Hodinky

Hodiny  - zařízení pro zjišťování aktuálního denního času a měření délky časových intervalů v jednotkách menších než jeden den . Atomové hodiny jsou považovány za nejpřesnější hodiny .

Historie hodinek

Klasifikace

Sluneční hodiny

Měření času slunečními hodinami vycházejí z toho, že Slunce vrhá na předměty stín a jeho cesta po obloze je ve stejné dny různých let stejná. Pomocí lemovaného kruhu k měření času, v astronomii - standardu strážce (ciferníku) a korekcí pro zeměpisnou šířku oblasti, můžete odhadnout, kolik je hodin. Nejstarší objevené sluneční hodiny jsou sluneční hodiny nalezené v Údolí králů  , velké skupině hrobek v Egyptě. [jeden]

Vodní hodiny

Vodní hodiny, také nazývané clepsydra , fungují podobně jako přesýpací hodiny [2] .

Spolu se slunečními hodinami jsou patrně nejstaršími přístroji na měření času, nepočítáme-li svislou gnómonskou hůl po délce padajícího stínu, po které byli dávní pastevci vedeni v čase. Vzhledem k hlubokému starověku vodních hodin, kde a kdy se poprvé objevily, věda neví. Výtok ve tvaru mísy je nejjednodušší formou vodních hodin a je známo, že existoval v Babylóně a Egyptě kolem 16. století před naším letopočtem. Jinde ve světě, včetně Indie a Číny , existují také staré známky vodních hodin, ale nejstarší data jsou méně jistá. Někteří autoři však píší, že vodní hodiny v těchto oblastech byly již na počátku roku 4000 před naším letopočtem. E.

Pro starověké řecké a římské civilizace je prioritou vylepšování tvaru vodních hodin, které obdržely komplexní sadu ozubených kol , navrženou pro nepřetržitou práci [3] a sestávající z bizarního mechanismu. Vylepšení také přispěla ke zvýšení přesnosti. Tyto úspěchy byly předány přes Byzanci do islámského světa a nakonec se dostaly zpět do západní Evropy. Bez ohledu na řecko-římský svět vyvinuli Číňané v roce 725 své vlastní sofistikované vodní hodiny (水鐘) a předali své myšlenky Koreji a Japonsku .

Některé návrhy vodních hodin byly vyvinuty nezávisle a některé znalosti byly přeneseny prostřednictvím šíření obchodu. V předmoderních společnostech nebyla potřeba vysoce přesných metod měření času, které existují v dnešní průmyslové společnosti, kde je každá hodina práce nebo odpočinku kontrolována a práce může začít nebo skončit kdykoli bez ohledu na vnější podmínky. Místo toho byly vodní hodiny ve starověkých společnostech používány především pro astrologická měření. Tyto rané vodní hodiny byly kalibrovány slunečními hodinami . Vodní hodiny, které nikdy nedosáhly úrovně přesnosti moderních hodin, byly nejpřesnější po několik tisíciletí a byly široce používány jako zařízení pro měření času, dokud nebyly v Evropě v 17. století nahrazeny přesnějšími kyvadlovými hodinami .

Islámské civilizaci se připisuje další zlepšení přesnosti vodních hodin, důmyslně navržených. V 797 (nebo možná 801), Abbasid kalif Bagdádu , Harun al-Rashid , daroval Charlemagne s indickým slonem jmenoval Abu'l-Abbas , spolu s “obzvláště komplexním vzorkem” hodin vody [4] .

Ve 13. století vyrobil Al- Jazari (1136-1206), mezopotámský kurdský inženýr, který pracoval pro artuqidského vládce Diyar Bakr Nasir al-Din, četné hodiny všech tvarů a velikostí. Kniha popisuje 50 mechanických zařízení v šesti kategoriích, včetně vodních hodin. Mezi nejznámější hodiny patřily přístroje „Slon“, „Scribe“ a „Castle“, které byly úspěšně restaurovány.

