«Время и часы: Описание древних и современных методов измерения времени»

Электронная книга проекта «Гутенберг», «Время и часы», автор сэр Генри Х. (Генри Хардинг) Канингем

Note:

Images of the original pages are available through Internet Archive. See

https://archive.org/details/timeclocksdescri00cuny

ВРЕМЯ И ЧАСЫ.

[Frontispiece.

НЮРНБЕРГСКИЕ ЧАСЫ. ПЕРЕДЕЛАНЫ СО ШПИНДЕЛЬНОГО СПУСКА НА МАЯТНИКОВЫЙ ХОД.

ВРЕМЯ И ЧАСЫ:

ОПИСАНИЕ ДРЕВНИХ И СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ.

Г. Х. КАНИНГЕМ, магистр искусств, кавалер ордена Бани, член Института инженеров-электриков.

С МНОГОЧИСЛЕННЫМИ ИЛЛЮСТРАЦИЯМИ.

ЛОНДОН: ARCHIBALD CONSTABLE & CO. Ltd. 16 ДЖЕЙМС-СТРИТ, ХЕЙМАРКЕТ. 1906.

BRADBURY, AGNEW, & CO. LD., ПЕЧАТНИКИ, ЛОНДОН И ТОНБРИДЖ.

СОДЕРЖАНИЕ.

PAGE

Introduction 1

Chapter I. 7

Chapter II. 50

Chapter III. 90

Chapter IV. 123

Appendix on the Shape of the Teeth of Wheels 187

Index 199

ВРЕМЯ И ЧАСЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

Когда мы читаем произведения Гомера, Вергилия, Платона или обращаемся к более поздним творениям Данте, Шекспира, Мильтона и множества других писателей и поэтов, которые так много сделали для нашего просвещения и развлечения, чтобы сделать нашу жизнь лучше и приятнее, мы склонны с некоторым разочарованием смотреть на современность. А когда мы обращаемся к области искусства и сравниваем греческие статуи и готическую или ренессансную архитектуру с нашими современными попытками, мы вынуждены признать свое отставание от предков. И это, возможно, заставляет нас задаться вопросом: равен ли наш век тем, что были до него, или же человеческий интеллект находится в упадке.

Это чувство, однако, проистекает из неспособности помнить, что каждая эпоха в мире имеет свои особые сильные и слабые стороны. В один период развивается самоотверженный патриотизм и рвение к общему благу, необходимые для формирования общества. В другой — на первый план выходит изучение принципов морали и религии. В третий — главенствуют искусства; в четвертый — культивируются поэзия, трагедия, лирика и проза; в пятый — наступает черед музыки, и из грубых крестьянских песен рождается гармония оперы.

Нашему веку выпала слава быть безусловно первым в научных открытиях. Будущие поколения могут презирать нашу литературу, превзойти нас в поэзии, жаловаться, что в философии мы ничего не сделали, и даже высмеивать и забыть нашу музыку; но они смогут лишь с восхищением оглядываться на плеяду научных мыслителей, которые в XVII веке свели в систему законы, управляющие движениями миров не меньше, чем атомов, и которые в XVIII и XIX веках заложили основы химии, электричества, акустики, теплоты, оптики, и подарили человечеству паровой двигатель, телеграф, железные дороги, методы возведения огромных железных конструкций, динамо-машину, телефон и тысячи других применений науки на службе человеку.

И будущие исследователи истории, знакомые с условиями нашей жизни, полагаю, будут также удивлены нашей оценкой собственных способностей и возможностей. Они с изумлением отметят, что джентльмен XIX века — века, могучего в науке, но отнюдь не выдающегося в искусстве, литературе и философии, — считал позорным не знать, с каким акцентом грек или римлянин считал нужным произносить слово, стыдился неспособности перевести латинский афоризм, и при этом не считал зазорным не знать, как устроен телефон и почему он работает. Они улыбнутся, заметив, что наши высшие университетские степени, наши самые доходные награды присуждались за изучение мертвых языков или археологические изыскания, а наука — наша гордость и то, в чем мы проявили реальные способности, — занимала лишь второстепенное место в нашем образовании.

Они улыбнутся, узнав, что мы считали, будто знание общественных дел можно приобрести только через основательное изучение греческих частиц, или что когда-либо можно было думать, будто люди не могут командовать армией без изучения тактики, применявшейся в битве при Марафоне.

Но битва между классическим и научным образованием в действительности является не столько спором о предметах преподавания, сколько спором о методах обучения. Можно преподавать классические дисциплины так, что они станут умственной тренировкой высочайшей ценности. Можно преподавать науку так, что она превратится в простую порабощающую рутину.

Единственное великое требование к образованию будущего — твердо усвоить тот факт, что изучение слов не есть изучение вещей, и что человек не может стать плотником, просто выучив названия своих инструментов.

Ошибкой учителей Средневековья было убеждение, что первый шаг в познании — это получение правильного набора понятий обо всем, а затем дедуктивное выведение из них всех знаний. Восхитительный план, если вы можете получить свои понятия! Но, к сожалению, понятия не существуют в готовом виде — они должны развиваться; и по мере того, как растут ваши знания, меняются и ваши понятия. Понятие о вещи — это не просто определение, это ее полная история. И вы должны строить свое здание научного знания с земли, кирпичик за кирпичиком, камень за камнем. Не существует магического процесса, с помощью которого оно может быть вызвано к жизни по одному слову, подобно дворцу из «Тысячи и одной ночи».

Ибо нет ничего более губительного, чем жонглирование словами, такими как сила, вес, притяжение, масса, время, пространство, емкость или гравитация. Слова подобны кошелькам: они содержат лишь столько денег, сколько вы в них положили. Вы можете звенеть своим мешочком с медяками, пока они не зазвучат как золотые соверены, но когда придет время платить по счетам, разница вскоре обнаружится.

Эта пагубная практика изучения слов без попытки добиться ясного понимания их смысла заставляет многих учителей использовать математические формулы не как звенья логической цепи, а как магические котлы, в которые они бросают посылки, подобно тому как ведьмы бросают травы и пальцы младенцев в свои горшки, и ожидают, что ответы появятся как привидения в результате некоего оккультного процесса, который они не могут объяснить. Эта тенденция поощряется глупыми родителями, которым нравится видеть, как их вундеркинды делают вид, что понимают вещи, слишком сложные для них самих, и которые наблюдают за уроками математики своих детей, как деревенские жители, глазеющие на ярмарке. Они забывают, что для практических целей жизни одна вещь, понятая хорошо, стоит целой книги запутанных, плохо переваренных формул. К сожалению, можно «натаскать» мальчиков и прогнать их через сито экзаменов с видимостью знаний без их реальности. Если бы проверялись крикет или гольф, как скоро был бы обнаружен обман. Никакое надувательство не было бы допущено в этих интересных и захватывающих предметах. И действительно, когда размышляешь, как легко создать видимость книжных знаний без их реальности, трудно винить тех, кто отбирает людей для службы в Индии и Египте во многом за их успехи в спорте и играх. Лучше хороший игрок в крикет, чем глупый педант, набитый знаниями, которые «лежат, как мергель на бесплодной почве, обременяя то, что не в силах удобрить».

