором имелось круглое отверстие диаметром приблизительно в 2,5 см с тонкими краями. Когда наступал полдень, свет Солнца проникал через это отверстие и оставлял за собой яркое круглое пятно либо на полу (в середине лета), либо на противоположной стене, когда Солнце низко (во время зимнего солнце стояния). Наблюдая время первого соприкосновения круглого пятна света с меридианной линией, а также время последнего касания и взяв среднее, можно определить время полудня с точностью до одной секунды.

Самый большой гномон, который можно видеть и теперь, был установлен на куполе Флорентийского собора в 1467 г. Павлом Тосканским. Отверстие было сделано на высоте 90 м над основанием собора. В 1502 г. был установлен гномон на южной стене церкви св. Лаврентия в Нюрнберге Иоганном Стабиусом, при чем помогал советами Иоганн Вернер, с которым Стабиус поддерживал дружескую и научную переписку. 19-метровый гномон устроил в 1636 г. Гассенди в марсельской церкви. Игнатий Данти сделал гномон высотой 25 м в Болонье в церкви св. Петрония. В 1653 г. эта церковь была перестроена Джиованни Франческо Кассини. Бианчини построил в домовой церкви в Риме два пре красных гномона в 21 и 25 м. Сулли и Лемонье в Париже устроили гномон в 26 м в церкви св. Сульпиция. В 1786 г. астрономами Цезарем и Рожжио гномон был установлен в соборе Милана.

В старинных обсерваториях гномоны еще встречаются, но в новое время ими уже не стали пользоваться, поскольку они не обеспечивают той точности определения времени полудня, какая достигается при помощи других инструментов.

Портативные (переносные) солнечные часы. Нет сомнения, что стационарные, неподвижно установленные солнечные часы были созданы на несколько веков раньше, чем портативные, при годные для переноски. Создание последнего типа часов представляло большие технические трудности, чем создание простых солнечных часов; их маленький размер требовал определенной аккуратности в разметке и в выполнении самой конструкции, а портативность приводила к проблемам, которые не возникали со стационарными часами, твердо закрепленными по отношению к меридиану и к горизонтальной плоскости.

Самыми ранними типами портативных солнечных часов являются «высотные», т. е. такие часы, которые определяли время не по направлению тени, а по ее длине, или, что то же самое, по изменению высот Солнца. В этом случае не требовалось определять направление меридиана, а стало быть, и ориентировки при бора до его применения. Портативные солнечные часы, ориентированные на определение времени не по длине тени, а по изменению направления тени, получили распространение в Западной Европе только после того, как она перешла на исчисление времени по равноденственным часам и вошел во всеобщее употребление компас.

Наиболее ранние известные нам часы с компасом относятся к 1451 г.; они хранятся в музее Фердинанда в Инсбруке (рис.65). Они интересны особенно тем, что являются первыми из дошедших до нас часами, в которых гномон поставлен параллельно земной оси, хотя есть сведения, что такие же часы изготовлялись уже и в более ранние времена арабами и египтянами. При этой конструкции часовой циферблат пригоден для определения равновеликих часов во все времена года. Большинство позднейших солнечных часов с компасом имели гномон, установленный та ким образом, чтобы они были либо «универсальными», т. е. регулируемыми для отсчетов в любой широте, либо обладали регулировочным механизмом для использования в разных местах одной и той же страны.

Рис. 65. Солнечные часы с компасом из музея в Инсбруке

Приблизительно с 1500 г. в Европе пробудился интерес к со зданию солнечных часов, которые могли бы показывать равные по длительности часы. В тот период механические часы (настольные и карманные) стоили еще дорого и не могли получить широкого применения. Поэтому из всех приборов для измерения времени солнечные часы были наиболее доступны. Много изобретательности было проявлено в изготовлении переносных солнечных часов, т. е. таких, которые человек мог легко сложить и пере нести. Сравнительно сложные устройства включали шестеренки, при помощи которых время могло быть отсчитано на отдельных циферблатах в часах и в минутах. Понятие о том, насколько были разнообразны формы переносных солнечных часов, можно получить, ознакомившись с разнообразными и многочисленными музейными коллекциями, но даже музеи не включают всего разнообразия типов солнечных часов, бытовавших в Западной Европе.

В течение XVII—XVIII вв. солнечные часы продолжали еще применяться, но, поскольку механические карманные и домашние часы стали более многочисленными и удешевились, применение солнечных часов начало понемногу падать, и к настоящему времени они почти вышли из употребления.

