Часы́, хроно́метр (греч. «измеритель времени») — прибор для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временны́х интервалов в единицах, меньших, чем одни сутки.
Самыми точными являются атомные часы.
История часов
Классификация
По размерам и портативности:
башенные часы; каминные часы; каретные часы; карманные часы; напольные часы; наручные часы; настенные часы; настольные часы; встроенные часы
По способу измерения времени:
солнечные часы; огненные часы; песочные часы; водяные часы; цветочные часы механические часы; электронно-механические часы; камертонные часы; кварцевые часы; электронные часы; атомные часы.
По системе счисления:
десятичные часы; бинарные часы; традиционные 12-часовые часы и 24-часовые часы 16-часовые часы — славянские и другие.
По автономности хода: автономные; синхронизированные с центральными (первичными) часами (уличные часы, часы в смартфонах и т. п.)
Часы специального назначения:
астрономические часы; шахматные часы; системные часы; морской хронометр.
Солнечные часы
Измеряя время солнечными часами, основываются на том, что Солнце отбрасывает тень от предметов, и его путь по небу одинаков в одинаковые дни разных лет. Используя расчерченный круг для измерения времени, в астрономии — эталон хранителя (циферблат) и поправки на широту местности, можно оценить, который сейчас час. Старейшими, обнаруженными солнечными часами, является разметка солнечных часов, обнаруженных в Долине Царей, большой группе усыпальниц Египта.
Водяные часы
Водяные часы, также называемые клепсидрой, имеют принцип действия, схожий с песочными часамиВодяные, песочные и огненные часы не являются часами в обычном понимании, так как они не показывают текущее время и не предназначены для точного измерения произвольно взятых интервалов времени, строго говоря, они являются таймерами, то есть воспроизводят заданные временные отрезки..
Наряду с солнечными часами, возможно, являются старейшими приборами для измерения времени, если не принимать во внимание вертикальную палку-гномон по длине падающей тени которого ориентировались во времени древние скотоводы. Учитывая глубокую древность водяных часов, где и когда они впервые появились, науке не известно. Чашеобразный отток является простейшей формой водяных часов, и, как известно, существовал в Вавилоне и в Египте около XVI века до нашей эры. В других регионах мира, включая Индию и Китай, также есть древние признаки существования водяных часов, но самые ранние даты их появления являются менее определёнными. Некоторые авторы, однако, пишут, что водяные часы имелись в этих областях уже в начале 4000 г. до н. э.
За древнегреческой и древнеримской цивилизациями признаётся приоритет в усовершенствовании формы водяных часов, которые получили сложный комплекс зубчатых передач, рассчитанный на круглосуточную работу The History of Clocks и состоявший из причудливого механизма. Улучшения также способствовали повышению точности. Эти достижения были переданы через Византию в исламский мир, и, в конечном счёте, проделали свой путь обратно в Западную Европу. Независимо от греко-римского мира, китайцы разработали свои собственные усложнённые водяные часы (水鐘) в 725 г., передав свои идеи Корее и Японии.
Некоторые проекты водяных часов были разработаны независимо друг от друга, а некоторые знания были перенесены посредством распространения торговли. В обществах, предшествующих современному, не было нужды в особо точных методах с повышенными требованиями к хронометрированию, подобно существующим в современном индустриальном обществе, где каждый час работы или отдыха контролируется, и работа может начаться или закончиться в любое время, независимо от внешних условий. Вместо этого, водяные часы в древних обществах использовались в основном для астрономических измерений. Эти ранние водяные часы были откалиброваны с солнечными часами. Никогда не достигая уровня точности современных часов, водяные часы были самыми точными на протяжении нескольких тысячелетий и широко использовались как устройства хронометража, пока в Европе в XVII столетии не были заменены на более точные маятниковые часы.
Исламской цивилизации приписывают дальнейшее улучшение точности водяных часов, тщательно продуманных инженерно. В 797 (или, возможно, 801 году), багдадский халиф из династии Аббасидов, Харун ар-Рашид, подарил Карлу Великому индийского слона по кличке Абул-Аббас вместе с «особо сложным образцом» водяных часов .
В XIII веке Аль-Джазари (1136—1206 гг.), курдский инженер из Месопотамии, который работал на правителя из династии Артукидов Дияр-Бакра Насир аль-Дина, сделал многочисленные часы всех форм и размеров. В книге описано 50 механических устройств в шести категориях, в том числе водяные часы. Самые известные часы включали устройства «Слон», «Писец» и «Замок», которые были успешно восстановлены.
Песочные часы
Эти часы основаны на том, что точно откалиброванный речной песок проходит через узкое отверстие за одинаковые промежутки времени. При этом люди быстро догадались использовать 2 полости, соединённые узким перешейком с отверстием для пересыпания песка. Половинки стеклянного сосуда имели форму чаши и предназначались для измерения небольших промежутков времени, но имели недостаток: после пересыпания песка из верхней полости в нижнюю их приходилось переворачивать. Фактически, песочные часы используются не для измерения текущего времени, а в качестве таймера. Например, современные песочные часы часто используются в физкабинетах для дозирования времени процедур. Песочные часы, к которым надо было применить пользовательский формат и сохранить точность измерений для определения местоположения (пр. на флоте песочные часы назывались склянками) применения в современности не имеют.
Огненные часы Огненные часы впервые появились в Китае. Они состояли из спирали или палочки из горючего материала с подвешенными металлическими шариками. При сгорании материала шарики падали в фарфоровую вазу, производя звон.
