Криминалисты работают под водой Кого могут искать криминалисты в морях и океанах? Конечно, морских разбойников. В этой главе вы узнаете, почему так долго пираты были хозяевами водных просторов, какие законы сплачивали морских преступников, существуют ли современные

Криминалисты и разведчики работают вместе Разведка – серьезная профессия, в которой мало романтики и много труда. Разведчики и криминалисты работают одними и теми же методами, ведь цель у разведчика и криминалиста общая – поиск информации. Только разведчик изучает

Как работают коммерческие банки? Обратимся к Закону «О банках и банковской деятельности» и рассмотрим, что имеют право делать коммерческие банки:– размещать средства на условиях возвратности, платности и срочности;– открывать и вести банковские счета

Как работают коллекторы? Они могут звонить заемщику по телефону, встречаться с ним, во время встречи разъяснить последствия невыплаты задолженности и, если два первых шага не привели к результатам, – обратиться в суд, чтобы решить вопрос в судебном порядке.Сами

В любых часах «работают» повторяющиеся, циклические процессы. Самыми первыми часами, вероятно, были солнечные часы, в которые «запрягли» само Солнце, что ни день перемещающееся по небосводу с востока на запад.

Вслед за солнечными часами были изобретены водяные. В этих часах вода вытекала из сосуда небольшой струйкой через маленькое отверстие. Размер сосуда и диаметр отверстия, через которое вытекала вода, были подобраны так, чтобы сосуд опустошался за определенное время. Допустим, за сутки. Оставалось только нанести на стенки сосуда метки, по которым можно было бы измерять время. Такие водяные часы назывались греческим словом «клепсидра» и применялись уже в Древнем Египте, в Междуречье и, конечно, у древних греков.

Какой повторяющийся процесс был задействован в водяных часах? После того, как вся вода из сосуда вытекала, ее надо было заливать повторно. Если часы были рассчитаны на сутки, то заливать воду в водяные часы приходилось раз в сутки, если на час – то раз в час. О том, что такое клепсидра, можно прочитать в статье «Kто такие клепсидры?», опубликованной 06.07.2014.

Мелкий песок такой же текучий, как вода. Поэтому ничто не помешало бы, казалось, поменяв воду на песок, создать песочные часы. Но технически для античных мастеров эта задача оказалась невыполнимой. Хотя на некоторых древнегреческих рельефах, говорят, бога времени Кроноса изображают со склянкой, похожей на песочные часы.

Классические песочные часы – это стеклянная трубка, имеющая сужение посередине и закрепленная на устойчивом основании. В верхнюю часть засыпается определенное количество очень мелкого песка, состоящего из однородных гранул. Что, спрашивается, здесь сложного? В первую очередь – стеклянные детали. Мало того, что сосуды из стекла требуемой формы было не просто изготовить. Хуже было то, что древние мастера не могли изготавливать прозрачное стекло. В крайнем случае его прозрачность напоминала прозрачность бутылочного стекла. То есть, что-то просвечивает, но что – не разглядишь.

Так что песочные часы в Европе появились достаточно поздно, и скорее всего, были они скопированы с восточных оригиналов. Вот уж где песка было видимо-невидимо! По одной из версий песочные часы в Европе появились примерно в VIII веке. Естественно, что первыми пользователями песочных часов были монахи и священники. С помощью песочных часов контролировали продолжительность службы.

Почти одновременно песочные часы поступили на флотскую службу. Без правильного счета времени заблудиться в открытом море вдали от берегов – пара пустяков. Песочные часы подвешивали на веревку и приставляли к ним дежурного матроса. Раз в полчаса, когда «завод» песочных часов кончался, этот матрос переворачивал склянку и звонил в колокол. Это называлось «отбивать склянки»

Основных параметров, определяющих функционирование песочных часов, несколько. Объем широких частей определяет продолжительность одного цикла, сколько времени песок будет пересыпаться из верхней половины часов в нижнюю. Потом часы придется перевернуть (вот он, циклический процесс). Нижняя половина станет верхней, и процесс пересыпания песка возобновится.

Кстати, на продолжительность одного цикла влияет и диаметр «горлышка». Очевидно, что он не может быть меньше диаметра песчинки. Собственно, этот диаметр должен быть значительно больше. Ведь горлышко должно не только пропускать песчинки, падающие вниз. Вверх из нижней части должен подниматься вытесняемый воздух. Но слишком широкий диаметр – тоже нехорошо. «Завод» песочных часов уменьшится, а равномерность «хода» – ухудшится. На равномерность хода, особенно, в конце цикла будет влиять и форма сужения песчаной склянки в горлышко. Если склянка не будет достаточно пологой, песочные часы могут остановиться раньше. Остатки песка не захотят скользить вниз. В общем, расчет правильной формы песочных часов – хорошая задачка для математиков. Не знаю, решали ли они ее.