Солнечные часы показывали истинное солнечное время; для того чтобы получить среднее солнечное время из этих показаний, следует провести «уравнение» времени. До появления часов с маятником такое «уравнение» представляло чисто академический интерес, так как механические часы того времени не были достаточно точны, чтобы делать различие между истинным и средним солнечным временем. Между 1665 и 1670 гг., однако, Фламстедом была разработана таблица для «уравнения» времени, которой потом, особенно в XVIII в., стали широко пользоваться для перевода истинного солнечного в среднее солнечное и обратно. Многие солнечные и механические часы снабжались подобными таблицами. Были также созданы солнечные часы для определения среднего солнечного времени. Так, солнечные часы профессора Кука, усовершенствованные в 1925 г., при правильной установке показывают среднее солнечное время при по мощи двух стрелок, перемещающихся по обычному часовому циферблату.

Точность солнечных часов ограничена тем, что тень не бывает резко очерчена. Соответственно этому на стационарных или переносных солнечных часах с компасом, правильно ориентированных, время может быть отсчитано с точностью приблизительно в 1 мин. В переносных «высотных» солнечных часах эта точность достигается только около 6 ч утра и 6 ч вечера; около полудня высота Солнца меняется чрезвычайно медленно, точность будет значительно меньше.

Кроме солнечных часов, годных для определения времени в светлые часы дня, в Европе был известен прибор для определения ночных часов — ноктурнал (nocturnal), изобретенный в 1520 г. и применявшийся в навигационной практике до 1700 г. (рис. 66). Если смотреть на север, то звезды кажутся совершающими за одни звездные сутки полный оборот вокруг Полярной звезды. Любая данная звезда (например, звезда из ручки Большой Медведицы) может считаться часовой стрелкой, показывающей звездное время, как и на циферблате с 24-часовыми делениями.

Во время наблюдения прибор-нокгурнал держат в руке, но так, чтобы центр его находился на прямой, соединяющей глаз Е с Полярной звездой Р. Длинная ручка СА, имеющая точку опоры в центре С, поворачивается вручную до тех пор, пока не установится параллельно с «ручкой» Большой Медведицы. Звездное время отсчитывается по шкале, смонтированной на приборе.

Пользуясь заранее составленной таблицей, шкалу поворачивают до правильного положения, отвечающего данному времени года, месяцу и дню. Звездное время превращается в солнечное и может быть определено с точностью до 15 мин1 . При помощи ноктурнала полдень и полночь с приблизительной точностью
1 Звезды также могут дать среднее солнечное время на воображаемой сред ней солнечной шкале, если циферблат медленно вращать в направлении перемещения звезд в течение года могут быть зафиксированы. Широта места находится по результатам определения полудня.

Ноктурналы могли быть по устройству весьма сложными; в навигационной практике ими перестали пользоваться после распространения карманных часов.

«Высотные» портативные солнечные часы. Портативные солнечные часы, измеряющие время по изменению длины тени, на ходим уже в древнем мире. Такими часами были солнечные египетские часы (см. рис. 5—7), римские часы, выполненные в виде свиного окорока (см. рис. 32). Известно применение часов та кого типа и в Индии. Паломники, приходившие с далекого севера в священный город Бенарес, несли с собой солнечные часы- посохи (рис. 67).

Тень, отбрасываемая вершиной стерженька (гномона), показывает на размеченных гранях посоха число получасов, прошедших с восхода Солнца и после полудня. Сечение посохов восьмигранное: разметки на четырех гранях служат для определения времени в четырех соответствующих месяцах (индийские месяцы идут с половины нашего месяца до половины следующего); другие четыре грани размечены для остальных восьми месяцев; каждой грани соответствуют два равноудаленных от солнцестояния месяца.

Подобные посохи очень древнего происхождения. Когда паломник хотел узнать, который час, он отвесно подвешивал посох на шнурке, втыкал в него стерженек (гномон) и над часовыми линиями данного месяца по концу его тени отсчитывал время. В остальное время стерженек был спрятан в специально высверленном отверстии.

В Западной Европе «высотные» портативные солнечные часы имели цилиндрическую форму, поскольку их проще было изготовить. До нас дошли экземпляры таких часов, относящиеся к XIII в. Часовые линии проведены по вертикали вдоль цилиндра, а гномон расположен горизонтально над циферблатом. Эти цилиндрические часы назывались также «колоннами», «столбами» или «пастушечьими часами». Они представляли собой небольшие цилиндры из дерева или слоновой кости, заканчивавшиеся фигурной крышкой, на которой был шарнирно укреплен гномон. Когда часами пользовались, гномон поворачивали и устанавливали против деления соответствующего месяца, цилиндр ставили вертикально, кончик гномона должен был быть направлен на Солнце; падая на изогнутые часовые линии, тень показывала время. На рис. 68 даны часы этого вида, употреблявшиеся в XVI—XVII вв. во всех странах Европы. Часами такого же типа, но более простого оформления еще в конце XIX в. пользовались пастухи в Пиринеях.

