Водяные часы Древнего Рима
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. Одни из таких водяных часов — часы со стрелкой и циферблатом описывает Витрувий (рис. 25). 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 отрезков 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!».
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. 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. 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».
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».
Водяные часы 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. 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 почете 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.
