ura

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje
Zapestna ura

Ura je naprava za določanje trenutnega časa dneva in merjenje trajanja časovnih intervalov v enotah, manjših od enega dneva . Za najbolj natančne ure veljajo atomske ure .

Oglejte si zgodovino

Model astronomskega stolpa z uro Su Sun , zgrajen v Kaifengu iz 11. stoletja na Kitajskem . Poganjal ga je veliko vodno kolo , verižni pogon in sprožilec .

Razvrstitev

Mehanska ura s fiksno roko in premično cilindrično številčnico na primeru Fabergejevih jajc
  • Velikost in prenosljivost:
  • Po merilnem mehanizmu:

Sončna ura

Sončna ura. 640-650 let, Zvartnots , Armenija

Merjenje časa s sončno uro temelji na dejstvu, da Sonce meče senco od predmetov, njegova pot po nebu pa je enaka ob istih dneh v različnih letih. S pomočjo narisanega kroga za merjenje časa, v astronomiji - standarda varuha (številčnice) in popravka za zemljepisno širino območja, lahko ocenite, koliko je zdaj ura. Najstarejša odkrita sončna ura je oznaka sončne ure, odkrite v Dolini kraljev , veliki skupini grobnic v Egiptu. [ena]

Vodna ura

Starinska kitajska vodna ura

Vodna ura, imenovana tudi klepsidra , ima načelo delovanja podobno peščeni uri [2] .

Ob sončni uri so morda najstarejše naprave za merjenje časa, če ne upoštevamo navpične palice – gnomona, po dolžini padajoče sence katere so se časovno usmerjali starodavni pastirji. Glede na globoko antiko vodnih ur, kje in kdaj so se prvič pojavile, znanost ni znana. Iztok v obliki skodelice je najpreprostejša oblika vodnih ur in je znano, da je obstajal v Babilonu in Egiptu okoli 16. stoletja pred našim štetjem. Tudi druge regije sveta, vključno z Indijo in Kitajsko , imajo starodavne znake obstoja vodnih ur, vendar so najzgodnejši datumi njihovega pojava manj gotovi. Nekateri avtorji pa pišejo, da so vodne ure na teh območjih obstajale že leta 4000 pr. e.

Za staro grško in rimsko civilizacijo je bila prednostna naloga izboljšanje oblike vodne ure, ki je prejela zapleten sklop zobnikov , zasnovanih za 24-urno delo [3] in je bila sestavljena iz bizarnega mehanizma. Izboljšave so prispevale tudi k večji natančnosti. Ti dosežki so se preko Bizanca prenesli v islamski svet in se nazadnje vrnili v zahodno Evropo. Ne glede na grško-rimski svet so Kitajci leta 725 razvili lastno zapleteno vodno uro (水 鐘), ki so svoje ideje prenesli na Korejo in Japonsko .

Nekateri modeli vodnih ur so bili razviti samostojno, nekaj znanja pa se je preneslo s širjenjem trgovine. V družbah pred moderno ni bilo potrebe po posebej natančnih metodah s povečanimi zahtevami za merjenje časa, kot so v sodobni industrijski družbi, kjer se spremlja vsaka ura dela ali počitka, delo pa se lahko začne ali konča kadar koli, ne glede na zunanje pogoji. Namesto tega se je vodna ura v starodavnih družbah uporabljala predvsem za astrološke meritve. Ta zgodnja vodna ura je bila umerjena s sončno uro . Vodne ure, ki niso nikoli dosegle ravni natančnosti sodobnih ur, so bile več tisočletij najbolj natančne in so bile široko uporabljene kot naprave za merjenje časa, dokler jih v Evropi v 17. stoletju niso nadomestile natančnejše ure z nihalom .

Islamska civilizacija je zaslužena za nadaljnje izboljšanje natančnosti vodnih ur, ki so jih skrbno premislili inženirji. Leta 797 (ali morda 801) je bagdadski kalif iz dinastije Abasidov , Harun ar-Rashid , Karlu Velikemu predstavil indijskega slona po imenu Abul-Abbas, skupaj s "posebno zapletenim modelom" vodnih ur [4] .