На принципе устройства цилиндровых часов в 1665 г. были созданы ночные часы из бронзы (рис. 69), обратная сторона которых напоминает «окороковый» циферблат Геркуланума; от древних часов он отличается лишь тем, что гномон шарнирно укреплен в скользящей детали, что позволяет устанавливать его против нужного месяца. В римских часах эта подгонка выполнялась путем изгибания проволочного гномона.

Рис. 66. Ноктдрнал для определения ночных часов

Рис. 67. Солнечные часы-посох для палом ников

Рис. 68. Портативные цилиндрические солнечные часы

Рис. 69. Обратная сторона немецких ночных солнечных часов

Рис. 70. Немецкие солнечные часы в виде обложки блокнота

Рис. 71. Английские портативные солнечные часы в форме кольца

В XVII в. нередко изготовлялись часы в виде блокнотов (рис. 70). Циферблат был выгравирован на их золоченых бронзовых обложках. При определении времени гномон перемещался до тех пор, пока его кончик не устанавливался над соответствующей вертикальной часовой линией, затем его поворачивали так, чтобы он оказался против Солнца. Время в этом случае узнавалось по положению тени кончика стержня (гномона).

На рис. 71 показаны часы, имеющие форму кольца; небольшое отверстие, сделанное в определенной точке кольца, пропускает лучи Солнца, которые падают на часовую шкалу, нанесенную на внутренней поверхности кольца. Кольцевые солнечные часы широко использовались в Германии в XVII—XVIII вв. В них отверстие просверливалось в отдельной детали, которая пере двигалась по канавке вокруг кольца, так что ее можно было установить в месте, нужном для определения времени года. Оно указывалось буквами на внешней стороне кольца. Следующим усовершенствованием было введение «секундного» отверстия и
«секундных» делений, при этом одна половина кольца использовалась для лета, другая—для зимы. В Британском музее хранятся двое таких часов; они имеют вид обычных колец, которые носят на пальце. Одно — английской работы из бронзы с тремя постоянными отверстиями — изготовлено около 1400 г., другое — немецкой работы из золота — относится приблизительно к XVI в. Такие кольца очень редки, зато кольца диаметром от 3,7 до 6 см встречаются довольно часто.

В Лувре находится дивный портрет мюнхенского уроженца Николая Кратшера, в XVI столетии бывшего профессором астрономии и иных наук в Оксфорде, написанный Гольбейном. Кратшер изображен в черном одеянии, в черной шапочке с разрезным околышем; он сидит, окруженный приборами и чертежами, и держит в руке маленькие, кубической формы солнечные часы.

С XVI в. в Западной Европе стали входить в моду переносного типа солнечные часы. Наибольшее распространение они получают в Англии и Германии. Были часы, которые ставились на стол, были такие, что носились на цепочке.

В XVI—XVII вв. можно было встретить немало солнечных часов портативного типа, представлявших собой драгоценные изделия, изготовленные из слоновой кости, украшенные драгоценными камнями. Мода на такие часы сохранялась до середины XVIII в.

Механические наручные часы тогда были редки из-за их исключительно высокой цены, ненадежности и малой точности хода; их заменяли карманные солнечные часы. Введя их в обиход, человек как бы ухитрился «положить Солнце в свой карман».

Солнечные часы универсального типа были ориентированы на определение времени по направлению тени. Перед их использованием по назначению требовалось устанавливать их в плоскости меридиана. До появления компаса выполнять это требование было делом не легким. Поэтому образцы таких часов встречаются весьма редко. Известны лишь одни римские часы, относящиеся к 250—300 гг. до н. э. (т. е. до появления компаса) (см. рис. 33 и 34).

Солнечные часы, устроенные на этом же принципе, в Запад ной Европе встречаются довольно часто. Так, известны солнечные часы с пятью шкалами; они опирались на шарнирную нож ку, стоящую на удлиненном основании. Их можно было установить в нужное положение, не пользуясь компасом. Они показы вали один и тот же час.

На рис. 72 изображены солнечные часы немецкого изготовления, датированные 1713 г. и находящиеся теперь в Британском музее: часовые линии нанесены на окружности и продолжены так, что включают как вечерние, так и утренние часы. Ориентировка часов по отношению к времени года осуществляется путем смещения гномона. Часовой циферблат всегда остается в равноденственном положении, т. е. параллельным экватору. При пользовании циферблатом тень от самой крайней точки гномона всегда должна ложиться на центральную линию часового круга. Положение гномона должно меняться в соответствии с временем года, перемещением его вверх и вниз по плоской пластинке, на которой он закреплен. Все это делается в соответствии с календарем, выгравированным на пластинке. Чтобы можно было регулировать циферблат для показания вечерних и утренних часов, шкала с часовыми делениями и пластинка, на которой установлен гномон, были на цапфах и могли поворачиваться до другой части циферблата.