Přesýpací hodiny

Tyto hodiny jsou založeny na tom, že přesně kalibrovaný říční písek prochází v pravidelných intervalech úzkým otvorem 1 zrnka písku. Lidé přitom rychle uhodli, že se použijí 2 dutiny spojené úzkou šíjí s otvorem na nasypání písku . Poloviny skleněné nádoby měly tvar misky a byly určeny k měření krátkých časových úseků, měly však nevýhodu: po nasypání písku z horní dutiny do spodní se musely obracet. Přesýpací hodiny, na které bylo nutné aplikovat vlastní formát a zachovat přesnost měření pro určení polohy (např. v námořnictvu se přesýpacím hodinám říkalo lahve ), nemají v moderní době uplatnění.

Fire Clock

Ohňové hodiny se poprvé objevily v Číně. Skládaly se ze spirály nebo tyče z hořlavého materiálu se zavěšenými kovovými kuličkami. Při spalování hmoty padaly kuličky do porcelánové vázy a vydávaly zvonivý zvuk.

Následně se v Evropě objevily jakési ohnivé hodiny. Zde byly použity svíčky, na kterých byly značky rovnoměrně naneseny. Vzdálenost mezi značkami sloužila jako jednotka času.

Mechanické hodinky

U všech mechanických hodinek je třeba rozlišovat čtyři základní části:

  1. motor (pružina nebo závaží)
  2. převodový mechanismus ozubeného kola
  3. regulátor ovládání pohybu
  4. rozdělovač nebo escapement, na jedné straně přenášející impulsy z motoru do regulátoru

Regulátor slouží jako měřič času v užším slova smyslu. Ozubená kola, na nich upevněné ručičky číselníku  jsou čítače časových jednotek měřených regulátorem. Uznáváme-li denní rotaci Země kolem své osy jako přísně rovnoměrnou, máme v ní jedinou stupnici pro porovnávání intervalů či jednotek času. Obvykle se jako časová jednotka bere sekunda, 1/86400 část dne. Pro jiný popis času, pro hvězdné, průměrné, skutečné dny - viz Čas .

Regulátory hodinového stroje jsou uspořádány tak, že jimi měřené časové intervaly se rovnají buď celé sekundě, nebo polovině, čtvrtině nebo jedné pětině sekundy. Pokud regulátor z nějakého důvodu začne měřit menší časové intervaly, bude jich počítadlo indikovat větší počet v daném časovém úseku. V tomto případě se říká, že hodiny jdou napřed. Pokud je interval regulátoru větší než zadaný, hodiny se zpožďují. Když jsme se dohodli na počátečním okamžiku dne, jinými slovy, na okamžiku, kdy má počítadlo hodin ukazovat nulové jednotky času, dostáváme se ke konceptu korekce hodin. Je kladné, pokud jsou hodiny pozadu, záporné, pokud jsou vpředu. Změna korekce hodin za určitý časový úsek se nazývá chod hodin (například denní, týdenní, hodinový chod). Pohyb je kladný, pokud jsou hodiny pozadu, záporný, pokud jsou hodiny napřed. Průběh přesně vyjadřuje odchylku časových intervalů měřených regulátorem od akceptované jednotky. Korekce hodin je podmíněná hodnota a navíc v každém okamžiku pouhým posunutím minutové ručičky počítadla lze provést korekci hodin za méně než jednu minutu.