Ura slona v rokopisu Al-Jazarija (1206 n.š.) iz Knjige znanja o iznajdljivih mehanskih napravah [5]

V 13. stoletju je Al- Jazari (1136-1206), kurdski inženir iz Mezopotamije, ki je delal za vladarja Artukida Diyarja Bakra Nasir al-Dina, izdelal številne ure vseh oblik in velikosti. Knjiga opisuje 50 mehanskih naprav v šestih kategorijah, vključno z vodno uro. Najbolj znane ure so bile naprave Elephant, Scribe in Castle, ki so bile uspešno obnovljene.

Peščena ura

Pretok peska v peščeni uri se lahko uporablja za spremljanje pretečenega časa.

Ta ura temelji na dejstvu, da natančno kalibriran rečni pesek v rednih presledkih prehaja skozi ozko luknjo z 1 zrno peska. Hkrati so ljudje hitro uganili, da uporabljajo 2 votlini, povezani z ozkim prevlakom z odprtino za vlivanje peska . Polovice steklene posode so imele obliko sklede in so bile namenjene merjenju krajših časov, vendar so imele pomanjkljivost: po nalivanju peska iz zgornje votline v spodnjo, jih je bilo treba obrniti. Peščene ure, za katere je bilo treba uporabiti prilagojeno obliko in ohraniti natančnost meritev za določitev lokacije (na primer, v mornarici so peščene ure imenovali bučke ), se v sodobnem času ne uporabljajo.

Požarna ura

Požarna ura se je prvič pojavila na Kitajskem. Sestavljeni so iz spirale ali palice iz gorljivega materiala z visečimi kovinskimi kroglicami. Ko je material zagorel, so kroglice padle v porcelanasto vazo in oddajale zvonec.

Kasneje se je v Evropi pojavila nekakšna ognjena ura. Tu so bile uporabljene sveče, ki so bile enakomerno označene. Razdalja med oznakama je služila kot enota časa.

Mehanske ure

Francoska kaminska ura v slogu imperija predstavlja Nereido Galatejo (1822), Veliko Katarinino palačo (Carskoe Selo, Rusija)

Vsaka mehanska ura ima štiri bistvene dele:

  1. motor (vzmet ali teža)
  2. prestavni menjalnik
  3. regulator gladkosti
  4. razdelilnik ali vtičnica po eni strani prenaša impulze od motorja do regulatorja

Regulator služi kot merilnik časa v ožjem pomenu besede. Zobna kolesa, nanje pritrjeni kazalci številčnice , so števci časovnih enot, ki jih meri regulator. Ob priznavanju dnevnega vrtenja Zemlje okoli svoje osi kot strogo enotnega, imamo v njej enotno lestvico za primerjavo intervalov ali časovnih enot. Običajno se za enoto časa vzame sekunda, 1/86400 dneva. O različnem štetju časa, o zvezdniških, povprečnih, resničnih dnevih – glej Čas .

Regulatorji gibanja ur so razporejeni tako, da so časovni intervali, ki jih merijo, enaki bodisi celi sekundi, bodisi polovici, četrtini ali eni petini sekunde. Če regulator iz nekega razloga začne meriti krajša obdobja, jih bo števec v določenem časovnem obdobju pokazal večje število. V tem primeru naj bi ura šla naprej. Če je interval regulatorja večji od navedenega, ura zaostaja. Ko smo se dogovorili za začetni trenutek dneva, z drugimi besedami, o trenutku, ko naj števec ur pokaže nič pretečenih časovnih enot, pridemo do koncepta korekcije ure. Pozitivna je, če je ura zaostajala, negativna, če je šla naprej. Spreminjanje popravka ure za določeno časovno obdobje se imenuje potek ur (npr. dnevni, tedenski, urni potek). Potek je pozitiven, če ura zaostaja, negativen, če se ura premika naprej. Hod natančno izraža odstopanje časovnih intervalov, ki jih meri regulator, od sprejete enote. Popravek ure je pogojna vrednost in poleg tega lahko kadar koli s preprostim premikanjem minutne kazalke števca popravek ure izvedete v manj kot eni minuti.