Николай Кратшер

Более удобным является устройство для определения утренних и вечерних часов на солнечных часах из Аугсбурга, которое было изготовлено в 1720 г. Часовой циферблат снабжен там двумя часовыми окружностями или, скорее, сегментами. Часовые окружности регулируются для определенной широты с помощью небольшого квадранта, находящегося между ними, так что они сами устанавливаются относительно плоскости экватора, а звездочка, выгравированная на подставке градуированного квадранта, указывает направление стран света. Под прямоугольной плитой основания находится вращающийся вечный календарь и список, в котором перечислены 40 городов с указанием их ши роты.

Рис. 72. Немецкие солнечные портативные часы 1713 г.

Рис. 73. Английские универсальные кольцевые солнечные часы 1620 г.

Рис. 74. Квадрант, изготовленный для Рихарда II

Описанные выше два вида немецких солнечных часов являются связующим звеном между римскими и современными солнечными часами. В Западной Европе они были менее распространены, чем универсальные кольцевые часы, которые представляли собой разновидность армиллярной сферы, имевшей большое рас пространение в XVI в.

На рис. 73 показаны солнечные часы, изготовленные в Лон доне около 1620 г. На этом циферблате солнечные лучи, проникая через специальное отверстие, падали на центральную линию часовой окружности и показывали время. Гномон представлял собой небольшое отверстие в скользящей бронзовой пластинке, передвигаемой в соответствии с временем года. Чтобы определить время, предполагали, что внешняя окружность являлась меридиональной окружностью, часовая окружность—экватором, а пластинка с прорезью, по которой скользит гномон,— полюсом. Эти универсальные кольцовые часы иногда снабжали маркшей-деровскими знаками и использовали в качестве нивелира, или уравнителя, при съемке.

Применялись и другие виды циферблатов, где основные круги сферы спроектированы на плоскость, а не воспроизведены в виде металлических колец или ободов, как в часах, описанных выше. Английский квадрант, показанный на рис. 74,— один из первых образцов этого класса циферблатов. Он сделан из бронзы в 1399 г., сейчас находится в Британском музее. На нем и других циферблатах-квадрантах время показывает шарик, что движется вверх и вниз по отвесу, свисающему из центра квадранта. Шарик приспосабливается в соответствии с определенным днем месяца (по календарю, размещенному по краю квадранта) и становится в точке, где имеет место пересечение линии дня с линией двенадцати часов; затем при помощи визира на квадранте измеряется высота Солнца, час показывается положением шарика на часовой линии. Есть много разновидностей этого квадранта, не которыми из них пользовались до конца прошлого столетия даже в Англии.

Солнечные часы, по форме напоминающие древний корабль с башнями на каждом конце (рис. 75), возможно, изготовлены в Германии в конце XVI в. Время на них отмечается с помощью отвеса. Это часы универсальные, поскольку могут быть приспособлены для определения времени в любых широтах. Ползун на мачте, к которому прикреплен отвес, надо поднимать или опускать в соответствии с широтой; наклон мачты устанавливается в соответствии с временами года по календарю, находящемуся на днище корабля, шарик соответствующим образом устанавливается на нити. После этого, если высота Солнца измеряется с помощью визира на башнях, шарик должен показывать время, так же как на циферблате. Такой циферблат обычно наносили на плоскую поверхность.

Рис. 75. Немецкие солнечные часы в виде корабля

Обнаружено еще несколько разновидностей подобных циферблатов с различным устройством подвеса, визира и часовых линий, очень мало отличающихся от часов, описанных выше. Все детали часов располагались на плоскости и не имели выступающих частей.

Определяя время по часам, для которых высота Солнца над горизонтом была единственной базой отсчета, конечно, необходимо было знать, какой это час — до или после полудня, что создавало затруднения при определении времени в середине дня. Однако появление в XIII в. в Европе морского компаса позволило преодолеть эту трудность.

Солнечные часы с компасом. Значительное удобство в пользование солнечными часами внесло применение компаса. С конца XIII в. в Англии появляются солнечные компасные часы. Обычно они представляли собой небольшую круглую латунную коробочку с компасом, над которым находился горизонтальный солнечный циферблат. Гномон укреплялся так, чтобы крышка могла закрываться. На рис. 76 показаны часы, относящиеся к XVII в.

Миниатюрные часы такого типа иногда укреплялись на кольце; крышечка скрывала небольшой компас и циферблат с гномоном. Три или четыре образца таких часов имеются в Британском музее.

Английский король Карл I, приговоренный к смертной казни в 1649 г., перед тем как идти на плаху, снял с пальца перстень — солнечные часы — и попросил передать их герцогу Йоркширскому.