Другая родственная ошибка — ожидать слишком многого от науки. Ибо при всех наших усилиях получить дальнейшее знание тайн природы мы лишь подобны путникам в лесу. Чем глубже мы проникаем в него, тем гуще становится тень. Ибо наука — «лишь обмен одного невежества на другой вид невежества» (А), и весь наш анализ непостижимых вещей ведет нас лишь к вещам еще более непостижимым.

А «Манфред», акт II, сцена IV.

Поэтому только твердая решимость никогда не жонглировать словами или идеями, не пытаться убедить себя или других в том, что мы понимаем то, чего не понимаем, позволяет добиться какого-либо научного прогресса.

ГЛАВА I.

Все изучающие какой-либо предмет поначалу склонны испытывать недоумение из-за количества и сложности новых идей, представленных им.

Потребность в понимании этих идей ощущается, и все же их трудно уловить и определить. Так, например, мы все склонны думать, что знаем, что имеется в виду, когда говорят о силе, весе, длине, емкости, движении, покое, размере. И все же, когда мы начинаем рассматривать эти идеи более пристально, мы обнаруживаем, что знаем о них очень мало. Действительно, чем они элементарнее, тем менее мы способны их понять.

Самыми первичными из наших идей кажутся идеи числа и количества; мы можем считать вещи, и мы можем измерять их или сравнивать друг с другом. Арифметика — это наука, которая имеет дело с количеством вещей и позволяет нам умножать и делить их. Оценка количеств производится путем применения нашей способности сравнения к различным объектам. Идеи числа и количества, по-видимому, пронизывают все наши представления.

Изучение природных явлений окружающего нас мира называется изучением физики от греческого слова φυσίς, или «неодушевленная природа»; термин «физика» обычно ограничивается той частью природы, которая не является живой. Изучение живых существ обычно называется биологией (от βια — жизнь).

В изучении природных явлений, однако, есть три идеи, которые занимают особое и важное положение, поскольку они могут быть использованы как средство измерения или оценки всех остальных. В этом смысле они кажутся самыми примитивными и фундаментальными из тех, что мы имеем. Мы не вправе утверждать, что все остальные идеи сформированы из этих идей и составлены из них, но мы вправе утверждать, что наше правильное понимание физики, то есть изучения природы, в немалой степени зависит от нашего ясного понимания их. Эти три фундаментальные идеи — идеи пространства, времени и массы.

Пространство, по-видимому, является универсальным сопровождением всех наших впечатлений об окружающем мире. Как бы мы ни старались, мы не можем мыслить материальные тела иначе, чем в пространстве и занимающими пространство. Хотя мы можем представить пространство пустым, мы не можем вообразить его уничтоженным. И это пространство имеет три измерения: длину, ширину, измеряемую поперек или под прямым углом к длине, и толщину, измеряемую под прямым углом к длине и ширине. Больше измерений, чем эти, у нас быть не может. По какой-то непостижимой причине устроено так, что пространство должно представлять эти три измерения и не более. Четвертое измерение для нас невообразимо — я не скажу непостижимо: мы можем допустить, что мир мог бы существовать с пространством в четырех измерениях, но мы не можем вообразить его себе или подумать, какими были бы вещи в нем.

С трудом мы можем, пожалуй, вообразить мир с пространством только двух измерений, «плоский мир», где плоские существа разных форм, словно фигуры, вырезанные из бумаги, скользят или плавают по плоскому столу. Они не могли бы перепрыгнуть друг через друга, ибо имели бы только длину и ширину; чтобы подпрыгнуть, нужно было бы иметь возможность двигаться в третьем измерении, но, имея только два измерения, можно было бы только скользить вперед и в стороны в плоскости. Для таких существ кольцо было бы коробкой. Вам пришлось бы сломать кольцо, чтобы вытащить что-то из него, ибо если бы вы попытались выскользнуть, вы бы наткнулись на стену в любом направлении. Вы не могли бы выпрыгнуть из него, как овца выпрыгнула бы из загона через препятствия, ибо для прыжка потребовалось бы третье измерение, которого у вас нет. Существа в мире только с одним измерением были бы в еще худшем положении. Подобно бусинам на нитке, они могли бы скользить в одном направлении настолько, насколько позволили бы другие. Они не могли бы пройти друг мимо друга. Для такого существа два других существа были бы коробкой, по одному с каждой стороны от него, ибо, будучи так заключенным, он не смог бы выбраться. Подобно вагону на железной дороге, он не мог бы обойти другой вагон. Для этого потребовалась бы способность двигаться в двух измерениях, а тем более он не мог бы перепрыгнуть через них — для этого потребовалось бы три.

Мы не имеем ни малейшего представления, почему наш мир был так ограничен. Некоторые философы полагают, что ограничение — в нас, а не в мире, и что, возможно, когда наш разум освободится от ограничений, налагаемых пребыванием в наших телах, и смерть освободит нас, мы сможем увидеть не только длину, ширину и высоту, но и многое другое, о чем сейчас не можем составить никакого представления. Но эти размышления уводят нас из науки в призрачную страну метафизики, о которой мы жаждем знать хоть что-то, но обречены знать так мало. Площадь получается умножением длины на ширину. Кубическое содержание получается умножением длины на ширину и на высоту. Из всех представлений о пространстве идея линии — самая простая. Она имеет направление и длину.

Идею массы труднее уловить, чем идею пространства. Она означает количество материи. Но что такое материя? Этого мы не знаем. Это не вес, хотя верно, что всякая материя имеет вес. Тем не менее материя обладала бы массой, даже если бы ее свойство веса было отнято.

Ибо рассмотрим такую вещь, как фунтовый пакет чая. Он имеет размер, занимает пространство, имеет длину, ширину и толщину. Он также имеет вес. Но что придает ему вес? Притяжение Земли. Предположим, вы удвоите размер Земли. Земля, будучи больше, притягивала бы пакет чая сильнее. Вес чая, то есть притяжение Земли к пакету чая, увеличился бы — чай весил бы больше, чем прежде. Отвезите пакет чая на планету Юпитер, которая, будучи очень большой, имеет притяжение на поверхности в 2,5 раза больше земного. Его размер был бы тем же, но нести его было бы тяжело, как пакет с песком. И все же это была бы та же «масса» чая. Вы не смогли бы сделать из него больше чашек чая на Юпитере, чем на Земле. Отвезите его на Луну, и он будет весить чуть больше двух унций, но все равно это будет фунт чая. Мы привыкли оценивать массу по ее весу, и делаем это правильно, ибо в любом месте на Земле, например в Лондоне, веса масс всегда пропорциональны массам, и если вы хотите узнать, какую массу чая вы имеете, вы взвешиваете ее и знаете наверняка. Отсюда в нашем сознании мы путаем массу с весом. И даже в наших Актах Парламента мы делаем то же самое, так что в статутах, касающихся стандартных весов, трудно понять, что имели в виду те, кто их составлял, и означает ли фунт чая массу определенного количества чая или вес этой массы. Для точного мышления мы, конечно, всегда должны иметь дело с массами, а не с весами. Ибо, насколько мы можем судить, масса кажется неразрушимой. Масса есть масса, где бы она ни находилась и во все времена, тогда как ее вес меняется в зависимости от силы притяжения планеты, на которой она случайно находится, и от ее расстояния от центра этой планеты. Блоха на этой Земле может подпрыгнуть, возможно, на восемь дюймов; поместите эту блоху на Луну, и с затратой той же энергии она могла бы подпрыгнуть на четыре фута. Поместите ее на планету Юпитер, и она могла бы подпрыгнуть только на 3 1/5 дюйма. Человек на улице на Луне мог бы запрыгнуть в окно на втором этаже дома. Один фунт чая, доставленный на Солнце, был бы таким же тяжелым, как двадцать восемь фунтов его на поверхности Земли; и вес меняется в разных частях Земли. Следовательно, истинная мера количества материи — это масса, а не вес.