Prednost ure je v njeni majhnosti in kar je najpomembneje - v konstantnosti gibanja. Potek dobrih astronomskih ur in kronometrov naj bo v največji možni meri neodvisen od sprememb temperature, tlaka, vlažnosti zraka, nenamernih udarcev, izbrisa osi mehanizma, zgoščevanja mazalnega olja, molekularnih sprememb v različnih delih mehanizma. mehanizem itd. Astronomske ure so razdeljene na dve glavni vrsti:

  • "Konstante", pri katerih težnost uteži služi kot gonilna sila, nihalo pa je regulator nihanja;
  • "Prenosni", kjer gibanje proizvaja elastična sila postopoma raztegljive vzmeti, uravnava pa se z tresljaji elastične, tanke spirale, povezane s t.i. ravnovesje (glej spodaj).

Urni mehanizmi prve vrste se v astronomiji imenujejo "ure" v ožjem pomenu besede ali "nihala". Nahajajo se pri opazovalnicah s stalnimi astronomskimi instrumenti (glej Praktična astronomija ), pritrjenimi na kamnite stebre ali v zid; uro pogosto postavijo v klet observatorija, da jo čim bolj zaščitijo pred temperaturnimi spremembami (»normalne« ure). Klet se obiskuje le zaradi navijanja ure, saj lahko celo telesna toplota vpliva na njen napredek. Odčitke ure, torej "udarke" nihala (vedno sekunde), primerjamo z drugimi urami z uporabo mikrofona, nameščenega v kleti in priključenega na telefon (ta izraz, čeprav je splošno sprejet, je popolnoma napačno.»tiktajočih« udarcev ne povzroča nihalo (regulator) in sprožilni mehanizem). Ob pravilni namestitvi in ​​vzdrževanju naj ima »stalna« astronomska ura dnevni tempo največ 0,3 s, njena dnevna variacija pa ne sme presegati stotinke sekunde.

Urni mehanizmi druge vrste se imenujejo kronometri. Razlikujemo med "jedilnicami" ali škatlastimi kronometri (njihove dimenzije so približno 1½ - 2 decimetra v premeru, 1 decim, višina; eno preprosto nihanje tehtnice traja ½ sekunde) in žepnimi kronometri (velikost je splošno znana; običajno tako imenovane štiridesete, torej polno dvojno nihanje ravnotežja traja 0,4 sekunde, preprosto nihanje - 1/5 sekunde). Kakovost žepnih kronometrov je v povprečju bistveno nižja kot pri menzah. Kronometri se uporabljajo za določanje geografskih pozicij krajev, pri delu s prenosnimi astronomskimi instrumenti (glej Praktična astronomija ), pri določanju časa in dolžine na morju itd. Namizni kronometri na ladjah so postavljeni na prirast kardana. Konstantne ure (»nihala«) so skoraj izključno, kronometri pa so v večini primerov prilagojeni na sekunde zvezdnega časa – t.i. "Star" ure in kronometri. Manj pogosto se uporabljajo "povprečni" kronometri (torej, ki tečejo po povprečnem času). Izbira je posledica priročnosti opazovanj ali njihove obdelave za določene naloge astronomov.

Pri urah in kronometrih astronomi cenijo tudi določene udarce (»tiktanje«), vendar ne ostre in brez nepotrebnega hrupa. Najboljši mojstri astronomske ure ali Kronometri so Kessels , Peel , Dent , Tide , Howüh , Knoblich , Frodsham , Narden . Ustvarjalci "visoke" umetnosti urarstva in urnih mehanizmov: Pierre Leroy [en] ( Eng. Pierre Le of Roy), John Harrison , George Graham [en] ( Eng. George Graham), Dyutertr , John Arnold [en] ( Eng. . John Arnold), Ferdinand Berthoud ( eng. Ferdinand Berthoud).