Přednost hodinek spočívá v jejich malosti a hlavně ve stálosti jejich sazby. Průběh dobrých orlojů a chronometrů by měl být pokud možno nezávislý na změnách teploty, tlaku, vlhkosti vzduchu, náhodných otřesech, vymazávání pohybových os, zahušťování mazacího oleje, molekulárních změnách v různých částech mechanismu. , atd. Orloje se dělí na dva hlavní typy:

Hodinové mechanismy prvního typu se v astronomii nazývají "hodiny" v užším slova smyslu nebo "kyvadla". Jsou umístěny na observatořích se stálými astronomickými přístroji (viz Praktická astronomie ), opevněných na kamenných pilířích nebo ve zdi; často jsou v suterénu hvězdárny umístěny hodiny, které ji mají co nejvíce chránit před změnami teplot ("normální" hodiny). Suterén se navštěvuje pouze kvůli natahování hodin, protože i tělesné teplo může ovlivnit jeho průběh. Hodnoty hodin, tedy „údery“ kyvadla (vždy sekunda), jsou porovnávány s jinými hodinami pomocí mikrofonu instalovaného v suterénu a připojeného k telefonu (tento výraz, i když je obecně přijímán, je zcela nesprávný „tikavé“ údery nevyvolává kyvadlo (regulátor) a únikový mechanismus. Při správné instalaci a péči by měl mít „permanentní“ orloj denní takt maximálně 0,3 s a jeho denní změny by neměly přesáhnout jednu setinu vteřiny.

Hodinkové mechanismy druhého typu se nazývají chronometry. Existují chronometry „kantýnové“ nebo krabicové (jejich rozměry jsou přibližně 1½-2 decimi v průměru, 1 decim na výšku; jedno jednoduché kolísání rovnováhy trvá ½ sekundy) a kapesní chronometry (velikost je známá, dvojité vyvážení švih trvá 0,4 sekundy, jeden švih trvá 1/5 sekundy ) . Kvalita kapesních chronometrů je v průměru výrazně nižší než u kantýnových hodinek. Chronometry se používají při určování zeměpisných poloh míst, při práci s přenosnými astronomickými přístroji (viz Praktická astronomie ), při určování času a zeměpisné délky na moři atd. Stolní chronometry na lodích se umisťují na Cardanův váhový přírůstek. Konstantní hodiny („kyvadla“) jsou téměř výhradně a chronometry jsou ve většině případů regulovány sekundami hvězdného času  - tzv. "hvězdné" hodiny a chronometry. Méně používané jsou „průměrné“ chronometry (tj. běžící na průměrný čas). Volba je dána pohodlností pozorování nebo jejich zpracování pro určité úkoly astronomů.

U hodinek a chronometrů si astronomové stále cení jistých, nikoli však ostrých a bez zbytečných šumových úderů („tikaní“). Jako nejlepší mistry orlojů či chronometrů je třeba jmenovat Kesselse , Peela , Denta , Thidea , Howüha , Knoblicha , Frodshama , Nardina . Tvůrci „nejvyššího“ hodinářského umění a hodinových strojků: Pierre Leroy ( eng.  Pierre Le Roy ), John Garrison , George Graham ( eng.  George Graham ), Dutertre , John Arnold ( angl.  John Arnold ), Ferdinand Berthoud ( Ing.  Ferdinand Berthoud ).

Poháněno pružinou Chodci

Chodítka  - malé nástěnné hodiny zjednodušeného zařízení se závažím [6]  - varianta mechanických hodin s kyvadlem , kotevním únikem a závažím jako motor. Jako kyvadlo v některých modelech byly použity dvě "nohy", pohybující se v opačných směrech vůči sobě. Existuje odrůda s bojem (další řetěz s odnímatelným závažím pro boj, který lze na přání z řetězu sejmout a zavěsit vedle speciálního háku - tzv. "režim bez boje").

Hodinky se zařízeními kombinovanými s hodinovým strojkem Kukačkové hodiny

Kukačkové hodiny  - nástěnné hodiny v elegantním pouzdře, nejčastěji mechanické hodiny (hodiny) s bojem, který napodobuje zpěv kukačky . Typicky jsou každou hodinu slyšet pípnutí (od jedné do dvanácti), které počítá aktuální čas a často je proloženo údery gongu („bum-kukačka“). Mechanismus napodobující kukačku byl vyvinut v polovině 18. století a od té doby se prakticky nezměnil. Za kolébku kukačkových hodin je považováno německé město Triberg , ležící v centru oblasti Schwarzwald , alespoň tam se nachází muzeum kukačkových hodin [7] .