Рис. 76. Миниатюрные солнечные часы с компасом, укрепленные на кольце

Рис. 77. Нюрнбергские солнечные часы с компасом

Рис. 78. Створчатые немецкие солнечные часы с компасом

Большое количество разнообразных циферблатов с компа сом изготовлялось в Германии. Один из них, сделанный Гербхартом из Нюрнберга, датирован 1561 г. и сделан из слоновой кости; функцию гномона здесь выполняло сплетение нитей. Этот тип часов использовался во многих странах, но особенно широкое применение он нашел в Германии. Циферблат из слоновой кости, изготовленный Гансом Трошелем около 1640 г. (рис. 77), относится к тому же типу; когда крышка его закрыта, он напоминает книгу размером 8×6,3 см.

Металлический складной циферблат (6,25X5 см), изготовленный, вероятно, Ульрихом Шпайном из Мюнхена, является разновидностью того же циферблата, столь популярного в конце XVI в. (рис. 78). Эти часы индивидуального пользования можно было сделать пригодными, для любой широты при помощи отвеса и градуированного квадранта на одной из сторон. Но большая часть такого типа часов годилась только для одной широты и не имела компаса.

В России в начале XVII в. в навигации применялись солнечные часы с компасом (они были найдены, например, на острове Фаддеевском). Эти часы состоят из корпуса и крышки. При открывании крышки гномон устанавливается в вертикальном поло жении (рис. 79). Между крышкой и корпусом натягивается- нить. По тени, отбрасываемой нитью на сетку внутренней стороны, производится отсчет времени. Компас служил для ориентировки прибора при отсчетах времени, а также для обычной ориентировки по странам света. Нить представляет собой крученый, светлый, очень тонкий волос. Верхняя крышка изготовлена из бивня мамонта. На внутренней поверхности крышки изображен циферблат для отсчета времени по тени, отбрасываемой нитью.

Во Франции циферблаты выпускались в большом разнообразии, а их качество, по крайней мере в XVIII в., было ниже разве только английских. На смену французским циферблатам из слоновой кости (конец XVII в.) пришли металлические циферблаты, например серебряные, покрытые эмалью. Циферблаты этого типа обычно хранили в футлярах из шагреневой или рыбьей кожи; гномон складывался с пластиной циферблата и помещался в корпусе.

Красивый серебряный циферблат с компасом (рис. 80), бывший в обиходе в начале прошлого века, является тем типом, который изготовителями современных циферблатов признан наилучшим.

Две формы циферблатов были характерны для Италии: дисковые циферблаты из золоченой бронзы с итальянским отсчетом времени (отсчет вели от захода Солнца). Они изготовлялись в Риме в конце XVI в. Показанные на рис. 81 часы относятся к 1585 г. С каждой стороны диска имеется солнечный циферблат. Компас укреплен так, что его можно поворачивать и использовать для любого из циферблатов. Некоторые образцы имеют не сколько циферблатов для различных широт, нанесенных по обе стороны диска. Гномонами служат маленькие вертикальные булавки; расположение часовых линий значительно отличается от расположения линий на других подобных циферблатах. Циферблаты такого типа изготовлялись из бронзы и дерева; до начала нашего века их помещали в плоские круглые коробки.

Еще один вид циферблатов, который также считают итальянским, имеет форму креста (рис. 82). Крест устанавливается под определенным углом соответственно широте в соответствии с делениями, расположенными в нижней части шкалы. Относительно стран света часы устанавливаются с помощью небольшого компаса, находящегося внутри часов. Тень от перекладины креста указывает час. Часы изготовлены в 1596 г. из бронзы и золота.

Водяные часы. В Западную Европу водяные часы проникали медленно. С VI в. (когда упоминаются такие часы, созданные Боэцием для короля Теодориха) до IX в. не сохранилось каких- либо записей или свидетельств об изготовлении их в последующее время. В IX в. упоминается о создании каких-то часов архидьяконом из Вероны Пацификусом. Современные историки считают, что эти часы были водяными и что Пацификус первым стал подражать искусству арабов. Папа Сильвестр II, по-видимому, занимался введением в монастыри водяных часов.

В 1142 г. король Сицилии Роджер II велел построить водяные часы в Палермо с латинской, греческой и арабской надписями. Описание этих часов не сохранилось. Греческие, латинские и арабские надписи не содержат сведений об устройстве часов, а только прославляют короля Роджера II, повелевшего их по строить. В конце XII—XIII в. водяные часы проникли уже в большинство итальянских монастырей, появились они и во многих крупных городах Италии, Франции и Англии. На рис. 83 по казаны монастырские часы, приводившиеся в действие силой тяжести воды. Они применялись в Западной Европе уже в XIII столетии до появления там механических часов, приводимых в действие грузом (гирей).