Масса тел меняется в зависимости от их размера; если у вас материал той же природы, то при двойном размере вы имеете двойную массу. Некоторые тела более концентрированы, чем другие, то есть более плотны; как будто они более плотно сжаты вместе. Так, свинцовый шар диаметром в дюйм содержит в сорок восемь раз больше массы, чем пробковый шар диаметром в дюйм. Чтобы узнать вес определенной массы материи, мы должны умножить массу на число, представляющее силу притяжения или тягу Земли.

В физике принято использовать буквы алфавита как своего рода стенографию для обозначения слов. Так что буква m обозначает массу тела. Так же g обозначает силу притяжения Земли в данном месте. w обозначает вес тела. Следовательно, поскольку вес тела зависит от его массы, а также от силы притяжения Земли, мы выражаем это кратко, говоря: w = m × g; или w равно m, умноженному на g; символ = используется для равенства, а × — знак умножения. В обычном употреблении × обычно опускается, и когда буквы ставятся вместе, подразумевается, что они умножаются. Так что это записывается

w = mg.

Конечно, этим уравнением мы не хотим сказать, что вес — это масса, умноженная на силу гравитации, мы лишь хотим сказать, что число единиц веса находится путем умножения числа единиц массы на число единиц силы гравитации Земли.

Точно так же, если при оценке количества вагонов w, которые потребовались бы для армии из n человек, потребляющих p фунтов провизии в день, мы могли бы записать

w = np.

Но это не означало бы, что мы умножаем солдат на еду, чтобы получить вагоны, а лишь то, что мы выполняем численный расчет.

Время — одна из самых загадочных наших элементарных идей. Оно кажется существующим или не существующим в зависимости от того, думаем мы или не думаем. Оно кажется бегущим или стоящим на месте, идущим быстро или медленно. Как оно тянется во время утомительного урока; как оно летит во время игры в крикет; как оно, кажется, останавливается во сне. Если бы мы измеряли время нашими собственными мыслями, оно было бы очень неопределенной величиной. Но другие соображения, по-видимому, показывают нам, что Природа не знает такой неопределенности в отношении времени, что она производит свои явления единообразным образом в единообразные промежутки времени, и что время имеет существование, независимое от наших мыслей и воли.

Идея состояния вещей, в котором время больше не существовало, была вполне знакома средневековым мыслителям и рассматривалась многими из них как состояние, которое будет существовать после Страшного суда. В недавнее время Кант выдвинул теорию, что время — лишь необходимое условие наших мыслей и не имеет существования вне мыслящих существ — фактически, что это наш способ смотреть на вещи.

Научно, однако, мы вправе рассматривать время как совершенно реальное и способное к самому точному измерению. Например, если мы устроим поток песка, вытекающий из отверстия, и будем наблюдать, сколько его вытечет, пока яйцо варится вкрутую, мы обнаружим как факт, что если вытекает то же количество песка, состояние яйца единообразно. Если мы идем час по часам, мы обнаруживаем, что можем пройти половину расстояния, которое прошли бы, если бы шли два часа. Именно соответствие этих различных экспериментов дает нам веру в рассмотрение времени как вещи, существующей независимо от нас, или, во всяком случае, независимо от наших преходящих настроений.

Идеи времени, приобретенные расами людей, которые первыми вышли из состояния варварства, несомненно, были получены из наблюдения дня и ночи, месяца и года.

Fig. 1.

Ибо, предположим, что пастух находился на равнинах Халдеи или, возможно, на тех горах Индии, известных как крыша мира, которые, по мнению некоторых археологов, были местом Эдемского сада и ранней родиной европейской расы, что бы он увидел?

Он увидел бы, как солнце встает на востоке, медленно поднимается по небесам, пока не окажется над югом в полдень, затем оно опустилось бы к западу и исчезло. Летом точка восхода солнца была бы севернее, чем зимой, и так же была бы точка его захода (А'). Зимой оно вставало бы немного южнее востока и заходило немного южнее запада, и не поднималось бы так высоко в небесах в полдень, так что летний день был бы длиннее зимнего. Если бы день всегда делился на двенадцать часов, независимо от того, длинный он или короткий, то летом часы дня были бы длинными; зимой они были бы короткими. Этот способ деления дня использовали греки. Египтяне, с другой стороны, усредняли свой день, деля весь круг солнца на двадцать четыре часа, так что летний день содержал больше часов, чем зимний. Следовательно, для египтян восход солнца не всегда происходил в шесть часов. Ибо зимой он происходил после шести, а летом до шести; и это система, которая дошла до нас.

Луна также восходила бы в разных местах, варьируясь между A и B, и заходила бы в местах, варьирующихся между A' и B', но они были бы независимы от тех, в которых солнце восходило и заходило.

Более того, луна каждый день, казалось бы, удалялась все дальше и дальше от солнца в направлении стрелки, как показано на эскизе. Если бы луна восходила через час после солнца в один день, на следующий день она восходила бы более чем через два часа после солнца, и так далее. Эта задержка в восходе луны продолжалась бы изо дня в день, пока, наконец, она не вернулась бы к солнцу снова, как показано в M'. И на своем пути она меняла бы свою форму от серпа, как в M, до полной луны, когда она была бы на полпути вокруг от солнца, то есть когда она восходила бы через двенадцать часов после него, или только восходила бы, когда солнце заходило. Эта задержка и сопутствующее изменение формы продолжались бы, пока через три недели она не оказалась бы в положении A', когда она восходила бы через восемнадцать часов после солнца и стала бы серпом своей спиной к солнцу; фактически, она всегда поворачивала бы свою выпуклую сторону к солнцу. Наконец, когда прошло бы двадцать восемь дней, она снова оказалась бы напротив солнца, и, следовательно, ее бледный свет был бы погашен в его лучах, и она постепенно вновь появилась бы как новая луна на другой стороне от него. Эта серия изменений луны происходит раз в двадцать восемь дней и называется лунным или «месячным» месяцем, и использовалась как деление времени очень ранними народами. Изменения сезонов повторялись с изменениями во времени восхода солнца и требовали года, чтобы произойти. И в году было почти тринадцать лунных изменений.