Впоследствии разновидность огненных часов появилась и в Европе. Здесь использовались свечи, на которые равномерно наносились метки. Расстояние между метками служило единицей времени.
Механические часы
У всяких механических часов нужно различать четыре существенных части:
двигатель (пружина или гиря) передаточный механизм зубчатых колёс регулятор, обусловливающий равномерность движения (маятник или баланс) распределитель или спуск, с одной стороны, передающий от двигателя импульсы регулятору
Измерителем времени в узком смысле слова служит регулятор. Зубчатые колёса, скреплённые с ними стрелки циферблата — счётчики отмеренных регулятором единиц времени. Признавая суточное вращение Земли вокруг её оси строго равномерным, мы в нём имеем единственный масштаб для сравнения промежутков или единиц времени. Обыкновенно за единицу времени принимается секунда, 1/86400 часть суток. О различном счёте времени, о звёздных, средних, истинных сутках — см. Время.
Регуляторы часовых механизмов устраиваются так, чтобы отмеряемые ими промежутки времени равнялись или целой секунде, или половине, четверти или одной пятой секунды. Если регулятор начнёт почему-либо отмеривать меньшие промежутки времени, счётчик укажет большее их число в данном периоде времени. В этом случае часы, как говорят, уходят вперёд. Если же интервал регулятора больше заданного — часы отстают. Условившись о начальном моменте суток, иначе говоря, о моменте, когда счётчик часов должен показывать нуль протёкших единиц времени, приходим к понятию о поправке часов. Она положительна, если часы отстали, отрицательна — если ушли вперёд. Изменение поправки часов за определённый промежуток времени называется ходом часов (например, суточный, недельный, часовой ход). Ход положителен, если часы отстают, отрицателен, если часы уходят вперёд. Ход выражает собой именно уклонение отмеряемых регулятором промежутков времени от принятой единицы. Поправка часов есть величина условная и, кроме того, в любой момент простым передвижением минутной стрелки счётчика поправка часов может быть сделана меньше одной минуты.
Достоинство же часов заключается в малости, а главное — в постоянстве хода. Ход хороших астрономических часов и хронометров должен по возможности не зависеть от изменений температуры, давления, влажности воздуха, случайных толчков, стирания осей механизма, сгущения смазывающего масла, молекулярных изменений в различных частях механизма и т. д. Астрономические часы делятся на два главных типа:
«постоянные», в которых движущей силой служит тяжесть гирь, а регулятором колебания — маятник; «переносные», где движение производится силой упругости развёртывающейся постепенно пружины, а регулируется колебаниями упругой, тонкой спирали, соединённой с т. н. балансом (см. ниже).
Часовые механизмы первого типа называются в астрономии «часами» в тесном смысле слова или «маятниками». Они находятся на обсерваториях при постоянных астрономических инструментах (см. Практическая астрономия), укреплены на каменных столбах или в стене; часто помещают часы в подвале обсерватории, чтобы предохранить по возможности от перемен температуры («нормальные» часы). Подвал посещают только для заводки часов, так как даже теплота тела может повлиять на их ход. Показания же часов, то есть «удары» маятника (всегда секундного), сравнивают с другими часами с помощью микрофона, установленного в подвале и соединённого с телефоном (это выражение, хотя и общепринято, но совершенно неверно. Удары «тиканье» производит не маятник (регулятор), а механизм спуска). При надлежащей установке и уходе «постоянные» астрономические часы должны иметь суточный ход не более 0,3 с, а его суточные изменения не должны превосходить одной сотой секунды.
Часовые механизмы второго типа называются хронометрами. Различают «столовые», или бокс-хронометры (размеры их примерно 1—2 децим. диаметром, 1 децим, высотой; одно простое колебание баланса длится секунды), и карманные хронометры (размер общеизвестный; обыкновенно так наз. четыредесятники, то есть полное двойное колебание баланса длится 0,4 секунды, простое колебание — 1/5 секунды). Качества карманных хронометров в среднем чувствительно ниже качеств столовых. Хронометры служат при определении географических положений мест, при работах переносными астрономическими инструментами (см. Практическая астрономия), при определении времени и долготы в море и т. д. Столовые хронометры на кораблях помещаются на привесе Кардана. Постоянные часы («маятники») почти исключительно, а хронометры в большинстве случаев регулируются на секунды звёздного времени — т. н. «звёздные» часы и хронометры. Реже употребляются «средние» хронометры (то есть идущие по среднему времени). Выбор обусловлен удобством наблюдений или их обработки для тех или других задач астрономов.
В часах и хронометрах астрономами ценятся ещё определённые, но не резкие и без лишних шумов удары («тиканье»). Как лучших мастеров астрономических часов или хронометров нужно назвать Кессельса, Пиля, Дента, Тиде, Ховю (Howüh), Кноблиха, Фродшэма, Нардэна. Творцы «высшего» часового искусства и часовых механизмов: Пьер Леруа (), Джон Гаррисон, (), Дютертр, (), Фердинанд Берту.
С пружинным приводом
Ходики Хо́дики — небольшие стенные часы упрощённого устройства с гирями — вариант механических часов с маятником, анкерным спуском и гирями в качестве двигателя. В качестве маятника в некоторых моделях использовали две «ноги», движущиеся в противоход друг другу. Встречается разновидность с боем (ещё одна цепочка со съёмной гирей для боя, которую можно при желании снять с цепочки и повесить рядом на специальный крючок — так называемый «режим без боя»).
Часы с совмещёнными с часовым механизмом устройствами