Весьма старинными водяными часами, но бывшими в употреблении еще в XVIII в. являлись часы, показанные на рис. 84. В резервуар D вливается вода сверху, а из него через нижнее отверстие В выливается в бассейн; по мере изменения уровня в нем поднимается поплавок А в виде колокола. Один конец шнура связан с этим поплавком, а другой — с противовесом С. Та ким образом, поплавок через шнур приводит в движение ось со стрелкой. Для того чтобы движение поплавка происходило равномерно,, вода не только вливалась в часы, но и выливалась из них через особое отверстие; разностью уровней и обусловливалась скорость подъема поплавка.

Рис. 79. Солнечные часы, найденные на острове Фаддеевском
а — корпус с крышкой; б — циферблат

Рис. 80. Французские серебряные солнечные часы с компасом

Рис. 81. Итальянские дисковые солнечные часы с компасом

Рис. 82. Итальянские солнечные часы в форме креста с компасом

Рис. 83. Монастырские водяные часы XIII столетия

В средние века в Западной Европе имели распространение водяные часы особого устройства, описанные в трактате монаха Александра. Барабан, разделенный стенками на несколько радиальных продольных камер (рис. 85), вращался вокруг оси, на которой с обеих сторон были намотаны тонкие шнуры, свободными концами привязанные к вершине двух столбиков с циферблатами. Столбики и служили циферблатом. За 24 ч барабан опускается до самого низа. Завод часов осуществлялся путем подъема оси барабана с помощью особой ручки до верха столбиков.

Рис. 84. Старинные водяные часы, бытовавшие до XVIII столетия

Устройство барабана показано на нижней схеме. Он разделен перегородками 1—5. Четвертая часть барабана заполнялась водой, которая через маленькие отверстия в перегородках постепенно переходила из одного отделения в другое, чем обусловливалось вращение барабана вокруг оси. Сила тяжести воды действовала постепенно, по мере того как опорожнялось одно отделение и наполнялось другое. Перемещение воды происходило справа налево. Вода, находящаяся в нижних отделениях (С, D, Е), играла роль противовеса и не позволяла барабану быстро опускаться вниз под действием собственного веса.

Внутренняя часть барабана не имела сообщения с водяным пространством, но, когда происходил завод часов, она могла соединяться с ним посредством трубочек, из которых на рисунке показана одна (а). С помощью этих трубочек можно было регулировать ход часов. Конструирование подобных водяных часов было связано с затратой большого труда — вычислением толщины оси, емкости каждого отделения, размера отверстия, количества воды и т. д.

Делла Порта приводит описание и рисунок водяных часов, состоящих из стеклянного колокола и резервуара. Колокол помещен над резервуаром, наполненным доверху водой. Вода под действием воздуха, поступающего через отверстие, опускается. По уровню опускания воды и отметкам на стекле колокола и судили об истекшем времени.

В XVI столетии на площади св. Марка в Венеции были установлены водяные часы, которые ежечасно автоматически воспроизводили сцены появления волхвов, приветствовавших деву Марию, и появление мавров; ударами в колокол последние отмечали истекшие часы.

Нельзя не упомянуть о водяных часах XVII столетия из музея г. Клюни во Франции (рис. 86). Их высота 57 см. Вода вытекала небольшим фонтаном; по изменению его высоты судили об истекшем времени. Подобными часами пользовались в некоторых монастырях.

В 1615 г. француз де Кус сконструировал механические водяные часы (рис. 87), которые, по уверению изобретателя, были основаны на использовании принципа вечного двигателя. Под действием рычага открывался и закрывался клапан, регулировавший поступление воды для приведения в действие храпового ко леса с собачкой, которое, в свою очередь, приводило в действие ось со стрелкой.

После появления маятниковых часов во Франции была сделана попытка, хотя и без достаточного успеха, регулировать ход маятниковых часов силой падения воды (рис. 88). Из трубы вытекает вода и наполняет до определенного постоянного уровня водоем; излишек воды вытекает через трубку. Из водоема вода попадает в особое устройство, регулирующее ход маятника. Оно состоит из двух половинок, разделенных перегородкой; колебание этих половинок то в од ну, то в другую сторону вызывалось попеременным на полнением их струей воды, что и поддерживало маятник в состоянии колебания.

Рис. 85. Водяные часы с перемещающимся по шкале барабаном. Рис. 86. Водяные часы из музея,г. Клюни {Франция)

Рис. 87. Водяные часы де Киса. 1615 г.

Рис. 88. Маятниковые часы, приводимые в действие водой

Водяные часы как дополнение к песочным и солнечным часам играли в Западной Европе значительную роль до конца XVI в. И даже после по явления механических часов они продолжали использоваться вплоть до XVIII в., хотя их конструкция подвергалась изменению: в них стали широко применять зубчатую передачу, заимствованную из механических часов. И вообще конструкция водяных часов была значительно усовершенствована.