Vzmetni pogon

Sprehajalci

Hodiki - majhna stenska ura poenostavljene naprave z utežmi [6] - različica mehanske ure z nihalom , pobegom in utežmi kot motorjem. Kot nihalo v nekaterih modelih sta bili uporabljeni dve "nogi", ki se premikata v nasprotni smeri druga proti drugi. Obstaja varianta z bojem (druga veriga z odstranljivo utežjo za boj, ki jo po želji lahko odstranite z verige in obesite zraven na poseben kavelj - tako imenovani "no-fight mode") .

Ure z napravami v kombinaciji z urnim mehanizmom

Kukavica
Kukavica
Mehanska avtomatska ura s kukavico, ki odbije 8. uro na analogni številčnici.

Kukavica - stenska ura v elegantnem ohišju, najpogosteje mehanska ura (hodilec) z udarcem, ki posnema petje kukavice . Običajno se vsako uro slišijo zvočni signali (od ene do dvanajstih), ki štejejo trenutni čas in se pogosto izmenjujejo z udarci gonga ("bum - kukavica"). Mehanizem, ki posnema kukavico, je bil razvit sredi 18. stoletja in je od takrat ostal praktično nespremenjen. Rojstni kraj ure s kukavico je nemško mesto Triberg , ki se nahaja v središču regije Schwarzwald , vsaj tam se nahaja muzej ur s kukavico [7] .

Kvarčna ura

Nekakšna elektronska mehanska ura. Načelo delovanja temelji na piezoelektričnem učinku , lastnosti kremenovih kristalov, na primer, da se deformirajo pod vplivom zunanjega električnega polja in tudi polarizirajo med mehansko deformacijo. V tem primeru lahko kristal kremena, ki ima majhno velikost, v veliko večji meri ustvari nihanja, ki imajo visoko časovno in temperaturno stabilnost. Механизм кварцевых часов состоит из источника питания, электронного генератора (в котором кварц играет роль колебательного контура), счётчика делителя и выходного каскада усилителя, нагруженного на катушку шагового электродвигателя, который через систему зубчатых колёс приводит в движение стрелки часов [ источник не указан 910 дней ] .

Кварцевые часы были выпущены на рынок в 1971 г., но такие часы были сложны в изготовлении и, как следствие, очень дороги. [8]

Электронные часы

Настольные часы-будильник
Современные электронные часы с календарём и термометром

Часы, основанные на подсчёте периодов колебаний от задающего генератора с помощью электронной схемы и выводе информации на цифровой дисплей.

Частота колебаний задающего генератора стабилизирована кварцем (см. «Кварцевые часы») либо в качестве него использована питающая электросеть (см. ниже).

Первые наручные электронные часы обладали светодиодным дисплеем, но они могли показывать время очень недолго: слишком прожорливыми оказывались светодиоды. Затем использовали свойства жидких кристаллов ориентироваться во внешнем электрическом поле и пропускать свет с одним направлением поляризации. Будучи помещённым между двумя поляризаторами, свет от внешнего источника вовсе поглощался системой поляризатор-жидкий кристал-поляризатор-отражатель при наличии электрического поля становился тёмным и образовывал элемент изображения. В результате этого было значительно снижено энергопотребление, и замена элементов питания происходит намного реже.

В современные электронные часы встроен, как правило, специализированный микроконтроллер, и у часов появилось много сервисных функций (будильники, мелодии, календари и т. д.), но микроконтроллер так же продолжает считать периоды колебаний все того же кристалла кварца.
Замечание: Существуют также электронные часы, основанные на принципе подсчёта периодов частоты питающей сети, во многих странах существуют очень жёсткие требования к стабильности частоты, но всё же при колебании нагрузки частота сети может изменяться, и точность таких часов не может [ кем? ] считаться нормальной, хотя для многих людей она является достаточной.

Разновидность электронных часов, которые отображают время в двоичном коде , называется « бинарные часы » (англ. Binary watch ). Для отображения двоичных разрядов обычно используются светодиоды . Число групп светодиодов может быть различным, они могут отличаться размерами и местоположением. Часть светодиодов показывает часы, другая — минуты. Могут иметься светодиоды отвечающие за отсчет секунд, дату и т. п.

