Годинники: від сонячних до квантових

У своїх лекціях з фізики відомий учений Р. Фейнман так і каже:
«Справа не в тому, як дати визначення поняття« час », а в тому, як його виміряти».
Механізми та прилади, які використовуються для вимірювання часу, називають годинами. У міру того як удосконалювалися використовуються людиною технічні засоби і прискорювалися темпи життя, було потрібно винаходити все більш і більш точні годинники. Колись час визначали виключно по руху Сонця і Місяця (мал. 38). Використання сонячних годин мало істотний недолік – ними можна було користуватися тільки вдень, та й то в сонячну погоду. Тому ще в глибоку давнину були винайдені механічні пристрої, що дозволяли вимірювати відрізки часу незалежно від астрономічних явищ (рис. 39). Одними з перших таких конструкцій були клепсидри – водяний годинник, що вимірювали час за швидкістю витікання води. Клепсидри з’явилися в Стародавньому Вавилоні та Єгипті понад 3,5 тис. Років тому.

У Стародавній Греції винахідником клепсидр вважали Ктезібій з Олександрії. У його пристрої вода рівномірно надходила в посудину, на поверхні якого знаходився поплавок. На поплавці була встановлена ​​фігурка з указкою в руці.

Поряд знаходилася пластинка, на яку були нанесені поділки, відповідні певному годині. Фігурка поступово піднімалася разом з водою, і указка показувала, котра година.
Одночасно з клепсидрою використовували пісочний годинник, але вони отримали менше поширення, тому що пісок набагато важче води і сиплеться не так рівномірно, як тече вода. Клепсидри ж, постійно вдосконалюючись, отримали популярність у Візантії, а потім проникли до Західної Європи, де служили прикрасою міських площ аж до XVIII ст.

На початку другого тисячоліття в Німеччині були винайдені маятниковий годинник, які згодом стали витісняти клепсидри через більшої точності. У XIII в. в Англії у Вестмінстері були побудовані перші баштовий годинник. Довгий час міський годинник не мали хвилинної стрілки, що цілком влаштовувало середньовічних городян з їх неквапливим способом життя. Але потім виробництво годинників стало стрімко вдосконалюватися. Маятниковий годинник мали великий недолік – вони були досить громіздкими і могли працювати тільки у вертикальному положенні. І ось наприкінці XV в. з’являються значно більш компактні і мобільні пружинні годинник, де пружиною служила свиняча щетина. У XVII ст. знаменитий фізик Х. Гюйгенс запатентував кишеньковий годинник, а майже через двісті років з’явилися і наручні, які спочатку служили виключно жіночим прикрасою.
З часом з’явилися годинник, що відмірюють час за кількістю електричних імпульсів, а потім – кварцові годинники, що використовують кристал кварцу, що генерує коливання певної частоти. Останнім досягненням у цій галузі стало вимір часу з використанням квантових процесів (водневий мазер). Відповідно збільшувалася точність годин (табл. 4).

Посилання на основну публікацію