ПИПУНЫРОВ ИСТОРИЯ ЧАСОВ

солнечных часов и других приборов было доведено мусульман­ скими учеными и мастерами до большого совершенства.

Для проведения астрономических наблюдений требовались разнообразные инструменты. Так, ал-Баттани в Ракке, где он основал обсерваторию, пользовался следующими инструмента­ ми: астролябией, когда можно было обходиться без особо точ­ ных измерений; гномоном, когда нужно было производить особо тщательные наблюдения: циферблат делился на 12 частей, но мог иметь и более мелкие деления; горизонтальными и верти­ кальными солнечными часами; армиллярной сферой; параллакти­ ческими линейками; стенными квадрантами, у которых радиус был немного менее одного метра; таблицами, показывающими величину тригонометрических функций, и т. д. [160, 96].

Астрономические наблюдения в Ракке ал-Баттани проводил в 882—910 гг. Он считал, что точность измерений с помощью гномона и квадрантов достигается по мере увеличения их раз­ меров.

Особой известностью и славой на средневековом Востоке по справедливости пользовалась Марагинская обсерватория, со­ зданная Насир-ад-Дином ат-Туси в 1259 г. По оснащенности астрономическими инструментами ей в то время не было равной. В Марагинской обсерватории имелись не только солнечные и водяные часы, небесные глобусы, армиллярные сферы, но и квадранты различных систем и назначений (стенные, вращающиеся и т. д.), инструменты для наблюдения затмений, момен­ тов равноденствия, наклона эклиптики, синус-инструменты.

Самаркандская обсерватория была основана в 1425 г. выда­ ющимся астрономом Улугбеком (1393—1449), внуком Тимура, и была оснащена по образцу Марагинской обсерватории. На этих обсерваториях имелось большое разнообразие астрономи­ ческих инструментов, предназначенных для специальных целей.

Улугбек вместе со своими учениками и сподвижниками про­ водил астрономические наблюдения, по результатам которых были составлены каталоги координат 1018 звезд и много других таблиц, вытеснивших таблицы Птолемея. Труды Улугбека яви­ лись вершиной в развитии восточной мусульманской астрономии.

Улугбек большое внимание уделял также гномонике, что было традиционно для мусульманской астрономии. В Самар­ кандской обсерватории для астрономических наблюдений польг зовались большого размера секстантом и водяными часами. Вре­ мя по водяным часам определяли по времени погружения напол­ ненного водой сосуда на дно резервуара с водой.

Применение в обсерваториях различных по назначению ин­ струментов становится отличительной чертой, характеризующей все последующее развитие мусульманской наблюдательной аст­ рономии. Еще в XVI в. продолжали пользоваться многими ви­ дами инструментов Марагинской обсерватории. Об этом, напри­ мер, можно судить по оснащенности инструментами обсервато­ рии в Истамбуле (XVI в.). Мы находим там армиллярные сфе-

Рис. 49. Экваториальные солнечные часы Савай-Джай Сингха

ры, стенные квадранты, азимутальные квадранты, параллакти­ ческие линейки, инструменты для определения моментов равно­ денствий, наклона эклиптики и т. д. [160, 111]. Но эта обсерва­ тория отказалась от применения водяных и солнечных часов, так как здесь уже пользовались механическими и песочными часами.

После разгрома Самаркандской обсерватории и падения Константинополя астрономические исследования на Ближнем и Среднем Востоке надолго замирают. И только в XVII и XVIII вв. на основе симбиоза индийской астрономии, нашедшей свое вы­ ражение в «Сурья-сиддханте», и астрономического наследия Марагинской и Самаркандской обсерваторий в Индии возрождает­ ся интерес к астрономическим исследованиям. Это подтвержда­ ется двумя индийскими манускриптами, так называемыми «шахджаканскими» астрономическими таблицами, составленными Абу Мулла-Фаридом Деклеве — придворным астрономом индий­ ского шаха Джаконе (1628—1698), и «Новыми мухаммедшахскими таблицами», составленными магараджей Савай-Джай Сингхом (1686 — 1743).

Савай-Джай Сингх создал свою первую обсерваторию в Дели около 1724 г. (рис. 49). В течение семи лет он проводил там астрономические наблюдения и по их результатам составил аст-

рономическйе таблицы. После успешного завершения этих работ он в 1734 г. основал в Джайпуре обсерваторию еще большего размера, чем в Дели. Затем он создал небольшие обсерватории в Уджане, Бенаресе и Муттре [166]. На них были установлены гигантского размера экваториальные солнечные часы, представ­ лявшие собой целые архитектурные сооружения из камня. Все они подобны часам, которые были созданы в Дели — первой обсерватории Сингха. Отличались они лишь размерами. СавайДжай Сингх считал механические часы менее пригодными для астрономических наблюдений, чем созданные им экваториальные солнечные часы. Пользуясь последними, можно, по его мнению, делать отсчеты времени с большей точностью, чем по механиче­ ским часам.

