так, пока не создали простейшие приборы, позволявшие определять время более точно.
Самые древние часы ? солнечные. Длина тени, отбрасываемой вертикально укрепленным на земле шестом, показывала истинное время дня. Пользоваться такими часами можно было, конечно, только в солнечную погоду.
Накануне эпохи Чуньцю, примерно около 700 года до н. э., были изобретены водяные часы, или капельница («дилоу»). Принцип устройства капельницы (с небольшими вариантами в разные эпохи) сводился в основе к следующему: несколько сосудов, наполненных водой, располагали один выше другого. Сбоку каждого сосуда проделывалось отверстие, через которое вода постепенно (с заданной скоростью) переливалась в нижестоящий сосуд. Вода из всей системы сосудов собиралась в последнем, самом нижнем. В этом последнем сосуде имелась градуированная шкала, показывавшая уровень воды в нем, то есть время суток.
На рисунке вы видите водяные часы, изобретенные в Цинскую эпоху. В дне каждого из трех сосудов, установленных один над другим, проделаны отверстия, так что вода, наполнявшая верхний сосуд ? «день», перетекала через всю систему в водосборную колонку.
Рис. 18. «Дилоу» (капельница) ? водяные часы, изобретенные в эпоху Цинской династии.
Ширина и глубина каждого нижестоящего сосуда уменьшались последовательно, по отношению к вышестоящему на 1 цунь[34], в результате сосуд, переливавший воду непосредственно в водосборную колонку, был всегда полон. В задней стенке его имелось отверстие, через которое избыток воды стекал в подставленную под ним ванночку. Бронзовый человек «держал» стержень, крепившийся на поплавке, свободно скользящем у него в руках вверх-вниз, по мере изменения уровня воды в водосборной колонке. Отметки на стержне?этом своеобразном циферблате ? обозначали часы суток.
В эпоху, последовавшую за династией Хань, то есть после 220 года, в Китае изобрели прибор для определения времени, в котором использовали силу воды и систему зубчатых передач.
Еще в начале нашей эры великий китайский ученый Чжан Хэн, используя принцип капельницы, создал армиллу, или армиллярную сферу, ? астрономический прибор для определения экваториальных, или эклиптических, координат небесных светил. «Шарообразное небо, приводимое в движение водой», — так назвал Чжан Хэн свой прибор. Прежде чем объяснить его устройство, остановимся вкратце на теории мироздания, которой придерживался Чжан Хэн, тем более что ее именем ? «шарообразное небо» — и был назван этот астрономический прибор.
Сторонники теории «шарообразного неба», предложенной Чжан Хэном, уподобляли вселенную куриному яйцу: небесная сфера — скорлупа яйца, Земля — как бы его желток. Небо непрерывно вращается, а с Земли люди видят движение небесных светил. Руководствуясь этой теорией, Чжан Хэн и сконструировал прибор, демонстрировавший и пояснявший движение небесных тел. «Шарообразное небо» было сделано из бронзы и состояло из двух вращающихся кругов ? внутреннего и внешнего, на которых были нанесены отметки: «Северный и Юж ный полюсы», «небесный экватор» (так Чжан Хэн называл плоскость, проходящую через центр небесной сферы и равноудаленную от полюсов), «эклиптика», то есть линия годичного видимого движения солнца, небесные светила и т. д.
Армиллярная сфера Чжан Хэна была соединена с капельницей и под напором воды медленно вращалась соответственно «течению времени». Установленная в темном помещении, армилла создавала полную иллюзию звездного неба в течение каждой единицы времени: восход, движение и заход светил. Показания прибора Чжан Хэна совпадали с реальным движением светил.
Этот древнейший в мире прибор Чжан Хэна, современника Птолемея, воспроизводивший движение планет и светил, сохранился лишь до V века. Он был уничтожен во время междоусобных войн. По описаниям армиллы Чжан Хэна, содержавшихся в ряде трудов, китайские астрономы VII–XIII веков создали еще более совершенные инструменты такого типа. В приборе Лян Лин-цзаня и буддийского монаха И Сина, усовершенствовавших в 725 году «шарообразное небо» Чжан Хэна, время отбивалось деревянными фигурками, смонтированными здесь же.
В 979 году механик Чжан Сы-сюнь сконструировал водяные часы с боем, представлявшие собой уже сложный часовой механизм.
Значительное количество астрономических приборов было создано сунским астрономом Су Суном. В 1088 году он соорудил сложную комплексную конструкцию астрономического прибора армиллы и часов. Наверху этого прибора высотой в 3 чжана бронзовые драконы, как бы приподнявшие «шарообразное небо» ? миниатюрную армиллу Чжан Хэна; над «небом» — небесный глобус. На рисунке видно его полушарие, другое ? как бы «скрылось» за Землю. Показания этого небесного глобуса также точно соответствовали движению небесных светил звездного неба. Нижние этажи прибора сделаны в форме пагоды. В первом этаже пагоды три двери.
Рис. 19. Прибор Су Суна
Каждые два часа из левой двери показывалась фигура человека в красном, ударявшая в колокол; каждый новый час отбивал человек в фиолетовом, показывавшийся в дверях слева. Каждые четверть часа отбивались фигуркой в зеленом, появлявшейся из средних дверей. На втором этаже пагоды фигурка автоматически показывалась каждый час; на третьем ?каждые четверть часа; на четвертом этаже фигурка отзванивала вечер и «ходила дозором» ночью, отбивая стражи[35]; фигурка на пятом этаже возвещала о восходе солнца.
Секрет этого сложного механизма заключался в оригинальной конструкции колесной системы из зубчатых колес и трибов (то есть колес с малым числом зубьев) со специальным зубчатым зацеплением.
Рис. 20. Схема устройства часового механизма с песочным двигателем Чжан Си-юаня.
В Юаньскую эпоху, в 1276 году, крупнейшим китайским ученым Го Шоу-цзином были изобретены часы оригинальной конструкции. В этом уникальном механизме время «отпрыгивалось» скакавшими каждую четверть часа фигурками дракона, тигра, птицы и черепахи.
В эпоху династии Мин, около 1360 года, мастер Чжань Си-юань изобрел часы с песочным двигателем, сконструированные по принципу действия «капельницы», с той, однако, разницей, что вместо воды, замерзавшей на морозе, время «текло» песком. На рисунке воспроизводится схема этого устройства: из песочницы (1) песок непрерывно поступал на чашечки (их было 16) «песочного колеса» (2), устроенного по типу водяного и игравшего роль современной часовой пружины или гири (двигателя). Песочное колесо путем последовательной передачи усилий через систему зубчатого зацепления приводило в движение весь механизм колесной системы (3, 4, 5, 6), воздействовавшей, в свою очередь, на исполняющий механизм (7).
В какой связи находятся все эти приборы с механическими часами наших дней ? вот вопрос, ответить на который пытаются ученые. Путем тщательного анализа конструкции прибора Су Суна один английский ученый приходит в своей статье «Китайские астрономические часы», опубликованной в марте 1956 года в журнале «Nature», к выводу, что изобретение механических часов следует отнести к периоду появления часового механизма Лян Лин-цзаня и И Сина. В период крестовых походов принципы конструкции подобных механизмов проникли в Европу. И очень возможно, что эти
