Это простое устройство дает большую экономию, так как на лестницах и в коридорах свет обычно горит всю ночь совершенно зря.
Появляется вертушка — билянц
Как ни хороши были водяные часы, но все же они доставляли много огорчений и их владельцам, и мастерам-часовщикам. Случится — попадет соринка — закупорится отверстие, через которое вытекает вода, и часы начинают бессовестно врать. Летом еще хуже — и пыли много, и жарко. На жаре вода в часах быстро испаряется; и бывало, что плохо закупоренные часы в жаркие дни не только отставали, они даже начинали идти назад, норовя после полудня снова показать раннее утро.
Изобретатели бились над тем, чтобы создать механизм более точный, более надежный, чем у водяных часов.
Некоторые аутоматарии клепсидрарии делали часы с поплавком и грузиком, то есть к поплавку прикрепляли не палочку с указателем, как в часах Ктезибия, а шнурок. Шнурок перекидывали через валик, а на другой конец шнурка привязывали небольшой груз — противовес. Когда вода в стакане прибывала, поплавок всплывал, гирька-грузик тянула шнурок в свою сторону и постепенно опускалась, а шнурок поворачивал валик, на оси которого была насажена часовая стрелка.
Такие часы по внешнему виду были очень похожи на современные.
И вот кто-то из средневековых мастеров-часовщиков или ученых придумал, как обойтись без воды и поплавка. Пусть гирька, опускаясь, сама поворачивает валик и ось с часовой стрелкой. Надо только придумать приспособление вроде тормоза, которое мешало бы ей опускаться слишком быстро.
Такое приспособление было придумано, и появились часы с гирей, предки нынешних ходиков.
Имя изобретателя первых механических часов неизвестно. Историки предполагают, что первыми создателями часовых механизмов были арабы. В те времена, то есть 1000–1200 лет назад, арабы значительно превосходили европейцев своей культурой и образованностью. Тогда многие изобретения и технические новинки приходили из арабских стран.
Предками современных часов, по-видимому, являлись всевозможные механизмы с зубчатыми колесами, при помощи которых арабские астрономы находили положение Солнца, Луны и планет. Эти механизмы освобождали астрономов от длинных вычислений. А если они уже существовали, то не так трудно было прийти к мысли заставить такой механизм двигаться самому, без участия человека, приделав к нему гирю и установив его на видном месте. Вот почему первые часы, появившиеся в Европе в XIII веке, были башенными часами.
Почти все они были установлены на башнях или фронтонах больших соборов. По внешнему виду они сильно отличались от современных башенных часов вроде тех, которые установлены на Спасской башне московского Кремля. У них было много циферблатов, которые движением стрелок показывали фазы Луны, движение Солнца по созвездиям Зодиака, движения планет. Словом, они должны были демонстрировать всем верующим «божественную премудрость», которая создала все эти движения небесных светил. Между всеми циферблатами, богато отделанными золотом и серебром, умещался и небольшой, скромный циферблат тоже с одной стрелкой, который показывал часы суток.
Лишь постепенно, когда башенными часами стали обзаводиться небольшие города и села, с них сняли дорогие украшения и, наоборот, сохранили часовой циферблат, прибавив к нему вторую стрелку, указывающую минуты.
В часах подобного устройства тормозом-регулятором служит особая вертушка, называющаяся билянцем. Билянц состоит из коромысла с двумя грузиками на концах и оси, к которой прикреплены две лопатки.
Устройство необычайно простое, но оно обладает некоторой технической хитростью. Суть ее в том, что лопатки поставлены на некотором отдалении друг от друга и направлены в разные стороны.
Тяжелая гиря стремится опуститься и тянет шнур, на котором подвешена. Шнур намотан на барабан. Барабан поворачивается и приводит в движение зубчатое колесо, которое с ним соединено.
Гиря поворачивает барабан, барабан — шестеренку, а шестеренка повернуться не может — мешает лопатка на оси билянца. Она стоит между зубцами и преграждает путь. Зубец толкает лопатку вертушки. Лопатка уступает, поворачивается и пропускает зубец, но проскочить успевает только один зубец. Второй уже пройти не может, так как ось билянца успела повернуться и другая лопатка застряла между зубцами шестерни. Теперь уже она мешает шестерне вращаться. Очередной зубец нажимает на эту лопатку, поворачивает ее и проскакивает, но в этот момент первая лопатка входит в очередной промежуток и в свою очередь задерживает шестерню.
От толчков шестерни билянц крутится то вправо, то влево. При каждом его повороте проскакивает, только по одному зубцу. Гиря поэтому опускается не сразу, а постепенно— короткими, чуть заметными толчками.
Так «работает» билянц.
В те годы даже комнатные часы старались делать побольше размерами. Мастерам казалось, что от больших часов легче добиться нужной точности.
Когда между подмастерьями какого-либо средневекового города случались стычки, то подмастерья часового цеха выходили на улицу, вооруженные часовыми и минутными стрелками. Стрелки были достаточно велики, чтобы служить вместо пик и копий.
Но размеры часов не оправдывали надежд часовщиков.
Чтобы регулировать ход таких часов, на коромысло билянца подвешивали грузы. Чем тяжелее были эти грузы, тем медленнее поворачивался из стороны в сторону билянц и медленнее опускалась гиря. Грузы для билянца приходилось применять изрядного веса. Например, для больших башенных часов в одном средневековом городе понадобилось несколько увесистых кирпичей. Их навалили на коромысло билянца и таким образом отрегулировали ход часов.
Конечно, часы с кирпичами или с мешками песка в регуляторе не могут отличаться ни точностью, ни надежностью. От большой нагрузки быстро снашивались оси и шестеренки. Ход часов нарушался. Весь механизм часов с билянцем был громоздок, груб, недолговечен и требовал постоянного надзора.
Так были устроены средневековые башенные часы.
У знаменитого датского астронома Тихо Браге в обсерватории было четверо часов с билянцем. Самыми надежными считались большие часы — у них одна шестеренка имела 1200 зубцов и была размером с тележное колесо. Около этих часов всегда лежал молоток. Когда часы капризничали, служитель подгонял шестеренки ударами молотка.
Понятно, что Тихо Браге не доверял механическим часам и предпочитал пользоваться ртутными.
Для астрономов часы с гирями были плохи. Им недоставало должной точности. Для городского же населения механические часы были достаточно удобны, и они быстро распространились по всей Европе.
Считается, что самые первые часы в Европе появились в 1233 году. Их прислал египетский султан в подарок римскому (германскому) императору Фридриху II (внуку Фридриха Барбароссы).
В России часы стали известны почти одновременно с Западной Европой. Уже в XIII веке летописцы начинают довольно аккуратно указывать не только год и день события, но и час его. Например, в 1300 году летописец отмечает: «Апреля в 18 день, в субботу Великую, в 1 час нощи загоряся на Варяжской улице… Вздвишеся буря и верзеся огнь».
Или другая запись:
«В 1299, Мая 22, в Пятницу в 7 часу дни скончася новгородский архиепископ Климент».
Записей с указанием дня и часа события — пожара, северного сияния, солнечного или лунного затмения — в наших древних исторических книгах очень много. Но ведь летописец не мог сам видеть все события; ему рассказывали о них очевидцы, и они сообщали летописцу время, когда случилось что-либо примечательное.
Это доказывает, что часы были распространены в России и известны русским людям.
В 1404 году в Москве на дворце великого князя Василия, сына Дмитрия Донского, были установлены первые башенные часы. Их ставил сербин Лазарь, приехавший с Афона. Народ дивился княжеским часам, которые отбивали каждый час, и звон их колокола разносился по всей Москве.