Гномон этих часов представлял собой архитектурное соору­ жение в виде прямоугольного треугольника с вертикальным ка­ тетом 27 м. Гипотенуза длиной 45,1 м направлена к оси мира. По обеим сторонам гномона расположены западный и восточный квадранты (четверть круга). До полудня тень падает на запад­ ный, а после полудня — на восточный квадрант. Плоскость ква­ дранта параллельна плоскости экватора, а гномон перпендику­ лярен плоскости квадранта и установлен, как нам уже известно, параллельно оси мира. При всяком другом положении направ­ ление тени гномона будет зависеть не только от часового угла Солнца, но и от его склонения: при том же часовом угле, но при другом склонении Солнце имеет и другой азимут. Линии на квадранте этих часов, соответствующие равным промежуткам времени, образуют между собой равные углы и, следовательно, показывают равные по своей длительности часы.

В гигантских экваториальных солнечных часах «Самрай», установленных в Джайпурской обсерватории, тень ежечасно про­ ходит почти 4 м на соответствующем квадранте диаметром в 15 м, что можно наблюдать визуально. В 6 ч утра тень длиной в 15 м доходит до крайней точки в западном квадранте. По мере того как Солнце поднимается, тень на квадранте опускается, пока в полдень не исчезает. Солнце стоит теперь прямо на юге и в плоскости гномона. Но это только одно мгновение, после чего тень начинает подниматься в восточном квадранте, пока в 6 ч вечера весь квадрант не покроется ею [ПО, 38].

Западнее экваториальных солнечных часов были установле­ ны еще 12 других солнечных часов: они являлись уменьшенными копиями «Самрая», но с той разницей, что плоскости квадрантов у них были ориентированы по отношению к плоскости эклипти­ ки. Каждый из них был расположен в своем знаке зодиака [166]. Савай-Джай Сингх, создавая обсерватории с исполинскими раз­ мерами основного инструмента, следовал традиции Самарканд­ ской обсерватории. Известно, что секстант Улугбека имел ра­ диус 40,2 м. Труды Марагинской и Самаркандской обсерваторий явились высшим достижением астрономии мусульманского Вос­ тока, а труды обсерватории Сингха — высшим достижением ин-

дийско-мусульманской астрономии и гномоники. Работа обсер­ ватории Сингха показала, что на этом пути невозможен даль­ нейший прогресс. То же новое, что содержалось в трудах самого Сингха, выходило за пределы старой астрономии и оказалось своеобразным преломлением новой тенденции в развитии астро­ номии Западной Европы, а именно в трудах Н. Коперника и

И.Кеплера.

Вустройстве больших экваториальных солнечных часов так­ же выражено новое направление в развитии гномоники, более характерное для Западной Европы, чем для восточных стран, не исключая Индии. Достоинством этих часов является то, что вследствие равномерного движения тени часовые деления по­ лучаются равными. Отпадает необходимость иметь циферблат в виде многих линий, из которых каждая была предназначена для определенного месяца, что затрудняло и изготовление и пользо­ вание часами. Имея экваториальные солнечные часы, можно было производить более точные отсчеты времени.

Усовершенствование применения средств точной механики для создания разнообразных приборов и инструментов на му­ сульманском Востоке было связано не столько с созданием во­ дяных часов, сколько с изготовлением астрономических и весо­ вых приборов.

Весьма была развита практика создания астролябий со слож­ ными календарными и планетарными устройствами. Астролябии с присоединенными к ним механическими календарями теперь можно видеть во многих иностранных музеях. Такая астролябия, изготовленная Мухаммедом Абу Бахром в 1221 — 1222 гг., на­ ходится в Оксфордском научном музее. Примененная в ней зуб­ чатая передача состояла из многих пар шестерен. Ал-Бируни описывает устройство изобретенного им механического календа­ ря, который представлял собой также «приставку к астролябии». Ее устройство описано в работе [86].

Известный историк техники Д. Прайс находит, что «часы», подаренные султаном Саладином германскому императору Фридриху II Гогенштауфену, в действительности были астроля­ бией со многими механическими приставками для воспроизведе­ ния движения небесных тел и календаря.

Ал-Хазини в своей книге «Весы мудрости» описал созданные им в 1121 —1122 гг. гидростатические весы, которые в то время считались чудом точной механики.

Солнечные, водяные и огневые часы средневекового Китая.

Гномоника продолжала развиваться наряду с астрономией и совершенствованием календарной системы. Были найдены более совершенные способы определения времени.