Скорее всего, формы и размеры частей песочных часов были выработаны практическими экспериментами. Оказалось, что диаметр сужения не должен быть больше, чем половина диаметра склянки и меньше, чем 1/12 часть этого диаметра.

Естественно, что сам песок, заключенный в песочные часы, должен быть очень высокого качества, мелкий и без каких-либо посторонних включений. Чтобы достигнуть этого, мастера-часовщики обжигали песок, затем просеивали его через мелкое сито, после чего тщательно высушивали. Кстати, до 18-го века склянки песочных часов делали из двух половин, которые соединяли между собой веревкой и заливали сургучом или воском для того, чтобы предотвратить попадание вовнутрь влаги. Ясно, что отсыревший песок терял свою текучесть. Поэтому зимой или осенью песочные часы могли остановиться и требовали «ремонта», то есть просушки песка.

Песочные часы начали уходить с рынка, когда появились часы механические, не требовавшие постоянного пригляда. Впрочем, песочные часы не сдались без боя. Немецкие часовые мастера начали изготавливать конструкции, состоящие из четырех склянок, закрепленных вместе, что увеличило длительность «завода» песочных часов. Тогда же появились, вероятно, самые точные песочные часы, которые позволяли отмерять интервалы в 1 секунду. Это, вероятно, максимально достигнутая «точность хода» песочных часов. Сохранившиеся доныне песочные часы отмеряют интервалы времени в 1 или в 3 минуты с точностью до 1 секунды. Их применяют на кухне, в медицинских лабораториях и иногда в судах, когда судья желает показать стоящему перед ним человеку: «Говори по делу, не рассусоливай. Вот тебе три минуты, и не секундой больше»

Датский астроном Тихо Браге (1546 - 1601) (имя которого упоминалось в статье «Кто такой астрофизик и чем он занимается?» от 08.12.2014) попытался внести последнее усовершенствование в устройство песочных часов, заполнив их сосуд ртутью. Это изобретение не прижилось, но в магазинах сувениров сейчас можно встретить склянки, напоминающие по форме песочные часы, в которых, однако находится какая-нибудь красивая жидкость. Вряд ли, конечно, такие часы стоит называть песочными, хотя по привычке их так называют. Это показатель того, что форма песочных часов «прочитывается» нами, как символ времени. В прошлых версиях операционной системы Windows иконка «sandglass», то есть «песочные часы» возникала, когда система была занята и не могла отвечать на запросы пользователя.

Форма песочных часов без всякой связи с измерением времени используется еще и для описания одного из типов женской фигуры: развитые плечи, широкие бедра, видимое сужение в талии. Если погуглить словосочетание «песочные часы», в обнаруженных по этому запросу изображениях, наверняка окажутся красивые женские фигуры. Почему? Да потому!

Песочные часы - хранитель времени на нашей планете! Это один из старейших часовых механизмов. Он был придуман и воплощен в реальность даже раньше, чем началось наше летоисчисление. Только никто так и не сможет узнать, кем был тот гениальный человек, представивший ход всего времени в виде песочных часов. Истории доподлинно неизвестно, кто смог облачить такое неудержимое понятие в стеклянную колбу, наполненную кварцевыми кристаллами.

Вхождение часов в историю

Европа в Средние века активно пользовалась этим гениальным устройством для определения своего времени. Известно, что средневековые европейские монахи не представляли своей жизни без часов. Также моряки нуждались в том, чтобы понимать течение времени.

Часто использовались песочные часы, которые вели отсчет времени только полчаса. Длительность пересыпания песка из верхней части колбы в нижнюю могла быть и около часа. Несмотря на свою точность, (а часы славились именно этим), такое изобретение в будущем перестало быть популярным у людей. Хотя изобретатели очень старались и в попытках совершенствования песочных часов дошли даже до того, что смогли предоставить обществу огромную стеклянную колбу способную вести отсчет времени - 12 часов.

Как устроено "песочное" время

Для получения более точных данных о времени в производстве этого устройства использовалось только прозрачнейшее стекло. Внутри колбы делали идеально гладкими, чтобы ничто не смогло помешать песку, беспрепятственно осыпаться в нижнюю емкость. Горлышко, соединявшее две части песочных часов, снабжалось специальной регулирующей диафрагмой. Через ее отверстие крупинки равномерно и беспрепятственно переходили из верхней части в нижнюю.