Радиочасы

Время в наши дни обычно сообщают из приема радиосигналов точного времени. Электронные или кварцевые часы, которые могут сверять свой ход по оповещению сигналом точного времени вещательных или специальных радиостанций передающих DCF77 (DCF77 — позывной длинноволнового передатчика точного времени), а также (для получения особо точного времени) спутников GPS.

Атомные часы

Атомные часы (молекулярные, квантовые часы), которые могут измерять время, в котором в качестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул, создали атомные стандарты времени и частоты. [9]

Стабильность атомных часов не хуже 10 −14 (1 секунда за 3 млн лет, у специальных конструкций 10 −17 ), и это лучший источник времени, доступный человеку на 2017 год [ источник не указан 1367 дней ] . Потому секунда определена через колебания атома цезия.

Другие разновидности

Сети часофикации

Первые маятниковые часы, сконструированные Христианом Гюйгенсом в 1656 году.

Сети часофикации предназначены для обеспечения точным временем широкого круга абонентов в городах, на предприятиях и т. д. Состоят из одних первичных и нескольких вторичных часов, а также линий связи. Сеть часофикации избавляет от «ответственных за часы», а если здание (школа, институт, завод) работает по единому расписанию — даёт «официальное время», по которому начинается/заканчивается работа, отмечаются опоздания, планируются совещания и т. д.

Если это время не точное, всем работающим хорошо известно, на сколько минут «официальные» часы опережают точное время или отстают от него. Сети часофикации широко используются на железных дорогах и метрополитенах, позволяя с высокой точностью координировать работу раздельных пунктов, станций и депо, что позволяет исключить необходимость введения предохранительных задержек отправления поездов (что было бы необходимым, если часы на раздельных пунктах имели бы погрешность показаний) и повысить скорости их следования [ источник не указан 2175 дней ] .

Первичные часы (электропервичные часы) предназначены для точного отсчёта времени и его передачи на сеть вторичных часов.

Ранее представляли собой астрономические часы или хронометр, где вместо стрелок был электромеханический блок формирования команд на вторичные часы, в простейшем случае — обеспечивавший замыкание электроцепи раз в минуту.

Сейчас, с развитием электроники и телекоммуникаций, — электронные часы высокого класса точности с несколькими каналами введения поправок (точное время системы GPS , синхронизация с серверами точного времени сети «Интернет» и др.)

Вторичные часы (электровторичные часы) предназначены для показа времени в сетях часофикации.

Ранее представляли собой механизм без двигателя, регулятора и секундной стрелки, минутная стрелка двигалась при помощи синхронного или шагового двигателя от импульсов чередующейся полярности напряжением 24 вольт от первичных часов, часовая — через передаточный механизм 1:12 [10] . Существовали также вторичные часы с цифровой индикацией на электрических лампах или газоразрядных индикаторах [10] .

В настоящее время — недорогие самостоятельные кварцевые часы с коррекцией от первичных часов, возможно также напрямую по радиосигналам точного времени, в отдельных случаях — GPS.

Интервальные часы предназначены для отображения интервала времени между прохождением поездов [10] .

Интернет

Управление точным временем в сети Интернет организовано через группу серверов точного времени, связанных с лабораториями, обладающими эталонами атомного времени. Во всех основных операционных системах имеется или, по крайней мере, предполагается поддержка связи с любым из этих серверов. Также в разное время разрабатывались сторонние утилиты на случай неработающих/отсутствующих функций синхронизации.

Производство часов

Изображение кварцевого резонатора, используемого в качестве компонента хронометража в кварцевых часах со снятым корпусом. Он сформирован в виде камертона. Большинство таких кристаллов кварцевых часов колеблются с частотой 32768 Гц.

в СССР и России

В Советском Союзе часовая промышленность стала развиваться в начале 50-х (так, в 1953 г. началось строительство Минского часового завода ); в 1980-е годы было налажено массовое производство часов для персонального использования (бытовых).