Было также замечено, что во время своего цикла изменений солнце медленно двигалось назад среди звезд в том же направлении, что и луна, только оно совершало свой ретроградный цикл за год, и так возникло деление времени на месяцы и годы. Звезды поворачивались в небесах раз в полный день. Солнце, следовательно, казалось движущимся назад среди них, проходя последовательно через группы звезд, так чтобы совершить круг их всех за год. Звезды, через которые оно проходило за год, и через которые луна путешествовала за месяц, были разделены древними на группы, называемые созвездиями, и его годовой путь в небесах назывался зодиаком. Было двенадцать этих созвездий в зодиаке, называемых знаками. Следовательно, солнце проходило через знак каждый месяц, совершая тур их всех за год. Этим знакам были даны причудливые названия, такие как «Овен», «Водолей», «Дева», «Скорпион» и так далее, и солнце и луна тогда, как говорили, проходили через знаки зодиака.

Следовательно, поскольку путь солнца отмечал год, вы могли определить сезоны, зная, в каком знаке зодиака находится солнце. Возраст луны был легко известен по ее форме.

Когда зима заканчивалась, тогда, как только солнце заходило, звезда Пса восходила бы на востоке, и это показывало бы, что весна близка. Тогда крестьяне готовились пахать землю и сеять семена и выводить волов на пастбище, и праздновали с радостным весельем радостное пришествие весны, соответствующее нашей Пасхе, когда солнце пробегало через три созвездия зодиака. Затем приходила летняя жара, и со многими мистическими обрядами они праздновали день летнего солнцестояния. Осенью, после того как еще три знака зодиака были пройдены солнцем, солнце снова восходит точно на востоке и заходит на западе, и дни и ночи равны. Это осеннее равноденствие, и когда-то оно праздновалось пиром, который мы теперь знаем как Михайлов день, и гусь — это остаток древнего фестиваля.

Fig. 2.

А великий зимний пир древних теперь известен нам как Рождество и выбран для празднования рождения нашего Господа; ибо когда христианство пришло в мир и язычники были обращены, старые праздничные дни были намеренно изменены в христианские фестивали.

Для нас, следовательно, все небеса и неподвижные звезды вместе с ними кажутся поворачивающимися с востока на запад, или слева направо, когда мы смотрим на юг, как показано большой стрелкой. Но луна и солнце, хотя и кажутся помещенными в небесах, движутся назад среди неподвижных звезд, как показано маленькими стрелками. Солнце движется с такой скоростью, что обходит круг небес за год из трехсот шестидесяти пяти дней. Луна обходит круг за двадцать восемь с половиной дней, или лунный месяц. Конечно, в действительности солнце находится в покое, и это земля движется вокруг солнца и вращается на своей оси, когда она движется. Но вскоре будет показано, что появление для человека на земле такое же, идет ли земля вокруг солнца или солнце вокруг земли.

Из работ греческих писателей мы знаем довольно много об идеях о мире, которые были у древних. Самые ранние представления, конечно, были связаны с поклонением богам. Солнце считалось огромным светом, перевозимым в колеснице, управляемой Аполлоном, с четырьмя резвыми конями. Оно спускалось в океан, когда день склонялся к закату, и тогда кони распрягались нимфами океана и велись вокруг к востоку, чтобы быть готовыми к путешествию следующего дня. Египтяне изображали солнце как помещенное в лодку, которая плыла по небесам. Ночью бог солнца спускался в адские регионы, неся с собой души тех, кто умер в течение дня. Там они проходили через различные регионы ада, с порталами, охраняемыми отвратительными монстрами. Те, кто хорошо выучил ритуал мертвых, знали слова силы, которыми можно было умилостивить демонов. Те, кто не был обеспечен паролями, подвергались ужасным опасностям. Затем душа представала перед Миносом, и ее взвешивали и поступали с ней согласно ее заслугам.

Fig. 3.

Земля считалась огромным островом посреди кругового моря. Постепенно, однако, астрономические идеи стали подчиняться науке. Одной из первых истин, которая осенила астрономов, был факт, что земля — это сфера. Ибо они заметили, что по мере того, как люди уходили все дальше и дальше на север, высота солнца в полдень над горизонтом становилась все меньше и меньше. Это легко можно увидеть из диаграммы. Когда наблюдатель находится в точке A, солнце появляется на высоте над горизонтом, равной углу α, но по мере того, как он идет вдоль изогнутой поверхности земли к точке B, ближе к северному полюсу, солнце кажется ниже и имеет высоту только β. Из этого было легко людям, столь искусным в геометрии, как греки, вычислить, насколько велика земля. Они сделали это, и она, казалось, имела огромный диаметр в 8000 миль. Они знали только совсем небольшую ее часть. Они думали, что остальное — это океан. Но у них, конечно, было ясное представление об «антиподах» или перевернутой стороне ее, и они верили, что если люди были на другой стороне ее, то их ноги должны были указывать к ее центру. Из этого они получили идею центра земли как точки притяжения для всех вещей, которые имели земную природу. Огонь, казалось, всегда желал идти вверх, поэтому они думали, что огонь имеет земную отталкивающую, небесную природу. Воду они считали частично земной, частично небесной, ибо она появлялась в океане или плавала как облака. Воздух они считали безразличным. И из четырех элементов: огня, воды, земли и воздуха — они верили, что мир был сделан. Землю они считали покоящейся; ибо если бы она была в движении, вещи улетали бы с нее. Они видели, что либо солнце должно двигаться вокруг земли, либо земля должна вращаться на своей оси. Они выбрали первую гипотезу, потому что они аргументировали, что если бы земля вращалась раз в двадцать четыре часа, то такая страна, как Греция, должна была бы лететь вокруг, как пятно на поверхности волчка, со скоростью около 18 000 миль за двадцать четыре часа, то есть со скоростью около 180 ярдов в секунду, или быстрее, чем стрела из лука. Но если бы это было так, то птица, которая взлетела бы с земли, осталась бы далеко позади. Если бы мяч был брошен вверх, он упал бы на сотни ярдов позади человека, который бросил его. Они не могли вообразить, как возможно для мяча, брошенного кем-то, стоящим на движущемся объекте, не упасть позади бросающего.

Это решило их в их ошибке. Ошибочная астрономия греков была также сильно продвинута Аристотелем, наставником Александра Великого. Этот великий гений в политике и философии был только во втором ранге как человек науки, и, как я думаю, едва ли равен Архимеду или Гиппарху, или даже Птолемею. Аристотель написал книгу о небесах, которая изобилует самыми необоснованно ошибочными научными идеями, такими как, например, что движение небесных тел должно быть круговым, потому что самая совершенная кривая — это круг, и подобные предположения о ходе природы.