Песочные часы. В древности песочные часы наряду с водяными применялись только при астрономических наблюдениях. Известно, что Гиппарх использовал их во время своих наблюдений. Архимед уже упоминает о существовании песочных часов и дает их описание. Известный немецкий ученый XIX в. Винкельман описывает барельеф, на котором изображена свадьба Фетиды и Палея; на нем представлен Марфей с песочными часами в левой руке.

Песочные часы, однако, не могли быть приспособлены для измерения «неравных» зимних и летних часов, по которым жили люди древнего мира. Они не могли войти в быт и в средние века, пока Европа не перешла на исчисление времени по равноденственным часам.

Распространение песочных часов в Западной Европе относится к XIV—XIX вв., хотя имеются бесспорные свидетельства о появлении их уже в XIII в.
В развитии конструкции песочных часов в Западной Европе можно отметить три основных этапа.

На первом этапе песочные часы состояли из двух отдельных сосудов-«луковиц», которые разделялись металлической пластиной с маленькими отверстиями. Вместе с тем они были соединены посредством сургуча или накладки пластыря, т. е. составляли один комплект.

На втором этапе (после 1750 г.) песочные часы уже представляли собой единое устройство, и оно оказалось вполне целесообразным. В одном из сосудов сохранилось отверстие, которое было закупорено пробкой.

Рис. 89. Песочные часы обычного типа

Рис. 90. Комплект из четырех песочных часов с циферблатом

На третьем этапе (с 1800 г.) в обиход вошли песочные часы, у которых отверстие было ликвидировано стеклодувом, так что они стали воздухонепроницаемыми.

На рис. 89 дан стандартный тип песочных часов. Они состоят из двух расположенных один над другим стеклянных сосудов, соединенных между собой узким горлышком. Промежуток времени измеряется продолжительностью истечения тонкого песка из верхнего сосуда в нижний. После того как весь песок пересыплется в нижний сосуд, часы в случае необходимости нового за мера переворачивают.

Уже в XIV столетии появляются песочные часы, снабженные четырьмя сосудами: первый сосуд опоражнивался в течение чет верти часа, второй — в течение получаса, третий — в течение трех четвертей часа, а последний — в течение целого часа. Такие песочные часы снабжались циферблатом. На нем стрелка передвигалась служителем на час вперед, когда поворачивался последний сосуд, т. е. по истечении часа (рис. 90). По этим часам можно было знать не только когда истекал час, но и который час.

Песок для песочных часов готовился из мрамора путем дробления, размалывания и соответствующего просеивания. Это требовало большого умения и тщательности.

В Западной Европе эти примитивные измерители времени были в большом ходу еще в XVII столетии. Так, во французском журнале «Mercure Galant» за октябрь 1678 г. было напечатано, что «большинство кабинетов пользуются песочными часами». В Нюрнберге тогда существовал специальный цех часовых мастеров по изготовлению песочных часов. Интересно отметить, что иногда носили эти часы, прикрепляя их к колену,— так удовлетворялась потребность в переносных часах, поскольку механические часы (карманные) из-за своей дороговизны были мало доступны.

В судоходстве песочные часы применялись еще в XVIII — на чале XIX в. Сохранившееся на флоте выражение «бить склянки» означало момент окончания песка в часах и переворачивания «склянок», что отмечалось боем колокола.

В средние века песочные часы красиво оформлялись, оправы часто делались из серебра и золота, украшались драгоценными камнями. Сосуды для песка часто изготовлялись из горного хрусталя. Нередко часы украшались сценами на библейские темы.

В России песочные часы были давно известны. И. Е. Забелин в книге «Домашний быт русских цариц» приводит данные о том, что в числе вещей, конфискованных Иваном Грозным в Новгороде, в большом количестве встречаются песочные часы.

Сохранилась опись товаров, предъявленных неким Гаврилою Петровым в XVII в. на таможенной заставе. По этой описи устанавливается, что «на санях в 5 кульках да в мешке 7 пуд семени белого, в мешочке рассадного семени, в мешочке пуху гусиного-. Он же явил повязниковой выписи 3 пары пистолет, 16 тростей, ларчик камений, 11 часов песошных».

В Морском уставе Петра I в главе 42 «О компасном мастере» имеется указание: «Ему же [компасному мастеру] делать песочные часы и смотреть, чтобы право (т. е. правильно.— В. П.) ходили и чтобы не было чего из припасов туне [зря] истрачено». Применение песочных часов на парусных судах со времен Петра I в связи со значительным развитием мореплавания при обретает исключительно важное значение. Они нужны были на судах не только для того, чтобы отбивать «склянки», но и чтобы измерять скорость корабля посредством лага. Для нужд флота они изготовлялись в мореходных мастерских. На русских кораблях песочные часы были в употреблении еще во второй половине XIX в., после чего вместо них были введены морские часы (балансового типа).