Время - песок

Для более точного хода часов его главный элемент - песок - подвергали тщательной подготовке:

• Красноватая цветовая гамма содержимого часов получалась посредством жжения обычного песка и переработки его через множество самых тонких ситечек. Такие сита даже не давали шанса плохо отшлифованной и не растертой песчинке "проскочить" в общую массу.
• Пески светлой гаммы получали из обычной яичной скорлупы. Скорлупа сначала тщательно выбиралась. После неоднократной просушки и промывания ее подвергали поджариванию. Затем наступала пора измельчения - для будущего песка. Кусочки скорлупы несколько раз перемалывались и подвергались прохождению сквозь уже знакомые нам сита мелких фракций.
• Свинцовая пыль и пыль из цинка также использовались в для таких часов.
• Известны случаи измельчения мрамора в тонкую пыль, для наполнения песочных видов часов. В зависимости от цвета мрамора получалось черное или белое содержимое колбы.

Несмотря на то что время песочные часы показывали наиболее надежнее, чем другие виды, их тоже приходилось менять. Стеклянные, идеально гладкие внутри изделия спустя некоторый период покрывались микроцарапинами. И, естественно, от этого начинала страдать точность хода часов. Наиболее предпочтительным для пользователей этого устройства являлось наличие часов со свинцовым наполнителем. Он, благодаря своей равномерной зернистости, меньше портил внутренности колбы, от этого часы дольше служили.

В наши дни часы, наполненные сыпучим содержимым, чаще всего используют как украшение для интерьера. А за дорогими старинными моделями, задекорированными драгоценными элементами, ведут охоту любители антикварных вещей.

Кстати, есть некоторые места, где использование этого изобретения не прекращалось даже в 20 веке. Такие изделия отсчитывали время в залах суда. Правда, имели они автоматизированный опрокидывающий механизм. Также телефонные станции широко использовали песочные часы. Из-за их короткого цикла часы отлично справлялись с указыванием времени в коротких переговорах по телефону.

Песочные часы используются людьми с глубокой древности. Это довольно точный прибор для измерения времени, но он имеет один существенный недостаток — с его помощью можно отмерять только небольшие интервалы времени. Однако люди по сей день продолжают использовать песочные часы в быту. А ведь если вдуматься, живучесть этого образа имеет массу причин.

По сути, песочные часы являются самым простым прибором для отсчета времени. У них нет сложного механизма, который может сломаться или начать давать сбои, но при этом они не зависят, например, от наличия солнца.
Песочные часы классической конструкции — это два сосуда, которые соединяются посредством узенькой горловины, закрепленные на устойчивой подставке. В один из них засыпается определенное количество песка. В зависимости от того, какой объем имеют сами сосуды, песочные часы могут отмерять интервалы в несколько секунд, минут или даже часов, если речь идет об измерителе времени большого размера.

Сколько песка утекло с момента создания

Существует множество версий о том, как именно были придуманы песочные часы. По одной из них этот измеритель времени появился в Европе примерно в VIII веке. Согласно этой версии, песочные часы — это детище французского монаха Лиутпранда из Шартрского собора. Следующее упоминание об этом изобретении встречается на фреске, датируемой XIV веком. Песочные часы запечатлел в своем творении под названием «Аллегория доброго правления» итальянский художник Амброджо Лоренцетти в 1338 году. Примерно с этого времени встречаются упоминания об этих измерителях времени в судовых журналах.

Долгое время песочные часы считались самым практичным прибором подобного рода. Однако примерно с начала 1500-х годов их популярность пошла на спад, так как большинство людей отдавало предпочтение появившимся в ходу механическим часам, которые обладали большей точностью.
С течением времени песочные часы не претерпели сколь-нибудь значительных изменений в конструкции. Изначально их делали из двух колб, стянутых шнуром или просто толстой ниткой. В месте соединения горлышки сосудов были переложены металлической диафрагмой с отверстием, которое как раз и регулировало количество и скорость пересыпания песка. Для прочности этот стык еще заливали воском или смолой, чтобы не высыпался песок и внутрь не попадала влага. Первые песочные часы с герметично запаянными колбами появились примерно в 1760-х годах. Они были точнее предыдущего аналога, так как внутри сосудов поддерживалась постоянная влажность. В результате песок не мог отсыреть, а посему пересыпался всегда с одинаковой скоростью.
Заметим, что не любой песок мог попасть в песочные часы. Чтобы получить качественный наполнитель, мастера брали мелкозернистую разновидность песка, сперва обжигали и просеивали его через мелкое сито, а затем тщательно высушивали. Чем равномернее получалась его зернистость, тем точнее были показания готового измерителя времени.