Лю Чжо, живший в годы правления императора Ян-ди (на­ чало правления 605 г.), доказал наличие расхождения между временем, определявшимся до него с помощью гномона («тугуй»), и установленным им фактическим отношением длины тени на земле к пути перемещения Солнца по эклиптике. Для дока-

зательства выдвинутых им теоретических положении он предла­ гал измерить длину земного меридиана. Это было сделано, од­ нако, не при его жизни, а только через столетие в эпоху дина­ стии Тан (618—907 гг.) буддийским монахом астрономом И. Си­ нем. Он блестяще подтвердил теоретические положения Лю Чжо, которые остаются верными и сегодня [144, 302—303].

Особенно значительные успехи в создании астрономических приборов со сложным механическим устройством, приводимым в действие водой, были достигнуты именно в эту эпоху. Эти при­ боры служили также и целям определения времени.

В «Астрономических записях» («Тяньвэнь цзи») «Истории династии Цзинь» содержится самое раннее свидетельство о том, что Чжан Хэн (78—139 гг. н. э.) для приведения в движение астрономических приборов и прибора времени использовал вес воды. Он же создал и установил наряду с армиллярной сферой небесный глобус, также приводившийся в действие водой. Дви­ жение звезд на небесном глобусе соответствовало движению звезд на небе, наблюдаемому в обсерватории. Это достигалось, надо полагать, благодаря использованию системы зубчатых ко­ лес и кулачков.

После Чжан Хэна продолжали создавать армиллярные сфе­ ры и глобусы, приводимые в действие водой. Их создателями были Ван Фань (около 260 г. н. э.), Ге Хэн (династия У в эпоху троецарствия), Лу Цзи (династия Цзинь) и Цзе Лоцзи (дина­ стия Сун, 436 г. н. э.). После 650 г. н. э. к астрономическим при­ борам стали присоединять довольно сложное устройство для измерения и показа времени.

Профессор Лю Сяньчжоу считает, что на «развитие часового механизма оказало значительное влияние изобретение и усовер­ шенствование китайского адометра», поскольку «устройство это­ го прибора полностью совпадало с конструкцией системы пере­ дачи усилия и механизма счета времени в часах» [71, 109].

В 721 г. н. э. астроном И. Хонг изготовил водяные часы очень сложного устройства из латуни; они даже привлекли внимание императора Сюань-цзуна. Часы показывали относительную дол­ готу дня и ночи, высоты полюсов и звезд, видимых и невидимых на горизонте. Два штифта указывали дневные и ночные часы — «ке» (китайский час «ке» равен двум нашим).

Когда штифт был на «ке», выскакивала маленькая деревян­ ная статуэтка; она ударяла один раз в барабан и исчезала. Ког­ да штифт был на часе, появлялась другая статуэтка, ударяла по колоколу и исчезала.

В «Астрономических записях» «Новой истории династии Тан» (725 г.) содержится упоминание о создании комплекса из армил­ лярной сферы, глобуса и устройств для показания времени. При­ боры приводились в действие водой. За сутки небесный глобус делал один оборот. На каждом из двух зубчатых колец, окру­ жавших небесный глобус, находилось по небольшому шарику: один изображал Солнце, второй — Луну. Кольца вращались от

двух разных зубчатых передач. Когда небесный глобус совер­ шал полный оборот в западном направлении, Солнце передви­ галось на восток на один градус, а Луна —на 137/19 градуса в том же направлении. После того как небесный глобус совершал около 29 оборотов, Солнце и Луна встречались. За 365 оборотов небесного глобуса Солнце совершало один полный оборот.

Крышка деревянного ящика служила полом. Одна половина небесного глобуса находилась ниже уровня пола, другая же возвышалась над ним. На крышке ящика стояли две деревянные фигуры. Одна фигура каждые четверть часа автоматически уда­ ряла по барабану, находившемуся перед ней. Другая фигура через каждый час ударяла висевший против нее колокол. На небесном глобусе были установлены зубчатые передачи и ку­ лачки, и часть усилия передавалась на деревянные фигуры для указания времени. Зубчатая передача должна была быть очень сложной, чтобы небесный глобус мог совершать полный оборот за сутки, а Луна и Солнце могли вращаться значительно мед­ леннее и чтобы можно было координировать их движения.

В 979 г. Чжан Сысюань сконструировал водяные часы с боем, представлявшие собой уже сложный механизм. Для размещения прибора пришлось соорудить многоэтажную башню. В конструк­ цию прибора входило двенадцать фигур богов, каждый из кото­ рых отмечал определенный сдвоенный китайский час «ке» и по­ являлся в нужный момент, неся дощечку с указанием времени, и ударял в колокол или в барабан.

Около 990 г. Чжан-си-Хьюн создал часы, в которых было так­ же двенадцать статуэток для двенадцати часов. Барабан был помещен между двумя колоколами, из которых один — малень­ кий, другой — большой, и, так же как в часах И. Хонга, ста­ туэтки исчезали, как только производили удар то для «ке», то для часа.