Земля, следовательно, будучи неподвижной, они думали, что луна, солнце и семь планет переносились вокруг нее, закрепленные каждая из них в огромной хрустальной сферической оболочке. Эти сферы, как слои луковицы, скользили одна вокруг другой, каждая неся свое небесное светило. Луна была ближайшей, затем Меркурий, затем Венера, затем солнце, затем Марс, Юпитер и Сатурн. Снаружи них была сфера звезд, и снаружи всего «primum mobile», или великий Перводвигатель вселенной. Когда одно из небесных тел, такое как луна, оказывалось перед другим, таким как солнце, происходило затмение. Они вскоре заметили, что луна получает свой свет от солнца. Поскольку они знали размер земли, путем сравнения они получили некоторое смутное представление об огромных расстояниях, на которых небесные тела должны быть от нас. Фактически, они измерили расстояние до луны с приблизительной точностью, делая его 240 000 миль, или около тридцати диаметров земли.

Это, конечно, дало им диаметр луны, ибо они были легко способны вычислить, насколько большим должен быть объект, который выглядит таким же большим, как луна, и находится на расстоянии 240 000 миль.

Этот большой размер луны дал им некоторое представление о расстоянии до солнца, но они не смогли осознать, насколько большим и далеким оно на самом деле является.

Несколько древних народов использовали недели как средство измерения времени. Они делали четыре недели в лунном месяце. Порядок дней был довольно любопытно устроен. Ибо, предполагая, что земля — это центр планетарной системы, поместите планеты в колонку, поместив ближайшую (луну) внизу, а самую дальнюю — вверху —

Сатурн, Юпитер, Марс, Солнце, Венера, Меркурий, Луна.

Затем разделите день на три стражи по восемь часов каждая, и пусть каждой стражей управляет один из богов-планет: начните с Сатурна. Мы тогда имеем Сатурна как первого бога, управляющего субботой, и Юпитера и Марса, двух других богов, для этого дня. Первой стражей для воскресенья будет солнце; Венера и Меркурий будут управлять следующими двумя стражами того дня. Планета, которая будет управлять первой стражей следующего дня, будет луна, и день будет, следовательно, называться понедельником; Сатурн и Юпитер будут другими богами для понедельника. Первая стража следующего дня будет управляться Марсом, и день будет, следовательно, называться днем Марса или Mardi, или, в тевтонских языках, вторником, в честь Тюско, скандинавского бога войны. Меркурий даст имя Mercredi, или среде, или дню Водина. Юпитер — Jeudi, или четвергу. Венера — Vendredi, или, в скандинавском, пятнице, дню скандинавской богини Фрейи, богини любви и красоты, которая соответствует Венере, и таким образом неделя завершается.

Fig. 4.

Эта еженедельная схема пришла, вероятно, от халдейских астрономов. Представляется вероятным, что великая Вавилонская башня, руины которой существуют по сей день, состояла из семи ступеней, одна над другой, верхняя выкрашена в белый, или, возможно, пурпурный цвет, чтобы представлять Луну, следующая ниже синий для Меркурия, затем зеленый для Венеры, желтый для Солнца, красный для Марса, оранжевый для Юпитера и черный для Сатурна. К сожалению, от цветов сейчас не осталось и следа.

Но каждую ночь на длинных террасах вавилонские жрецы наблюдали затмения и другие небесные явления. Их записи были впоследствии доставлены в Александрию и хранились в великой библиотеке, которая была впоследствии сожжена турками. В той библиотеке они были увидены астрономом Птолемеем, который использовал их при написании своей работы по астрономии, называемой «Великий Синтаксис» или «Сборник». Оригинальная работа погибла, но она была переведена на арабский язык арабскими астрономами, которые назвали ее «Альмагест», Великая Книга. Она была переведена с арабского на латынь и оставалась учебником для астрономов в Европе вплоть до времени королевы Елизаветы, когда лучшая система заняла ее место.

Для использования людьми, занятыми в практической астрономии, очень удобно рассматривать солнце, луну, звезды и планеты как движущиеся вокруг покоящейся земли. Например, моряки используют небесные тела как своего рода стрелки огромных часов, по которым они могут знать время и свое положение на земле. «Морской альманах», который печатается ежегодно, дает истинное положение этих небесных тел для каждого часа, минуты и секунды года, и я вскоре покажу, насколько это полезно для моряков.

Мы сначала займемся солнцем. По движениям солнца мы можем наблюдать время. Это делается в каждом саду с помощью солнечных часов, и я сейчас опишу, как они конструируются. Если свет, такой как свет свечи, перемещается по кругу с единообразной скоростью, так чтобы обойти круг за какой-то данный период, такой как двадцать четыре часа, очевидно, что он послужил бы для измерения времени. Так, например, если лист белой бумаги поместить на стол, а карандаш воткнуть в него вертикально с помощью сургуча, или перо подпереть в чернильнице, тогда свеча, удерживаемая кем-либо, отбросит тень пера на бумагу.

Fig. 5.

Если человек, держащий свечу, обойдет вокруг стола с единообразной скоростью, тень будет ходить вокруг, как стрелка часов, и могла бы быть сделана отмечать время. Если бы свече потребовалось двадцать четыре часа, чтобы обойти вокруг стола, как солнце требует двадцать четыре часа, чтобы обойти вокруг земли, тогда отметки, помещенные на бумаге, послужили бы для измерения часов, а бумага и перо послужили бы своего рода солнечными часами.

Но солнце не ходит вокруг земли, как свеча вокруг стола. Его путь — наклонный, как показано пунктирной линией. Иногда оно выше уровня стола, иногда ниже его. И, более того, его зимний путь отличается от его летнего пути. Откуда тогда следует, что часовые отметки на бумаге не могут быть поставлены равноудаленно, как часы на циферблате часов, и что должно быть сделано некоторое устройство, чтобы линия, как показано летним солнцем, соответствовала времени, как показано зимним солнцем.

Fig. 6.

Предположим, что N O S — это ось небес, а линии N A S, N B S, N C S — меридианные линии, проведенные от одного из полюсов N небес вокруг на поверхности небесной сферы, чей центр находится в O. Пусть A B C будет кругом также на этой сфере, проходящим через O, центр сферы, в плоскости под прямым углом к N S, оси. Тогда A B C называется экваториалом. Это круг в небесах, соответствующий экватору на земле. В весеннее и осеннее равноденствие, а именно 25 марта и 25 сентября, солнце находится в экваториале. В середине лета и середине зимы оно находится на противоположных сторонах от экваториала. В середине лета оно ближе к N, как в V; в середине зимы оно ближе к S, как в W. Предположим, мы были на острове посреди окружающего океана, мы имели бы только ограниченный диапазон обзора. Если бы самая высокая точка на острове была 100 футов, тогда с этой высоты мы могли бы видеть около тринадцати миль до горизонта. Больше этого нельзя было бы увидеть из-за округлости земли.