Огневые часы. Нередко для определения времени применялась продолжительность сгорания восковых и других свечей. Ассер — биограф английского короля Альфреда Великого (871— 901) —сообщает, что Альфред пользовался свечами для распре деления дневной работы. Каждая свеча сгорала полностью за четыре часа; ее помещали внутри фонаря, сделанного из дерева с оконцами из тонкого рога, чтобы защитить от сквозняков.

Людовик IX (1215—1270) также пользовался таким способом определения времени. «Каждый день, — говорит исповедник королевы Маргариты, — он изнывал в своей комнате и в это время была зажжена свеча определенной длины, достигавшей почти трех футов, и, пока она горела, он читал библию, а когда свеча подходила к концу, вызывался один из его священников».

Карл V также пользовался размеченными свечами. Он имел в своей часовенке пылающую свечу, разделенную на двадцать четыре части, и были особо уполномоченные люди, которые приходили к нему и докладывали, до какого деления догорела свеча, в зависимости от чего он назначал, что нужно делать.

Путешественники рассказывают, что проводники по альпийским возвышенностям умудрялись использовать размеченную свечу в качестве будильника. Они вонзали булав ку в свечу и прикрепляли к ней посредством нити железный предмет. Когда свеча сгорала до этого места, железный пред мет падал на пол и будил путников.

Рис. 91. Часы-светильник

На рис. 91 показана лампа в виде проградуированного сосу да с маслом, которая также употреблялась для приблизительного измерения времени. Несколько таких примитивных приборов времени можно встретить в музеях Европы. Один из них в свое время входил в коллекцию музея Нюрнберга, а теперь находится в музее Вашингтона.

Солнечные, водяные, песочные и огневые часы были весьма ограничены в своем применении. Солнечные часы не могли использоваться в пасмурное время. «Показывают только светлые часы»,— часто писалось на их циферблатах. Водяные часы тоже были ограничены в применении. При температуре ниже нуля вода замерзала. Поэтому вместо водяных часов астрономы при меняли ртутные часы. В песочных часах, устроенных на принципе клепсидры (вытекание вместо воды песка), песок не мог не прерывно пересыпаться, их надо было периодически перевертывать. К тому же нельзя было быть уверенным, что истечение воды, ртути и песка совершается действительно равномерно. Примесь грязи в воде, ржавление труб, засорение отверстий, ошибки в разметке циферблата — все это серьезно отражалось
на точности показаний. За всеми этими часами требовался не прерывный уход.

Все типы ранних часов не были универсальными. Эти естественные ограничения в измерении времени были сняты только тогда, когда появились совершенные по конструкции механические часы. С их появлением «производство равномерных движений» для измерения времени стало зависеть не от естественных ограничений, налагаемых природой, а только от искусства человека, от развития науки и техники.

В течение древней и средневековой истории были полностью исчерпаны все возможности для развития техники измерения времени на основе усовершенствования солнечных, водяных, песочных и огневых часов. Создание более прогрессивных конструкций часов на их основе уже было невозможно. Между появлением механических часов и развитием солнечных, водяных, песочных и огневых часов нельзя установить прямой преемственности. Появление механических часов знаменует такой скачок или революцию в технике измерения времени, которые могут по казаться чудом, если не учитывать столь важный источник, как развитие точной механики в связи с созданием астрономических приборов и устройств — астролябии, армиллярные сферы, небесные глобусы, астрономические вычислительные приборы со сложной механикой и т. п. Не без основания поэтому историк техники Прайс мог заявить, пользуясь образным языком, что
«механические часы являются не чем иным, как ангелом, упавшим из мира астрономии». I

Поэтому нужно считать неправильным довольно распространенное утверждение, будто механические часы могли появиться в результате естественной эволюции конструкции водяных часов. Сами по себе водяные часы не могли служить основой для появления механических часов. Наоборот, если иметь в виду развитие водяных часов в Западной Европе, то здесь значительный прогресс в их устройстве был достигнут не до появления механических часов, а после него. Только с этого времени для воспроизводства разнообразных механических движений стали в водяных часах широко пользоваться зубчатой передачей. На мусульманском Востоке тоже не имелось необходимых потенциальных возможностей для появления механических часов на основе раз вития водяных часов, хотя здесь это искусство было доведено до большого совершенства. Одним из непременных условий для появления механических часов, хотя и не единственным, было применение зубчатой передачи, но там она применялась не столь ко в водяных часах, сколько в астрономических приборах.

Хотя в средневековом Китае имелось больше, чем где-либо, возможностей для появления механических часов на основе совершенствования, конструкций водяных часов и применения для регулирования их хода таких спусковых устройств, как в башенных астрономических часах Су Суна, но и там их развитие не привело к созданию механических часов.