Кстати, песочные часы наполняли гранулами различного происхождения. Это мог быть порошок из мелко протертого мрамора, измельченная яичная скорлупа, в некоторых моделях пробовали использовать оксид олова или свинца. Мастера, изготавливающие песочные часы, провели множество опытов, чтобы понять, какие гранулы дают самое постоянное течение. Встречаются письменные упоминания о том, что в Париже существовала даже специальная мастерская, которая специализировалась на приготовлении оригинального наполнителя для этого измерителя времени. Здесь его делали из измельченного в порошок черного мрамора. Его измельчали в тонкий песок, кипятили в вине и просушивали после этого на солнце.
Тем не менее, до сих пор нельзя однозначно сказать, какие гранулы являются самыми лучшими. Тем более, что на точность показаний помимо качества песка влияют и другие факторы. Например, его количество или то, какой размер имеют колбы и соединяющая их шейка. Создавая песочные часы, мастера немало экспериментировали и с соотношением их размеров. В итоге было определено, что диаметр шейки не должен превышать половины диаметра колбы. Минимальный же размер этого отверстия может быть равным 1/12 части диаметра колбы.

Выбор этого показателя не в последнюю очередь зависит от того, насколько крупны гранулы, которыми заполняются песочные часы. Соответственно, идентичные измерители времени подобного рода, различающиеся только диаметром горловины, могут отсчитывать разные промежутки времени. Чем уже соединяющий колбы перешеек, тем дольше сыплется песок. Кстати, со временем песочные часы утрачивают выверенную точность именно по причине того, что от постоянного трения гранулы внутри колб дробятся на более мелкие и в результате пересыпаются быстрее. Большое значение имеет и качество стекла. Оно должно быть идеально гладким без каких-либо дефектов внутри, чтобы не препятствовать свободному перемещению песчинок.
Европейские песочные часы, как правило, были рассчитаны на период от 30 минут до полного часа. Однако встречались и такие экземпляры, которые отмеряли 3-часовой промежуток времени. Исключительно редко создавались песочные часы, рассчитанные аж на половину суток. Однако такой измеритель времени должен иметь без преувеличения исполинские размеры.
Для тех, чье жилище не могло вместить столь капитальную конструкцию, были придуманы специальные наборы. В один корпус устанавливали сразу несколько песочных часов. Такой аппарат позволял отмерять длительные временные интервалы. Можно было подобные песочные часы купить и просто сложенными в один футляр.

Технический прогресс не стоял на месте. Затронул он и песочные часы, которые нуждались в усовершенствованиях, чтобы составить хоть сколь-нибудь весомую конкуренцию появившимся практичным и точным механическим аналогам. Например, мастера в Нюрнберге и Аусбурге усложнили их конструкцию, начав располагать в одном футляре по четыре системы колб сразу. Математик по имени Де ля Хире внес свою лепту, создав настолько точные песочные часы, что они могли отмерять даже секундные интервалы. Ученый Тихо Браге прославился как астроном, но и он приложил руку к эволюции этого прибора, попытавшись заменить привычный песок на ртуть. К счастью, такая опасная инновация все же не прижилась.
Однако самый большой прорыв в этой сфере совершил Стефан Фарфлер, создавший пружинный механизм, при помощи которого песочные часы опрокидывались автоматически через определенные промежутки времени. Естественно, такое новшество сделало их применение гораздо более удобным.

Эволюция «склянок» в будильник

До того, как песочные часы вошли в широкое употребление, использовался гидрологиум или, как еще называют этот прибор, клепсидра. По сути, это водные часы, которые использовались еще ассиро-вавилонянами и жителями Древнего Египта. Клепсидра представляет собой цилиндрический сосуд с водой, которая вытекает из него. Равные промежутки времени замечали на цилиндре. Именно с клепсидрой связано употребляемое и сегодня выражение «время истекло».

Греки усовершенствовали эту конструкцию. Платон, к примеру, описал механизм, состоящий из пары входящих друг в друга конусов, регулирующих скорость вытекания воды из сосудов. Конечно, такие специфические конструкции были не слишком удобны. Если на производстве их еще можно было использовать, то вот на кораблях, где отсчет времени был необходим для определения скорости, такая клепсидра не давала точных показаний.

В средние века конструкция водных часов претерпела ряд изменений, сделав их более удобными и точными. Клепсидра превратилась в барабан, разделенный внутри на несколько продольных камер с водой, внутри которого находилась ось с намотанной веревкой. Барабан подвешивали за эту веревку, и он начинал вращаться, разматывая ее. Вода внутри клепсидры, перетекая из одной камеры в другую, регулировала скорость вращения. Время считали по опусканию барабана.
Однако клепсидра все же была далека от идеала, так как ее точность продолжала зависеть от высоты колбы, наличия качки и температуры окружающей среды. В зимний период времени вода в таких часах могла просто замерзнуть, сделав их совершенно бесполезными.

Песочные часы таких неприятных неожиданностей не преподносили. Люди стали использовать их дома на кухне, в церкви, затем на производстве. Именно песочные часы отмеряли для различных служащих время обеденного перерыва.