Предположим тогда такой остров, окруженный на тринадцать миль расстояния со всех сторон океаном, и рассмотрим, каковы были бы кажущиеся движения солнца, если смотреть с такого острова. В весеннее и осеннее равноденствия, когда солнце находится на экваториале, оно, казалось бы, восходит из океана в точке E, точно на востоке; оно пересекает половину экваториала и заходит в океан в точке W, точно на западе. День длится двенадцать часов, с 6 утра до 6 вечера.

Fig. 7.

Летом солнце выше и ближе к полюсу N, скажем, в точке s. Оно восходит в точке a в океане более к северу, чем E, восточная точка, и заходит в точке b, также более северной, чем W, западная точка, и пересекает путь a s b. Но чтобы пересечь этот путь, оно тратит больше двенадцати часов, ибо a s b — это больше половины круга a s b. Следовательно, оно восходит, скажем, в 4.30 утра и заходит в 7.30 вечера. Ночь, в течение которой солнце движется вокруг пути от b до a, соответственно короткая, будучи только девять часов в длину, с 7.30 вечера до 4.30 утра. Так что вы имеете длинный летний день и короткую летнюю ночь. Но зимой, когда солнце становится ближе к южному полюсу небес, оно восходит в точке C в океане в 7.30 утра и пересекает дугу c t d, и заходит в точке d в 4.30 вечера. Так что зимний день только девять часов в длину. Но зимняя ночь длится с 4.30 вечера до 7.30 утра, и поэтому пятнадцать часов в длину, солнце идет вокруг пути d r c в интервале. Это, следовательно, наклон полюсов N S, в сочетании с фактом, что положение солнца ближе к одному полюсу, N, летом, и ближе к другому полюсу, S, зимой, производит неравенство дней и ночей в наших широтах. Предположим, наш остров был на экваторе. Северный полюс и южный полюс казались бы находящимися на горизонте, и тогда, двигалось ли солнце в круге a s b летом, или E S W в весеннее или осеннее равноденствия, или c t d зимой, в каждом из этих случаев, хотя места восхода и захода в океане могли бы варьироваться летом от a и b до c и d зимой, все же в каждом из этих случаев путь от a до b, A до B, и c до d был бы все еще всегда полукругом и занимал бы двенадцать часов. Следовательно, на экваторе дни и ночи никогда не варьируются в длине, но солнце всегда восходит в шесть и заходит в шесть. И, кроме того, оно всегда восходит прямо из океана и погружается вертикально в него, так что есть лишь мало сумерек и рассвета.

Fig. 8.

Но теперь предположим, что мы жили на северном полюсе. В этом случае северный полюс был бы прямо над головой, южный полюс прямо под нашими ногами. В весеннее и осеннее равноденствия солнце появилось бы с половиной своего диска над океаном и пошло бы вокруг горизонта океана, всегда появляясь с половиной своего диска над морем. Летом оно появилось бы в точке s ближе к полюсу N. Оно пошло бы вокруг в небесах, всегда появляясь над горизонтом, и никогда не зашло бы вовсе. По мере того как лето уходило, солнце становилось бы все ниже и ниже, все же, однако, ходя вокруг и вокруг, не заходя, пока в осеннее равноденствие оно не достигло бы горизонта. Так что в течение шести месяцев оно никогда не зашло бы. Но когда оно зашло бы, тогда было бы шесть месяцев без солнца вовсе.

Fig. 9.

Таким образом, по всему миру период темноты и света эквивалентен. В тропиках дни и ночи всегда равны. На полюсах свет в течение шести месяцев сопровождается темнотой в течение шести месяцев. В промежуточных умеренных регионах ночи варьирующейся длины следуют за днями варьирующейся длины, короткая ночь следует за длинным днем и наоборот.

Fig. 10.

Очевидно, что для человека, живущего на северном полюсе, солнечные часы были бы легкой вещью для изготовления. Все, что было бы нужно, — это поставить столб вертикально в землю и наблюдать его тень, когда солнце ходило вокруг (Рис. 10).

Fig. 11.

В широтах, таких как широта Англии, где полюс земли наклонен под углом к горизонту, необходимо, чтобы стержень, или «стиль», как его называют, солнечных часов был наклонен к горизонтали. Ибо если бы мы использовали вертикальный «стиль», как O A, тогда, когда солнце было на юге, в полдень, тень лежала бы вдоль того же направления, O B, было ли солнце высоко летом, как в S, или низко зимой, как в s. Но в другие часы, такие как девять часов утра, тень «стиля» O A лежала бы, когда солнце было в своем летнем положении T, вдоль O D, тогда как когда солнце было в своем зимнем положении t, тень лежала бы вдоль O C. Таким образом, время казалось бы разным летом и зимой; и часы привели бы к ошибкам. Но если «стиль» наклонен в направлении полюсов, тогда, однако, солнце движется от или к полюсу. Поскольку его положение варьируется зимой и летом, тень все еще остается неизменной для любого конкретного часа, и только круговое движение солнца вокруг в его ежедневном пути влияет на положение теней.

Fig. 12.

Поэтому первое условие создания солнечных часов заключается в том, чтобы «стиль», отбрасывающий тень, был параллелен земной оси, то есть указывал на Полярную звезду. Это справедливо как для горизонтальных, так и для вертикальных солнечных часов, независимо от того, установлены ли они на столбе в саду или прикреплены к стене дома.

Чтобы разметить циферблат, достаточно представить его окруженным своего рода клеткой, образованной двадцатью четырьмя дугами, проведенными от Северного полюса к Южному и равноудаленными друг от друга. В своем движении солнце будет пересекать одну из них каждый час. Следовательно, точки, на которые будут указывать тени o a, o b, o c, o d от наклонного «стиля» O N, — это точки, где данные дуги пересекают горизонтальный круг. Это соображение приводит к простому методу построения солнечных часов, который приведен в конце этой главы в приложении.

Солнечные часы широко использовались в древности. Считается, что круговые ряды камней, использовавшиеся друидами, служили для отслеживания пути солнца и определения времени и сезонов. Предполагается также, что обелиски использовались для отбрасывания солнечных теней. Греки были прекрасно знакомы с методом изготовления солнечных часов с наклонными «стилями», или «гномонами».

Fig. 13.

Небольшие переносные солнечные часы когда-то широко использовались до появления карманных часов; они снабжались компасами, с помощью которых их можно было поворачивать так, чтобы «стиль» указывал на север.

Солнечные часы были доступны только в дневные часы, когда светило солнце. Стремление отмечать часы ночного времени привело к принятию водяных часов, которые измеряли время по количеству воды, вытекающей из небольшого отверстия при определенном уровне воды. Однако для обеспечения правильного отсчета требуется определенная осторожность. Предположим, у нас есть сосуд с небольшой трубкой, выходящей вблизи дна; тогда количество воды, которое вытечет из трубки за данное время, зависит от давления воды у трубки, а это, в свою очередь, зависит от P Q — напора воды в сосуде. Отсюда следует, что деление Q R, соответствующее, скажем, часовому ходу часов в точке Q R, будет больше, чем q r — деление, соответствующее часу в точке q, расположенной ниже между P и Q. Следовательно, деления, нанесенные на сосуд для показания часов по уровню воды, будут неравномерными, становясь все меньше и меньше по мере падения уровня воды в сосуде.