Quartzové hodiny

Druh elektronicko-mechanických hodinek. Princip činnosti je založen na piezoelektrickém jevu , vlastnosti například krystalů křemene deformovat se vlivem vnějšího elektrického pole a také polarizovat při mechanické deformaci. Současně může krystal křemene, který má malou velikost, generovat oscilace s vysokou časovou a teplotní stabilitou v mnohem větší míře. Mechanismus quartzových hodinek se skládá ze zdroje energie, elektronického generátoru (ve kterém quartz hraje roli oscilačního obvodu), čítače děliče a koncového stupně zesilovače naloženého na cívce krokového motoru, který pohání hodinové ručičky prostřednictvím systému ozubených kol .

Quartz hodinky byly uvedeny na trh v roce 1971, ale takové hodinky byly náročné na výrobu a v důsledku toho velmi drahé. [osm]

Elektronické hodiny

Hodiny založené na počítání period oscilací z hlavního oscilátoru pomocí elektronického obvodu a zobrazování informací na digitálním displeji.

Kmitočet oscilací hlavního oscilátoru je stabilizován quartzem (viz "Quartz clock") nebo je použit napájecí zdroj (viz níže).

První elektronické náramkové hodinky měly LED displej, ale dokázaly ukázat čas na velmi krátkou dobu: LED diody se ukázaly být příliš nenasytné. Poté využili vlastností tekutých krystalů k orientaci ve vnějším elektrickém poli a propustili světlo s jedním směrem polarizace. Světlo z vnějšího zdroje bylo umístěno mezi dva polarizátory a bylo zcela absorbováno systémem polarizátor-kapalný krystal-polarizátor-reflektor, v přítomnosti elektrického pole ztmavlo a vytvořilo obrazový prvek. Díky tomu se výrazně snížila spotřeba energie a výměna baterie je mnohem méně častá.

Do moderních elektronických hodinek je zpravidla zabudován specializovaný mikrokontrolér a hodinky mají mnoho servisních funkcí (budíky, melodie, kalendáře atd.), ale mikrokontrolér také nadále počítá doby kmitání stejného křemenného krystalu.
Poznámka: Existují také elektronické hodiny založené na principu počítání period frekvence napájecího zdroje, v mnoha zemích jsou velmi přísné požadavky na stabilitu frekvence, ale přesto se při kolísání zatížení může frekvence sítě měnit, a přesnost takových hodin nemůže[ kým? ] považovat za normální, i když pro mnoho lidí je to dostačující.

Různé elektronické hodinky, které zobrazují čas v binárním kódu, se nazývají " binary watch " (angl. Binary watch ). LED diody se běžně používají k zobrazení binárních číslic . Počet skupin LED se může lišit, mohou se lišit velikostí a umístěním. Některé LED ukazují hodiny, jiné minuty. Mohou existovat LED diody zodpovědné za počítání sekund, data atd.

Radiobudík

Čas v těchto dnech je obvykle hlášen z příjmu rádiových signálů přesného času. Elektronické nebo quartzové hodiny, které mohou kontrolovat svůj průběh na základě přesného časového signálu z vysílání nebo speciálních rádiových stanic vysílající DCF77 (DCF77 je volací znak dlouhovlnného přesného vysílače času), jakož i (pro získání obzvláště přesného čas) satelity GPS .

Atomové hodiny

Atomové hodiny (molekulární, kvantové hodiny), které dokážou měřit čas, v nichž se jako periodický proces využívají přirozené oscilace spojené s procesy probíhajícími na úrovni atomů nebo molekul, vytvořily atomové časové a frekvenční standardy. [9]

Stabilita atomových hodin není horší než 10 −14 (1 sekunda za 3 miliony let, u speciálních konstrukcí 10 −17 ), a to je nejlepší zdroj času, který má člověk k dispozici pro rok 2017. . Proto je druhý určen vibracemi atomu cesia.