Однако именно для моряков этот прибор, точный и практичный, стал настоящей находкой. Начиная с XV века, на любом корабле имелось минимум три таких измерителя времени. Одни песочные часы были рассчитаны на четыре часа, что соответствовало времени одной вахты, вторые — на минуту, а третьи — на 30 секунд. С помощью последних моряки вычисляли скорость, с которой движется корабль по лагу.

Кстати, именно отсюда и пошла флотская традиция отмерять время «склянками». Вахтенный, следивший за показаниями корабельных песочных часов, каждый раз исправно бил в судовой колокол, переворачивая получасовые песочные часы, то есть, собственно, «бил склянки». По прошествии каждого целого часа матрос бил в колокол дважды.

Знаменитый мореплаватель Фернан Магеллан во время своего кругосветного путешествия использовал песочные часы в наборе из 18-ти штук. Ему необходимо было узнавать точное время для навигации, а также для того, чтобы вести судовой журнал. Песочные часы на кораблях этой экспедиции Магеллана были рассчитаны на 15, 30, 45 минут и полный час. На каждом судне имелся человек, который должен был по мере необходимости переворачивать их. Кроме того, в его обязанности входила сверка и коррекция показаний часов.

Конечно, в наши дни на флоте применяются более совершенные приборы для измерения времени. Однако песочные часы по-прежнему используются в быту. К примеру, они могут оказаться полезными на кухне в качестве таймера. С той же целью песочные часы используют в школьных лабораториях или при проверке техники чтения, в процедурных кабинетах. Выпускают такие измерители времени для засекания интервалов при измерении пульса, жаропонижающем обертывании, контрастном душе, лечении горчичниками или медицинскими банками. Также песочные часы, рассчитанные на 10 — 15 минут, очень удобны, чтобы контролировать время пребывания в сауне, бане или солярии.

Такой измеритель времени очень понравится детям. Яркие песочные часы, заполненные цветными гранулами, могут превратить такие скучные гигиенические процедуры, как чистка зубов или обливания при закаливании, в веселую игру.
Уже в ХХ столетии песочные часы использовались и в более серьезных целях. К примеру, модели с автоматическим механизмом опрокидывания использовали и работники телефонных станций, чтобы контролировать длительность переговоров. Песочные часы применялись во время судебных прений, чтобы оппоненты не особо растекались мыслью по древу. С этой же целью их используют и в обоих домах Австралийского парламента. Там длительность выступлений ораторов ограничивают специальные песочные часы с тремя системами колб.

Кстати, сейчас появились еще и электронные версии подобных измерителей времени. Кстати, такие песочные часы купить можно не только как оригинальный элемент интерьера. Они могут быть весьма полезны в быту. Например, электронные песочные часы от дизайнеров Фабиана Хеммерта и Сьюзан Хамман — это необычный будильник. Нужно просто наклонить его корпус на 45 градусов, и функция запущена: на дисплее начинают «перекатываться» красные светодиоды. Примечательно, что на этот будильник нужно устанавливать не время подъема, а продолжительность сна. Каждая светящаяся точка соответствует одному часу ночных грез. Проснувшись ночью, можно даже в темноте без труда разглядеть, сколько еще осталось спать. А для любителей полежать еще немного после того, как будильник просигналил подъем, эти условно песочные часы обладают специальной функцией. Просто переверните их — через пять минут они вновь напомнят о том, что пора вставать.

Однако в подавляющем большинстве случаев сегодня песочные часы купить можно разве что в качестве оригинального элемента интерьера. С появлением гораздо более точных механических и электронных измерителей времени их практическая функция все же проигрывает эстетической. Зато здесь мастера могут дать волю фантазии. Песочные часы размещают в корпусах из ценных пород дерева, украшенных причудливыми орнаментами. Порой их даже инкрустируют различными драгоценными камнями. Такие антикварные настольные часы могут стать изюминкой интерьера.

Мастера из Таиланда не стали ограничиваться экспериментами над внешним убранством часов. Наверно, они вспомнили о том, что внутренняя красота гораздо важнее, только восприняли это утверждение слишком буквально. В результате их песочные часы вместо привычного песка были заполнены мелкими бриллиантами. Суммарный вес драгоценной начинки составил приблизительно 10 тыс. карат. Эти песочные часы на сегодняшний день являются одними из самых дорогих. Их стоимость составляет 6,4 млн. долларов.

Пришло время рекордов

Как известно, совершенству нет пределов, а поэтому мастера из разных стран до сих пор пытаются создать самые лучшие и необычные песочные часы. Так как сложного механизма в этом измерителе времени не может быть в принципе, да и над формой особо не поколдуешь, остается только экспериментировать с размерами.
Например, в начале 90-х годов в Гамбурге были созданы песочные часы, которые на сегодняшний день являются самыми маленькими. Высота этого шедевра не превышает 2,4 см. Песок пересыпается из верхней части в нижнюю за промежуток времени, равный 5 секундам.