Чтобы избежать неудобства неравномерных делений, измеряемую воду выпускали в пустой сосуд из сосуда, в котором ее уровень всегда поддерживался постоянным. Поскольку давление на трубку или отверстие в сосуде, где вода всегда поддерживалась на постоянном уровне, было неизменным, из этого следовало, что равные объемы воды указывали на равные промежутки времени, и сосуд, в который стекала вода, нужно было лишь разделить на равные части.

Как мера дневных часов в таких странах, как Египет, где часы всегда были равными, а значит, более длинные дни содержали больше часов, водяные часы были очень удобны; но в Греции и Риме, где день, независимо от его продолжительности, всегда делился на двенадцать часов, простые водяные часы были столь же непригодны, как были бы непригодны современные часы, поскольку они всегда делили часы поровну и не учитывали тот факт, что при такой системе летние часы были длиннее зимних.

Поэтому, чтобы сделать водяные часы пригодными для использования в Греции и Италии, стало необходимым сделать часы неравными и расположить их в соответствии с неравными часами греческого дня. Этот план был реализован следующим образом. На воду, наливаемую в сосуд, измеряющий часы, помещался поплавок; на поплавке стояла фигурка из тонкой меди с жезлом в руке. Этот жезл указывал на неравномерно размеченную шкалу. Для каждого дня года была предусмотрена отдельная шкала, и эти шкалы были установлены на барабане, который совершал один оборот в год. Таким образом, по мере того как фигурка поднималась каждый день, с помощью зубчатого колеса она поворачивала барабан на одно деление, или на 1/365 часть оборота. Благодаря этому шкала, соответствующая любому конкретному дню зимы или лета, оказывалась напротив жезла фигурки, и таким образом шкала часов поддерживалась в точности. Фактически, водяные часы, которые показывали точное время, были искусственно приспособлены для показания неточного времени, чтобы соответствовать неравным часам греческих дней. На рисунке A — приемный сосуд для воды, P — трубка, через которую течет вода; B — фигурка, C — стержень; D — барабан, приводимый во вращение зубчатым колесом E, имеющим 365 зубцов, из которых один зубец продвигался вперед в конце каждого дня. Сифон G был закреплен в сосуде A таким образом, что когда фигурка поднималась до верха и толкала рычаг F, сифон внезапно опорожнял сосуд через трубку H, и фигурка опускалась на дно сосуда A, становясь готовой к подъему и отсчету следующего дня. Деления на барабане, конечно, неравномерны. На одной стороне, соответствующей лету, дневные часы составляли около семидесяти минут каждый, ночные часы — всего около пятидесяти минут каждый, так что дневные деления на шкале были длинными, а ночные — короткими. В зимнее время все было наоборот. И поэтому линии вокруг барабана шли в виде неровной волнистой формы.

Fig. 14.

Такие водяные часы использовались древними римлянами.

Песок также использовался для измерения времени. Как только искусство выдувания стекла было усовершенствовано жителями Византии, от которых оно перешло к венецианцам, были созданы песочные часы. Эти часы использовались для самых разных целей: для выступлений и для приготовления пищи, но их важнейшим применением было море. В ранние дни мореплавания было очень важно знать скорость, с которой движется судно, чтобы можно было вычислить свое местоположение в море. Самым ранним методом было выбрасывание за борт тяжелого куска дерева такой формы, которая сопротивлялась волочению по воде, с привязанной к нему веревкой. Брусок дерева назывался лагом, а на веревке были завязаны узлы. Узлы были расположены так, что когда один из них проходил сквозь пальцы за полминуты, измеренные песочными часами, это указывало на то, что судно движется со скоростью одна морская миля в час. Морская миля была принята такой, что шестьдесят из них составляли один градус, то есть одну трехсотшестидесятую часть большого круга Земли. Таким образом, каждая морская миля содержит 6080 футов. Это больше, чем обычная сухопутная миля, в которой всего 5280 футов. Поэтому узлы должны быть расположены так, чтобы, когда корабль проходит одну морскую милю — то есть 6080 футов — в час, узел проходил за полминуты хода минутных часов. Это достигается путем размещения узлов на расстоянии 1/120 × 6080 = 50 футов 7 дюймов друг от друга. Когда один матрос выбрасывал лаг, он топал ногой по палубе и позволял линю разматываться сквозь пальцы. Другой матрос в это время переворачивал песочные часы. Когда весь песок высыпался, показывая, что прошла половина минуты, человек, пропускавший линь сквозь пальцы, крепко зажимал его и наблюдал, сколько узлов или частей узлов веревки вышло, и таким образом мог сказать, сколько «узлов» за полминуты проходит судно, то есть сколько морских миль в час.

Современный план наблюдения за скоростью судов иной. Сейчас мы используем патентный лаг, состоящий из миниатюрного гребного винта, привязанного к линю и волочащегося по воде за судном. При протягивании через воду он вращается, и количество совершенных им оборотов показывает, какое расстояние он прошел в воде, и, следовательно, какой путь был пройден. Количество оборотов измеряется счетным механизмом, и его можно считать, когда лаг вытянут на борт. Иногда винт крепится к жесткому тросу, а счетный механизм находится на борту корабля.

Мы используем выражение «узлов в час» совершенно неправильно. Следует говорить «узлов за полминуты» или «морских миль в час».

Использовать поток песка для измерения времени можно для самых разных целей. Так, если позволить песку высыпаться из бункера через тонкое отверстие в ведро, ведро можно устроить так, чтобы по истечении заданного времени, когда выпадет определенный вес песка, ведро опрокидывалось и освобождало защелку, которая затем позволяла бы упасть грузу и выполнить любую требуемую механическую операцию. Так, например, мы могли бы поместить яйцо в небольшой держатель, привязанный к веревке, и опустить его в кастрюлю с кипящей водой. К веревке мог бы быть прикреплен противовес, действующий через блок и постоянно стремящийся вытянуть ее из воды. Но этому можно было бы помешать с помощью штифта, проходящего через петлю на веревке и препятствующего ее движению. Бункер или воронка могли бы быть наполнены песком, который постепенно высыпался бы в небольшую опрокидывающуюся вагонетку или другое подобное устройство, так что когда определенное количество песка попадало бы внутрь, вагонетка опрокидывалась бы, выдергивала штифт из петли и тем самым освобождала груз, который, в свою очередь, вытягивал бы яйцо из воды через три минуты или любое желаемое время после того, как оно было туда помещено; или в кастрюле можно было бы сделать отверстие, снабженное небольшим краном, и вытекающая вода могла бы падать в опрокидывающуюся вагонетку, заставляя ее перевернуться, и таким образом, когда вода вытечет, накрыть спиртовую горелку, нагревавшую кастрюлю, и одновременно замкнуть контакт и позвонить в электрический звонок. Благодаря этому яйцо всегда было бы сварено точно до нужной степени, сохранялось бы теплым после приготовления, а сигнал оповещал бы о его готовности.