Jiné odrůdy

Hodinové sítě

Hodinové sítě jsou navrženy tak, aby poskytovaly přesný čas širokému spektru účastníků ve městech, podnicích atd. Skládají se z jednoho primárního a několika sekundárních hodin a také z komunikačních linek. Hodinová síť eliminuje „zodpovědnost za hodiny“ a pokud budova (škola, ústav, továrna) funguje podle jediného rozvrhu, udává „úřední čas“, kdy práce začíná / končí, jsou zaznamenána zpoždění, schůzky jsou naplánováno atd. I když tento čas není přesný, každý pracující dobře ví, o kolik minut jsou „oficiální“ hodiny před nebo za přesným časem.

Hodinové sítě jsou široce používány na železnici a metru, což umožňuje s vysokou přesností koordinovat práci samostatných bodů, stanic a dep.

Primární hodiny (elektroprimární hodiny) jsou navrženy tak, aby přesně udržovaly čas a přenášely jej do sítě sekundárních hodin.

Dříve to byly orloj nebo chronometr, kde byl místo ručiček elektromechanický blok pro generování povelů pro sekundární hodiny, v nejjednodušším případě zajišťoval uzavření elektrického obvodu jednou za minutu.

Nyní, s rozvojem elektroniky a telekomunikací, vysoce přesné elektronické hodiny s několika kanály pro zavádění korekcí (přesný čas systému GPS , synchronizace s přesnými časovými servery internetu ( NTP ) atd.)

Sekundární hodiny (elektrosekundární hodiny) jsou navrženy tak, aby ukazovaly čas v hodinových sítích.

Dříve se jednalo o mechanismus, ve kterém se minutová ručička pohybovala pomocí synchronního nebo krokového motoru z impulsů střídavé polarity s napětím 24 voltů z primárních hodin, hodinová ručička se pohybovala přes převodový mechanismus 1:12 [10 ] . Existovaly také sekundární hodiny s digitální indikací na elektrických lampách nebo indikátorech výboje [10] .

V současné době - ​​levné nezávislé quartzové hodiny s korekcí z primárních hodin, případně i přímo rádiovými signály přesného času, v některých případech - GPS.

Intervalové hodiny jsou určeny k zobrazení časového intervalu mezi průjezdy vlaků [10] .

Internet

Přesné řízení času na internetu je organizováno prostřednictvím skupiny přesných časových serverů spojených s laboratořemi, které mají časové normy . Všechny hlavní operační systémy komunikují, nebo alespoň očekávají, že budou komunikovat s jedním z těchto serverů. V různých dobách byly také vyvinuty nástroje třetích stran v případě nefunkčních / chybějících synchronizačních funkcí.

Hodinářství

v SSSR a Rusku

V Sovětském svazu se hodinářský průmysl začal rozvíjet počátkem 50. let (takže v roce 1953 byla zahájena výstavba závodu Minsk Watch Plant ); v 80. letech 20. století vznikla sériová výroba hodinek pro osobní potřebu (domácnost).

Dnes v Rusku existuje několik značek hodinek. Většina z nich už nevyrábí vlastní strojky a montuje hodinky z dovezených dílů. Jediné továrny na výrobu hodinek v zemi, které pokračují ve výrobě svých strojků od A do Z, včetně vyvážení a spirály - Petrodvorets Watch Factory "Rocket" a Chistopol Watch Factory .