На сегодняшний день в России существует несколько часовых марок. Большинство из них уже не производят свои механизмы и собирает часы из импортных деталей. Единственные часовые заводы страны, которые продолжают производить свои механизмы от А до Я, включая баланс и спираль — Петродворцовый часовой завод «Ракета» и Чистопольский часовой завод [ источник не указан 1318 дней ] .

Интересные факты

Цветочные часы (дар г. Женевы к 300-летию основания Санкт-Петербурга в мае 2003)
  • Направление движения стрелок часов «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» используется для указания направления кругового движения.
  • Традиционное направление движения часовой стрелки совпадает с направлением, в котором движется тень горизонтальных солнечных часов, расположенных в северном полушарии Земли. Однако, существуют часы, у которых стрелки движутся «против часовой стрелки» (как у солнечных настенных).
  • На циферблатах с римскими цифрами четвёртый час иногда обозначают как IIII вместо IV [11] .
  • На рекламе стрелочных часов стрелки находятся обычно около 10:10 или 8:20. Это делается для того, чтобы стрелки не закрывали название. Кроме того, время 10:10 на часах в витрине напоминают улыбочку (смайлик), что положительно влияет на лояльность покупателя [12] .
  • Условный циферблат часов часто используется при ориентировании на местности для указания цели, маршрута или направления при взаимодействии подразделений (как правило армейских специалистов) или отдельных наблюдателей. Направление объекта (или маршрута) указывается цифрой циферблата, угловому значению которого он соответствует относительно положения наблюдателя, как если бы циферблат представлялся горизонтально, его центр совпадал с наблюдателем, а 12 часов указывало текущее направление движения (или взгляда) самого наблюдателя. Так, объект находящийся строго справа, будет обозначен как «на 3 часа». После указания направления добавляется цифра, характеризующая расстояние до объекта.
  • В Москве XVII века на часах Спасской башни двигалась не единственная часовая стрелка, а циферблат, разделенный на семнадцать частей. Время отсчитывалось не от полуночи, а от рассвета. При этом часовщик переводил часы в соответствии с текущим временем восхода солнца [13] .

Галерея

См. также

Примечания

  1. Cross, Stephen W. The Hydrology of the Valley of the Kings. — 1993. — ISBN неизв..
  2. Водяные, песочные и огненные часы не являются часами в обычном понимании, так как они не показывают текущее время и не предназначены для точного измерения произвольно взятых интервалов времени, строго говоря, они являются таймерами , то есть воспроизводят заданные временные отрезки.
  3. (англ.) The History of Clocks Архивировано 13 октября 2008 года.
  4. (англ.) James, Peter. Ancient Inventions (неопр.) . — New York, NY: Ballantine Books (англ.) , 1995. — С. 126. — ISBN 0-345-40102-6 .
  5. Аль-Джазари (пр. 1974), Книги Знаний Гениальных Механических Устройств . Переведено и аннотировано Дональдом Хиллом , Дордрехтем/ Д. Рейделем .
  6. Толковый словарь русского языка
  7. Триберг — музей часов с кукушкой (недоступная ссылка) . Дата обращения: 21 августа 2012. Архивировано 20 августа 2012 года.
  8. Пипуныров В. Н. История часов с древнейших времен до наших дней / Л. Е. Майстров. — Москва, Наука: Академия наук СССР, Институт истории естествознания и техники, 1982. — ISBN неизв..
  9. А. А. Потапов. [Институт динамики систем и теории управления СО РАН ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМОВ] (рус.) // Институт динамики систем и теории управления СО РАН : монография.
  10. 1 2 3 Эксплуатация электрочасовых устройств Н. В. Сидоров. Москва 1969 г.
  11. bhi — clocks, watches &amp the art and science of timekeeping (недоступная ссылка) . Дата обращения: 4 ноября 2010. Архивировано 30 июня 2012 года.
  12. Стрелки — «руки» часов
  13. Движение «циферного круга»
  14. Мейси, Сэмюэл Л. (пр.): Энциклопедия времени . (Нью-Йорк: издательство Garland Publishing, 1994 г., ISBN 0-8153-0615-6 ); в Часах: прыжок к точности Уильяма Дж. Х. Эндрюса, стр. 123–127

Литература

Ссылки