Создание песочных часов исполинских размеров оказалось, по видимому, более увлекательным занятием. В этой сфере наметилось даже некоторое соперничество.
Первый такой гигант имеет постоянную прописку в музее песка, расположенном в японском городе Ним. Эти песочные часы были созданы в 1991 году. Их высота равна 5 м при диаметре камер колбы в 1 м. Однако 13 лет спустя их славу затмила популярность одной из главных достопримечательностей Будапешта.
Как известно, в 2004 году Венгрия стала частью Евросоюза. Для жителей этой страны такое событие оказалось очень радостным. В честь него в центральной части Будапешта, возле Площади героев, и был установлен монумент, известный как «Колесо времени».

Эти исполинские песочные часы стали символом слияния древнейших традиций и новейших технологий. Они оснащены очень сложным полуавтоматическим механизмом, который при помощи компьютера ведет контроль за пересыпанием песка. Однако его сложность в большей степени обусловлена как раз размерами измерителя времени. Будапештские песочные часы достигают аж 8 м в высоту. Они представляют собой исполинский гранитный круг, который делает один полный оборот в течение года. А 31 декабря заполненная песком камера перемещается наверх, и годовой отсчет стартует снова. Причем этот переворот осуществляет не компьютерная программа, а человек, который при этом, правда, использует тросы и простейший механизм, помогающие сдвинуть тяжеленную каменную глыбу. Таким образом эти песочные часы символизируют человеческие упорство и силу, которые помогали нам преодолевать все препятствия на протяжении многих столетий.
По замыслу создателей, «Колесо времени» символизирует вступление Венгрии в новую эру развития.

Однако спустя еще четыре года и этот рекорд был побит. В 2008 году немецкая автомобильная компания BMW решила установить на Красной площади своеобразную рекламу в преддверии презентации новой модели. В результате в Москве появились песочные часы, высота которых составила 12 м. Они сделаны из прочного акрилового стекла и заполнены блестящими шариками из металла. Всего для этих часов было использовано 180 тыс. таких шаров, в результате чего общий вес всей конструкции достиг 40 тонн. Эти песочные часы сооружались в течение девяти дней и должны были отсчитывать время до 8 июля 2008 года — именно тогда должна была состояться презентация новой модели от BMW. Кстати, песочные часы были настолько велики, что, помимо металлических шаров, периодически падающих вниз, в их верхней камере находился и сам автомобиль.
Получается, что в наши дни песочные часы — это не столько прибор для измерения времени, сколько элемент стиля или даже показатель высокого статуса и хорошего вкуса владельца.

Оля

"...И в вечности песочные часы останутся, как детская игрушка".
В далеком прошлом старинные песочные часы, служившие в Древней Греции символом бога Кроноса, главного судьи и хранителя времени, изготавливали из двух стеклянных колб, которые соединялись друг с другом через диафрагму из металла, стекла, слюды или дерева. При длительном использовании песочных часов эти диафрагмы зачастую стирались, увеличиваясь в диаметре. Песок сыпался быстрее, и «ход» времени нарушался.

С 1750 года стеклодувы научились делать единую стеклянную колбу для песочных часов. Колба плавно переходила в узкое горлышко и опять расширялась. Ее стали заполнять песком через маленькое отверстие в донышке, которое затем закрывали воском. С 1800 года отверстие в колбе мастера научились запаивать.

Песок всегда был основным наполнителем для песочных часов. Точность песочных часов зависит от состояния песка, формы колбы и качества её поверхности. Песок должен быть сухим, однородным, круглые песчинки должны иметь желательно одинаковые размеры и высокую устойчивость к стиранию. В средние века использовали еще и мраморную, цинковую или свинцовую пыль, а также молотую яичную скорлупу. С 13 века известны разнообразные рецепты приготовления «песка» для часов. Его просеивали, промывали, вываривали и отжигали. В наше время вместо песка применяют мельчайшие стеклянные шарики.

Песочные часы были когда-то основным, достаточно точным инструментом для измерения времени. Начиная с 15 века они использовались и на кораблях для навигации. Во время кругосветного путешествия Магеллан, на каждом из своих кораблей установил по 18 песочных часов. Специально приставленные матросы переворачивали песочные часы.

Как работают классические песочные часы?
В верхней части колбы песок устремляется вниз и падает под действием силы тяжести. В начале движения нарастающему потоку падающих песчинок противостоит обратный поток вытесняемого из нижней части колбы воздуха, который устремляется вверх, пытаясь пройти между отдельными песчинками.
Скорость струи песка определяется скоростью падающих песчинок при возникновении равновесия между силой тяжести, действующей на песчинки, и силой сопротивления воздуха, возникающей при падении песчинок.
Установившийся поток падающего песка постепенно приводит к увеличению давления воздуха в нижней части колбы. Когда струя песчинок уже почти иссякает, видно, как поток воздуха, вырывающийся снизу вверх, подхватывает последние песчинки в верхней части колбы и приподнимает их на несколько миллиметров, прежде чем они окончательно упадут вниз.