Zajímavosti

  • Směr pohybu hodinových ručiček "ve směru hodinových ručiček" a "proti směru hodinových ručiček" se používá k označení směru kruhového pohybu.
  • Tradiční směr pohybu hodinové ručičky se shoduje se směrem, kterým se pohybuje stín horizontálních slunečních hodin, které se nacházejí na severní polokouli Země. Existují však hodiny, ve kterých se ručičky pohybují „proti směru hodinových ručiček“ (jako solární nástěnné hodiny).
  • Na číselnících s římskými číslicemi je čtvrtá hodina někdy označena jako IIII místo IV [11] .
  • Na reklamách s hodinami jsou ručičky obvykle kolem 10:10 nebo 8:20. To je provedeno tak, aby šipky nezakrývaly nadpis. Čas 10:10 na hodinách v okně navíc připomíná úsměv (emotikon), což má pozitivní vliv na věrnost zákazníků [12] .
  • Číselník podmíněných hodinek se často používá při orientaci na zemi k indikaci cíle, trasy nebo směru v interakci jednotek (zpravidla armádních specialistů) nebo jednotlivých pozorovatelů. Směr předmětu (nebo trasy) je označen číslem číselníku, jehož úhlová hodnota odpovídá poloze pozorovatele, jako by číselník byl prezentován vodorovně, jeho střed se shodoval s pozorovatelem a 12 o 'hodiny ukazovaly aktuální směr pohybu (nebo pohledu) samotného pozorovatele. Objekt umístěný přesně vpravo bude tedy označen jako "ve 3 hodiny". Po určení směru se přidá údaj, který charakterizuje vzdálenost k objektu.
  • V Moskvě 17. století se na hodinách Spasské věže nepohybovala jediná hodinová ručička , ale číselník rozdělený na sedmnáct částí. Čas se nepočítal od půlnoci, ale od úsvitu. Hodinář zároveň nastavil hodiny v souladu s aktuálním časem východu slunce [13] .

Galerie

Viz také

Poznámky

  1. Cross, Stephen W. Hydrologie Údolí králů. - 1993. - ISBN neznámé.
  2. Vodní, hodinové a ohnivé hodiny nejsou hodiny v obvyklém smyslu, protože neukazují aktuální čas a nejsou určeny k přesnému měření libovolně odebraných časových intervalů, přísně vzato jsou to časovače , to znamená, že reprodukují stanovené časové intervaly. .
  3. Historie hodin archivována 13. října 2008. 
  4. James, Peter . Starověké vynálezy  (neopr.) . — New York, NY: Ballantine Books  , 1995. - S. 126. - ISBN 0-345-40102-6 .
  5. Al-Jazari (pr. 1974), Vědomostní knihy důmyslných mechanických zařízení . Přeložil a anotoval Donald Hill , Dordrecht/ D. Reidel .
  6. Výkladový slovník ruského jazyka
  7. Triberg - Muzeum kukačkových hodin (nepřístupný odkaz) . Získáno 21. srpna 2012. Archivováno z originálu dne 20. srpna 2012. 
  8. Pipunyrov V.N. Historie hodinek od starověku po současnost / L.E. Maistrov. - Moskva, Věda: Akademie věd SSSR, Ústav dějin přírodních věd a techniky, 1982. - ISBN neznámé ..
  9. A. A. Potapov. [Ústav systémové dynamiky a teorie řízení SB RAS SHELL MODEL ELEKTRONICKÉ STRUKTURY ATOMŮ]  (rus.)  // Ústav systémové dynamiky a teorie řízení SB RAS : monografie.
  10. 1 2 3 Provoz elektrických hodin N. V. Sidorov. Moskva 1969
  11. bhi - hodiny, hodinky a umění a věda měření času (downlink ) . Získáno 4. listopadu 2010. Archivováno z originálu 30. června 2012. 
  12. Šipky – „ručičky“ hodin
  13. Pohyb „digitálního kruhu“
  14. Macy, Samuel L. (pr.): Encyklopedie času . (New York: Garland Publishing, 1994, ISBN 0-8153-0615-6 ); v Watches: A Leap to Precision od Williama J. H. Andrewse, str. 123–127

Literatura

Odkazy