Fig. 15.

На эскизе показано такое устройство. Кастрюля имеет диаметр около трех дюймов и высоту два дюйма. При наполнении водой она удобно вмещает яйцо. Гаситель E, установленный на шарнире Q, откинут назад, и спиртовая горелка L зажжена. Как только вода закипает, открывается кран T, и вода постепенно стекает в опрокидывающуюся вагонетку. Как только она наполняется, она опрокидывается, ударяет по плечу X гасителя и гасит лампу. Немного горячей воды, оставшейся в кастрюле, будет сохранять яйцо теплым некоторое время. Вагонетка W должна иметь груз P на одном конце, а точка опоры должна быть ближе к этому концу, чтобы в пустом состоянии она покоилась концом P вниз, а в наполненном — опрокидывалась на точке опоры, когда вагонетка получит нужное количество воды. Я оставляю изобретательному читателю задачу проработать детали такой машины, которая при правильном изготовлении будет работать очень хорошо и может быть сделана для нескольких яиц и работать с очень небольшими усилиями.

Fig. 16.

Ртуть также использовалась в качестве песочных часов. Отверстие должно быть чрезвычайно тонким. Или же пузырек ртути можно поместить в трубку, содержащую воздух, и заставить его постепенно, по мере падения, вытеснять воздух через крошечное отверстие. Трудность заключается в том, чтобы сделать отверстие достаточно тонким. Все, что можно сделать, — это вытянуть тонкую трубку в пламени горелки, отломить ее и поместить сломанный кончик в пламя горелки, пока он почти полностью не закроется. Таким образом можно сделать трубку длиной около двенадцати дюймов, в которой пузырек ртути будет опускаться двенадцать часов. Но хлопоты по изготовлению столь малого отверстия значительны.

Fig. 17.

Говорят, что король Альфред использовал восковые свечи для отметки времени. Поскольку они колыхались от сквозняков, он помещал их в роговые фонари. В те времена не было стеклянных окон, а были лишь проемы, закрытые тяжелыми деревянными ставнями. Эти большие ставни использовались в хорошую погоду. В них делались ставни поменьше, чтобы впускать немного света в дождливую погоду, не впуская слишком много ветра и дождя.

Комнаты, должно быть, были очень продуваемыми, поэтому людям приходилось носить шапки и мантии, а кровати были окружены плотными занавесками. Когда стекло было впервые изобретено, его использовали только короли и принцы, и стеклянные оконные рамы возили с собой, чтобы вставлять в окна домов, в которые они прибывали, и снимать при отъезде.

Масляные лампы также использовались для отметки времени. Некоторые из них, безусловно, уже в XV веке делались подобно птичьим поилкам; то есть они состояли из резервуара, закрытого сверху, с трубкой, выходящей из дна. Когда резервуар полон, давление внешнего атмосферного воздуха удерживает масло в бутыли, и масло стоит в горлышке, питая фитиль. По мере расходования масла пузырьки воздуха проходят обратно вдоль горлышка и поднимаются к верхней части масла, уровень которого постепенно опускается. Конечно, время, показываемое лампой, зависит от скорости сгорания масла, а следовательно, от размера фитиля, поэтому метод измерения времени является очень грубым.

Приложение.

Чтобы сделать солнечные часы, возьмите круглый кусок цинка толщиной около 1/8 дюйма и диаметром, скажем, двенадцать дюймов. Закажите отливку «стиля» или «гномона» так, чтобы угол его края был равен широте места, где будут установлены солнечные часы. Для Лондона это будет 51° 30´. Для этого можно сделать шаблон из дерева; затем его следует отлить из пушечного металла, который гораздо лучше подходит для наружного использования, чем латунь. На листе бумаги начертите круг A B C с центром O. Сделайте угол B O D равным широте места, для Лондона = 51° 30´. Из точки A проведите A E параллельно O B до пересечения с O D в точке E, и радиусом O E опишите другой круг вокруг O. Разделите внутренний круг A B C на двадцать четыре части и проведите через них радиусы от O до пересечения с большим кругом. Через любые деления (скажем, соответствующие двум часам) проведите линии, параллельные O B и O C соответственно, до пересечения в точке a. Тогда линия O a будет линией тени гномона в два часа. Линии, начерченные таким образом на бумаге, можно перенести на циферблат и выгравировать на нем или же вытравить кислотой способом, которым делаются офорты.

Fig. 18.

Центр O не обязательно должен находиться в центре цинкового диска, а может быть сдвинут в сторону, чтобы дать больше места для часов и т. д. На циферблате можно вытравить девиз, такой как «Horas non numero nisi serenas» («Считаю лишь ясные часы»), или «Qual ’hom senza Dio, son senza sol io» («Как человек без Бога, так и я без солнца»), или любую подходящую надпись, и часы готовы к использованию. Лучше всего устанавливать их, поворачивая до тех пор, пока время не будет показываться верно по сравнению с правильно идущими часами. Их необходимо выровнять по уровню. Следует помнить, что солнце движется не совсем равномерно по своему годовому пути среди неподвижных звезд. Это происходит потому, что оно движется не по кругу, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Земля. Следовательно, часы, показываемые на циферблате, слегка нерегулярны: солнце иногда опережает часы, иногда отстает от них. Разница никогда не превышает четверти часа. В середине лета и середине зимы разницы нет.

Fig. 19.

Гражданское время — это солнечное время, усредненное так, чтобы часы и дни были равными. Разница между гражданским временем и истинным солнечным временем называется уравнением времени и представляет собой величину, на которую солнечные часы опережают или отстают от обычных часов. При установке часов по карманным часам, конечно, необходимо делать поправку на уравнение времени.

ГЛАВА II.

В прошлой главе было дано краткое описание представлений древних о природе Земли и небес. Прежде чем мы перейдем к изменениям, внесенным современной наукой, будет полезно уделить немного места изучению древних научных идей.

Вся наука на самом деле основана на сочетании двух методов, называемых соответственно индуктивным и дедуктивным рассуждением. Первый из них состоит в сборе результатов наблюдений и экспериментов и, после их обобщения, в формулировании универсальных законов. Например, долго наблюдая, что все тяжелые предметы стремятся к центру Земли, мы могли бы прийти к выводу, что, поскольку звезды остаются в небе, они не могут иметь веса. Вывод был бы неверным в данном случае не потому, что метод неверен, а потому, что он неправильно применен. Это правда, что все тяжелые предметы стремятся к центру Земли, но если они вращаются, как камень в праще, центробежная сила будет противодействовать этой тенденции. Первая часть рассуждения была бы индуктивной, вторая — дедуктивной. Таким образом, все это рассуждение состоит в формировании как можно более полного представления о природе вещи, а затем в заключении из этой идеи о том, как эта вещь будет действовать или каковы будут ее другие свойства. Фактически, вы формируете правильные идеи, или «концепции», как их называют, и рассуждаете на их основе.