Время и календарь

В России первые астрономические часы были созданы механиком Т. И. Волосковым (1712–1806), сыном ржевского (бывшая Тверская губ.) купца, отличавшиеся высокой для своего времени точностью хода. Часы содержали, по словам автора, «в совокупности все то, что соединено в природе непрерывной связью». Часы представляли сложный и весьма остроумный механизм, удивлявший современников конструкцией и точностью хода. В них одно колесо обращалось вокруг оси только один раз за четыре года. Они имели несколько циферблатов и показывали с точностью до секунд не только местное время, но и время во всех точках земного шара, месяцы года, положение Солнца, Луны и звезд. Ими долгое время пользовались астрономы, например, при вычислении координат звезд. На циферблате часов были надписи: «Луна по небу летит», «Земной шар светит», «Ржевский купец Терентий Иванович Волосков». Часы Т. И. Волоскова были как бы составлены из прежде сконструированных им часов, на одних из которых показывалось положение Солнца на небосводе, на других, кроме часов и минут, — число месяца (с 28 днями в феврале простого и 29 днями в феврале високосного годов), а на третьих — изменение фаз Луны. До 1941 г. астрономические часы Волоскова экспонировались в Ржевском краеведческом музее; в период оккупации они исчезли.

В начале XX в. в России широкое распространение на астрономических обсерваториях получили одномаятниковые механические часы Рифлера, предложенные им в конце XIX в., и двухмаятниковые часы Шорта, созданные в Великобритании в 1920 г. Один из маятников, называемый «свободным» или «первичным», заключен в медный цилиндр с откачанным из него воздухом. Случайные погрешности в суточном ходе таких часов не превышали нескольких тысячных долей секунды.

Часы аналогичной конструкции были сделаны по проекту Ф. М. Федченко на ленинградском заводе «Эталон» со «свободным» маятником, изготовленным из инвара (сплава стали и никеля), который почти не реагирует на изменения температуры, давления воздуха и различные вибрации. Часы длительное время использовались на астрономических обсерваториях и были достаточно точными; их суточная вариация хода не превышала ± (0,003–0,004) секунды.

В 1952–1955 гг. Ф. М. Федченко сконструировал высокоточные астрономические маятниковые часы АУФ-1. Еще более точными стали часы АУФ-2 и, наконец, образцовые часы АУФ-3 со среднеквадратической вариацией суточного хода 0,2–0,3 с, или в относительном выражении (2–3)·10^-9; это были самые точные маятниковые часы в мире. Точность хода обеспечивалась специальной системой термокомпепсации маятника. Питание обеспечивалось окисно-ртутным элементом, рассчитанным на непрерывную работу в течение трех-четырех лет. Хранятся они под колпаком барокамеры, в которой выдерживается давление в 3–5 мм ртутного столба (400–670 Паскалей).

В 1986 г. часовщик X. Пекли (ФРГ) создал оригинальные часы-комбайн с астрономическим хронометром: они показывают время любого часового пояса, восход и заход Солнца, фазы Луны и ведут счет дней и недель.

§ 12. Кварцевые и атомные часы

Наблюдения Солнца, планет и звезд дают возможность определять вековые колебания периода вращения Земли. Однако астрономов интересуют и короткопериодические колебания.

При нынешнем развитии науки и техники необходима точность измерения времени до тысячных и даже миллионных и миллиардных долей секунды.

Повышение требований к точности определения времени необходимо, например, в системах автоматического управления производственными и технологическими процессами в промышленности и на всех видах транспорта, при изучении сверхбыстрых процессов, происходящих в атомном ядре, при установлении эффективности технических средств связи между континентами, при запусках космических аппаратов и космических полетах. По сверхточному времени сверяются результаты на станциях оптического наблюдения за искусственными спутниками Земли и во многих других случаях. Даже такой далеко не полный перечень подтверждает широкие и разносторонние сферы применения приборов для определения точного времени и показывает, насколько обширен круг задач, выполняемых с их помощью. Решение таких задач требует и более точных часов, чем выпускаемые для этих целей заводом «Эталон».

Более точными часами, пришедшими на смену маятниковым в 30-е годы, были кварцевые часы. В них взамен маятника использовались упругие пьезоэлектрические колебания пластинок кварца, т. е. деформации этих пластинок при подведении к их граням переменного электрического тока. Такие колебания кварца обладают при определенных условиях абсолютной стабильностью, не зависящей от силы земного тяготения, землетрясений и других явлений природы.