Водяные часы

Почему изобрели водяные часы? Солнечные часы не могли измерять время в темноте, а нужны были такие механизмы, которые отображали бы ход времени и днем, и ночью. И еще они должны были отмерять равные отрезки времени в равных количествах. Водяные часы могли это выполнять в отличие от солнечных.

Принято считать, что самые ранние водяные часы датируются около 1500 г. до н.э. Первые такие часы были найдены в захоронении Аменхотепа I (Изображение №1 на Рисунке №1) в Египте. Изобрел часы, предположительно, египетский придворный ученый Аменемхет.


Часы в древнем Египте

Рисунок №1


Но не только египтяне использовали водные часы. Согласно раскопкам, известно, что древние греки уже с 325 г. до н.э. применяли их. Они назвали такие часы «клепсидрами». Это переводится как «водяные воры» (др.-греч. κλεψύδρα от κλέπτω «красть, скрывать» + ὕδωρ «вода»).

Простейшие образцы греческих клепсидр (Изображение №3, Рисунок №1) – это сосуды или емкости с отверстием почти у самого дна. Принцип работы такой. Верхний сосуд находится под наклоном, и из него капает вода в другую емкость. В нижней чаше были отметки на внутренней стороне, обозначавшие часы. Такие клепсидры использовали жрецы, чтобы совершать ритуалы и жертвоприношения в определенное время. Но такие часы были далеки от совершенства.

В течение с 100 г. до н.э. и по 500 г. н.э. водяные часы постоянно модифицировали древнегреческие и римские астрономы и часовщики. Модификации были направлены на то, чтобы сделать поток воды более постоянным, регулируя давление. И самое главное – создать более причудливые и креативные способы отображения времени. Эти визуальные модификации включали различные звуки звона, открывание дверей с небольшими фигурками, движение рук и т. д.

Древние греки стремились улучшать свои изобретения, создавая все новые и новые модели. Некоторые клепсидры имели не только регулировку потока и давления воды, но и тщательно продуманные конструкции и детали.


Клепсидры

Рисунок №2


Например, эти знаменитые часы клепсидры древнегреческого изобретателя Ктезибия (285-222 год до н. э.). Подробно описывать их принцип работы можно прочесть в википедии . Самое интересное – полный оборот воды в этих часах составлял один год. Когда вода накапливалась в камере №5 (Рисунок №2), поплавок поднимался, и фигура №6 указывала отметки часов на колонне, в то время как из глаз фигуры №2 текли слезы. Интересно, правда? Это были не просто водяные часы, а произведение искусства или шедевр городской архитектуры. Такой же механизм поплавка использовали позднее в механизмах водных часов (смотрите Рисунок №1, Изображение №2), но в этом не было александрийской красоты.


Башня ветров

А это многофункциональный девайс – восьмигранная башня ветров. Она включала в себя не только водяные часы, но и солнечные часы.

Около 1-го века эту башню с часами в Афинах построил греческий астроном по имени Андроникос. Каждая из восьми сторон башни соответствовала точке на компасе. Каждая из сторон была также украшена фигурами божеств ветра, которые представляют ветры, дующие с направления, куда они смотрят. Отсюда и название Башня Ветров. Клепсидра Башни была механизирована и работала 24 часа, записывая время, когда солнечные часы не могли этого сделать. Люди, которые наблюдали за башней, могли также видеть механические индикаторы для часа.

Когда изобрели обычные механические часы, то башню стали приспосабливать под разные нужды. Например, в средние века здесь была церковная колокольня. Сейчас это историческая достопримечательность, одна из старейших обсерваторий в мире.


Водяные часы в Китае

Рисунок №3


В Китае с 200 по 1300 год н.э. тоже создавали астрономические и астрологические механизированные клепсидры. На рисунке №3 – одни из самых впечатляющих водяных часов. Они были построены в 1088 году китайским изобретателем Су Сунгом. Император Китая повелел Су Сунгу создать самые красивые и точные водяные часы. Когда строительство было закончено, то все увидели часы высотой 12 метров. Они использовали механизм отвода воды, который был создан около 725 года нашей эры.

Особенность механизма – большое водяное колесо с замкнутым кругооборотом воды. Колесо приводило в движение часы, оно стало прообразом механического спуска, появившегося позднее у первых механических часов в Европе. Часы Су Суна были способны приводить в действие сложные механизмы, такие как вращающиеся шары и фигуры, звонящие в колокольчики. При этом они могли достаточно долго сохранять относительно точное время для водяных часов. Увы, часы не сохранились, они были украдены в 1126 году.

Использование зубчатых колес для поворота на определенный угол было широко распространено во всех культурах за несколько веков до начала нашей эры. Конечно, в классические времена они были уже знакомы Архимеду (родился в 287 г. до н.э.), и в Китае есть примеры, датируемые 4 веком 84 г. до н. Наличие ветряных мельниц и водяных мельниц свидетельствует об общем знакомстве, начиная с классических времен и до средневековья.

Интересно, что отображение времени первых часов (не простейших, а уже более совершенных) было в виде фигур. Это сейчас мы используем числовую или схематическую индикацию или вовсе без нее, а в те времена, абстрактные понятия были антропоморфны или зооморфны как у арабского изобретателя Аль-Джазари.

В 1206 году год своей смерти Аль-Джазари написал удивительный трактат «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» о разных интересных механических устройствах. Аль-Джазари описал конструкцию около 50 механизмов.


Водоподъемный механизм

Схема водоподъёмного механизма из трактата Аль-Джазари


Один их самых интересных механизмов – арабские водяные часы, которые каждый день разыгрывают мини-спектакль брачных игр 2 павлинов и 1 павы. На рассвете пава движется от одного конца полукружия до другого в течение 30 минут. В это время другой механизм управляет движением 15 стеклянных шариков, размещенных над группой павлинов. Механизм водяных часов поворачивает первый шарик таким образом, что видна его красная часть. Тогда оба павлина начинают двигаться и громко свистеть, нижний павлин раскрывает свой яркий хвост. Пава возвращается на свое исходное место. Эта картина повторяется каждые полчаса и так до захода солнца. За это время все 15 шариков открывают свою красную сторону, олицетворяя закатное солнце. Вся эта цепь событий приводилась в движение водяными колесами, в том числе подача воздуха в язычок флейты для извлечения павлиньего крика. К сожалению, изображения этих часов не сохранилось.

В эпоху Возрождения интерес к водяным часам был связан с обращением к античности как к «золотому веку» искусства и философии. Был интерес к механизмам, основанным на открытиях Герона, Архимеда, Ктезибия. В средние века водяные часы можно было встретить в монастырях для определения времени богослужений и трапез, а также в обсерваториях для астрономических наблюдений.


Саломон де Косс

Salomon de Causs (1576—1630)


Впоследствии совершенствованием конструкции водяных часов занимался французский ученый Саломон де Косс. В 17 веке он изобрел водяные часы барабанного типа, чуть позже немецкий экспериментатор Гаспар Шотт описал аналогичные часы, но в них вода была заменена тонким песком.


Часы Саломона де Косса

Часы Соломона де Косса


Идея водяных часов интересовала изобретателей вплоть до конца XIX в., но уже в большей степени не с точки зрения создания часовых механизмов, а с целью изобретения вечного двигателя. Вода считалась той силой, что может приводить в движение практически любые механизмы, не останавливаясь ни на секунду. Но и это оказалось иллюзией, как и равномерность падения воды и точность водяных часов. Им на смену пришли более точные механизмы.

Rambler's Top100