Почему с помощью песочных часов можно измерить время?
Песок - это сложный материал, который порой ведет себя как твердое тело, а иногда как жидкость. Кажется, что в песочных часах равномерная струя песка подобна потоку жидкости, но здесь есть существенное различие. Если бы это была жидкость, то ее количество, протекающее через отверстие часов, зависело бы от высоты столба жидкости над отверстием. А количество песка, проходящее в песочных часах через отверстие за единицу времени, от высоты песка над отверстием не зависит. Именно поэтому песок можно использовать для измерения времени в песочных часах.

Постоянная скорость потока песка обусловлена возникающим в толще песка перераспределением сил, которые появляются в точках соприкосновения песчинок. В больших объемах песка благодаря этим точкам соприкосновения образуются "сети" из песчинок, в которых возникают куполообразные "мосты".

Эти мосты создают давление на стеклянные стенки колбы. Нижележащие слои песка в какой-то мере освобождаются от давления верхних слоев. В результате среднее давление песка над отверстием, даже при изменяющемся уровне песка, остается практически постоянным. Так возникает постоянная скорость струи песка в песочных часах.

Как можно «управлять» временем?

Подвесим песочные часы на эластичной нити (резинке) и заставим их колебаться вверх-вниз, Полное перетекание всего песка в часах сверху вниз будет происходить дольше, чем в нормальных условиях, т.е. если бы они, например, стояли на столе.

Диаметр отверстия, соединяющего половинки колбы, обычно делают как можно меньше, чтобы при меньшем количестве песка в часах увеличить время пересыпания песка, т.е. увеличить время работы песочных часов.
Поток гранулированного вещества (песка) отличается от потока жидкости. Песок струится от начала и до конца через отверстие с одной и той же скоростью. Это свойство основывается на возникновении сводов (мостов) внутри песка. В песочных часах это может даже привести к перекрытию отверстия, и песок перестанет стекать вниз. При движении часов с ускорением вверх или вниз (например, при покачивании) подобные перекрывающие мосты распадаются.

Как еще можно «повлиять» на время?

Например, обхватить нижнюю часть колбы ладонями. Через некоторое время «время остановится», поток песчинок прекратится. То, что здесь кажется мистическим наложением рук, может быть объяснено вполне логически. При нагревании нижней части колбы, воздух в ней нагревается, расширяется и стремится подняться в верхнюю часть колбы, и тогда равномерный поток песчинок в песочных часах может быть нарушен или даже полностью прекращен.

Интересные явления можно наблюдать в некоторых необычных песочных часах!

Для сухого песка угол естественного откоса кучки песка, образующейся в нижней части колбы, составляет порядка 30-35 градусов. Это значение зависит и от формы песчинок. Угловатые песчинки создают более крутые склоны, а закругленные - более пологие.
Если наполнить песочные часы песком с песчинками различного диаметра, то при образовании струи песка песчинки начнут очень интересно распределяться, как в верхней части колбы, так и в нижней.

Внизу сначала образуется маленький конус, струящийся сверху песок образует песочные лавины, которые скользят по склону песчаного конуса вниз. При этом происходит сортировка песчинок по размерам: крупные скапливаются преимущественно у подножья конуса, а на склонах конуса песок ложится отдельными слоями из самых мелких песчинок и песчинок покрупнее.
Такая "полосатость" объясняется двояко: самые мелкие песчинки могут проникать между крупными и образовывать слой, а крупным легче скатываться по склону, и они таким образом тоже создают свой слой.
Эти процессы постоянно повторяются.
И в верхней части колбы происходит что-то похожее, только здесь при движении песка образуется конусная воронка.

Эта модель песочных часов похожа на обычные песочные часы, но имеет два отличия. Первое - песок находится между двумя плоскими пластинами, и второе - часы наполнятся песком, содержащим песчинки разного размера. Отсюда и появление вышеописанных "полосатых" эффектов.
На примере такой научной "игрушки" серьезные люди изучают серьезные проблемы, возникающие, например, при складировании сыпучих материалов.

Наряду с классическими существуют и современные конструкции песочных часов, работу которых интересно было бы рассмотреть. Такие часы даже называют "парадокс-часами".

Вы не поверите своим глазам, в этих часах "песок" течет снизу вверх, однако и законы природы остаются в силе!

Стеклянный баллон заполняется жидкостью большой плотности и мелкими шариками с плотностью значительно меньшей, чем плотность жидкости. В более плотной жидкости шарики с меньшей плотностью поднимаются, как и положено, вверх. Это основной принцип парадокс-часов, на основе которого «песок» поднимается снизу вверх. И все повторяется по-новой при каждом переворачивании часов.