Особо выдающимся сооружением и весьма характерным для средневекового Китая были башенные астрономические часы, воздвигнутые в эпоху династии Сун (960—1279) в 1088 г. астро­ номами Су Суном и Хань Кунлянем. Они построили модель не­ бесной сферы («тяньхэн»), движение которой соответствовало движению видимой небесной сферы. Она представляла собой весьма сложную конструкцию, состоящую из армиллярной сфе­ ры, небесного глобуса и механического приспособления для из­ мерения времени. Основой этого комплекса была трехэтажная башня высотой 9 м (рис. 50). Движущаяся армиллярная сфера была установлена на помосте и увенчивала собой строение. С ее помощью определяли координаты и азимуты небесных светил: Солнца, Луны, пяти планет и звезд. В среднем этаже помещал­ ся небесный глобус, на поверхности которого были нанесены звезды, Млечный Путь, эклиптика и экватор. Этажи пятиярус­ ной «часовой башни» имели форму пагод. Внутри самой башни находилось большое водяное колесо, по окружности которого имелось 36 ковшей 1 (рис51); в каждый из них по очереди вли-

валась вода из резервуара с постоянным уровнем. Полный цикл наполнения ковшей составлял 9 ч; за это время расходовалось около полутонны воды. Движение колеса регулировалось по­ средством спускового механизма, называвшегося «небесным ры­ чагом включения», или особого спускового устройства весового типа (2—6). Он предотвращал падение ковша до заполнения его водой. После взвешивания каждого наполненного ковша в соответствующем порядке колесо могло сделать движение впе­ ред на один шаг под действием силы веса наполненных ковшей.

Центральное спусковое колесо поворачивается на один шаг после наполнения водой каждого из 36 ковшей, его движение прерывается только на время наполнения ковша. Таким обра­ зом, вращение колеса носит равномерно-прерывистый характер, а его ход регулируется спусковым устройством весового типа, состоящим из верхнего рычага с грузом на конце и нижнего рычага типа безмен, которые вместе образуют кинематическую цепь. В этой цепи связь между верхним и нижним рычагами осуществляется через штифт ковша, а переход колеса в новое положение по окончании наполнения и взвешивания ковша регу­ лируется контрольным устройством в форме вилки. На рис. 52 изображены отдельно контрольное устройство, ковш и штифт и последовательное движение ходового колеса в пять этапов.

I. Храповой механизм предотвращает обратный отход коле­ са. Груз на конце верхнего рычага не может поднять верхний уравновешенный рычаг. Ковш находится в процессе наполнения водой.

П. Ковш наполнен, нижний рычаг-безмен занял наклонное положение, храповой механизм (верхняя блокировка) продви­ гается над следующим штифтом ковша.

III. Верхний стопор приподнялся, открыв проход и обеспе­ чив прохождение ковшовому штифту; следующий ковш (еще пу­ стой) подошел и встал на место; приводится в действие расцеп­ ляющий (trip) рычаг, оттягивая вниз цепь.

IV. Верхний стопор снова зацепляет штифт ковша; нижний рычаг-безмен опускается довольно далеко; расцепляющий рычаг возвращается в прежнее положение.

V. Нижний рычаг-безмен возвращается в горизонтальное по­ ложение, и другой ковш начинает наполняться; в это время ко­ лесо находится в покое.

Отсчет и показание времени соответствующим механическим прибором и регулирование хода небесного глобуса и армиллярной сферы было кинематически связано с движением водяного колеса при помощи сложного механизма, состоящего из зубча­ тых колес и трибов, а также кулачков и толкателей. Кинемати­ ческая схема взаимодействия отдельных частей этого механиче­ ского комплекса приведена на рис. 53. На конце водяного коле­ са имелась зубчатка 1, предназначенная для передачи усилия на шестерню 2 вертикального вала (он назывался «небесным столбом») и приведения этого вала во вращение. На валу име-

600 зубцов. Остальные шесть колес можно разделить на два ви­ да, каждый из которых выполнял функции измерения вре­ мени.

Колеса первого вида были снабжены определенным количе­ ством толкателей. Через каждый час или четверть часа толка­ тели при помощи рычага или шнуров приводили в действие ука­ затель времени в виде деревянной фигуры. Колеса второго типа имели определенное количество «хранителей времени» в виде деревянных фигур с дощечкой с обозначением соответствующего часа и четверти часа согласно китайскому счету времени. В оп­ ределенный момент времени эти фигуры появлялись в одном из этажей пагоды и указывали время.

На первом этаже пагоды три дверцы. Из левой по истечении каждых двух часов появлялась фигура в красном одеянии и звонила в колокол; вторая фигура, одетая в зеленое, появлялась из средней дверцы через каждые четверть часа и ударяла в