В вертикальном положении часов возникает относительно плотный и не очень равномерный поток шариков вверх. Шарики должны проникнуть наверх через узкое отверстие, при этом из-за вязкости жидкости они частично увлекают ее за собой, в то время как жидкость одновременно стремится и вниз.

В основном скорость опускания и подъема шарика в жидкости зависит от разности плотностей шариков и жидкости, от диаметра шариков и от прочности жидкости, а прочность жидкости сильно зависима от температуры.

Если запустить парадок-часы, и дать подняться вверх хотя бы нескольким шарикам, а затем положить часы набок, то можно хорошо увидеть отдельные шарики, медленно поднимающиеся вверх.

При этом можно даже успеть определить скорость подъема отдельных шариков.
Если поставить часы опять вертикально, чтобы шарики начали потоком подниматься в верхнюю часть колбы, то в нижней части колбы, почти полностью заполненной шариками, можно будет отчетливо увидеть «дыру», смещающуюся вниз. Это явление можно сравнить с перемещением «дырки» в полупроводнике.

«Забывчивые» или «непослушные» песочные часы.

В заполненный водой цилиндр опущены обычные песочные часы. Внешний диаметр песочных часов на несколько миллиметров меньше, чем внутренний диаметр цилиндра. В состоянии покоя часы, как поплавок, находятся у верхнего края цилиндра, а весь песок находится в нижней части колбы.
Если цилиндр теперь перевернуть, то сначала песочные часы остаются внизу цилиндра, хотя песок уже начал свое движение. И только когда почти половина песка перетекла, песочные часы поднимаются к верху цилиндра. И уже наверху цилиндра остаток песка в часах пересыпается в нижнюю часть колбы.

«Забывчивые» песочные часы начнут всплывать только через некоторое время после переворачивания цилиндра.

Почему же песочные часы не поднимаются сразу после переворачивания цилиндра?
Находящиеся внутри цилиндра песочные часы имеют среднюю плотность меньшую, чем у воды. Поэтому часы поднимаются наверх. Если перевернуть часы, то сначала почти весь песок будет находиться в верхней половине колбы, центр тяжести часов будет находиться, соответственно, выше середины часов.

Если бы часы находились не в узком цилиндре, а в свободной воде, то они бы сразу же перевернулись за счет возникшего вращающего момента. В узком же цилиндре их толкает на внутреннюю стенку цилиндра. Здесь возникает прилипание (статическое трение), которое препятствует быстрому всплытию часов.

Только когда почти половина песка вытечет, центр тяжести часов опустится ниже середины. Статическое трение о стенку цилиндра и вращающий момент исчезнут, теперь часы могут всплывать к верху цилиндра.

«Плавающие песочные часы»

В качестве следующего примера необычных песочных часов можно привести вариант, который называется «Плавающие песочные часы». Здесь цилиндрические песочные часы находятся в цилиндре, заполненном водой.

Внешний диаметр песочных часов лишь чуть-чуть меньше внутреннего диаметра цилиндра. Из-за вязкости жидкости песочные часы будут подниматься и опускаться в таком цилиндре очень медленно.
По своему принципу действия песочные часы, расположенные в узком цилиндре, аналогичны прибору для измерения вязкости жидкости.

Время, за которое песок через горловину пересыпается в другой сосуд, обычно составляет от нескольких секунд, до нескольких часов. Раньше для увеличения интервала измеряемого времени составлялись даже наборы песочных часов в одном корпусе.

Песочные часы "Колесо времени"

В наше время научились изготавливать песочные часы с «заводом» на целый год В столице Венгрии Будапеште, каждый год в последний день декабря, гигантские песочные часы «Колесо времени» высотой в несколько метров совершают пол-оборота, чтобы начать новый годовой цикл работы.

Переворот песочных часов производится всегда в одном направлении, по старинке: с помощью тросов и простого механизма.

А здесь - фокус!

Знаете ли вы, что можно установить яйцо на столе острым концом вниз?
Внутри такого яйца делают асимметричные песочные часы. Когда весь песок находится в симметричной относительно яйца части колбы, то его можно поставить на стол на острый конец и оно будет стоять

Через некоторое время, когда песок начнет ссыпаться, центра тяжести яйца сместится, и яйцо упадет. Второй раз его невозможно будет поставить на острый конец до тех пор, пока весь песок в часах не пересыпется обратно в первоначальное положение.

В наше время песочные часы приобрели множество различных вариаций исполнения и перешли уже в разряд сувениров и научных игрушек.

Вместо песка и воздуха в «песочных часах» могут использоваться, например, шарики и жидкость или две жидкости, сильно различающиеся по плотности.
А может быть вам удастся изобрести свой варинт "песочных" часов?