Слово «хронометр» пришло из древнегреческого языка, объединив слова «χρόνος» («время») и «μετρέω» («измеряю»). Сейчас оно стало многозначным, но чаще всего им обозначают механические часы с большей точностью, чем у стандартных образцов. Обычно это достигается внедрением в часовой механизм одного или нескольких дополнительных устройств, компенсирующих механические и термические препятствия хода. Сам термин «хронометр» ввёл в обращение в 1714 году англичанин Джереми Такер, когда изобрёл часы, помещённые им в вакуумную камеру для повышения точности хода.
История хронометра
Разделив жизнь на периоды от одного солнцестояния до другого (год) или от одного восхода солнца до следующего (сутки), люди озаботились точностью измерения этих отрезков и их частей. Части долгое время не были универсальными. Жрецы Древнего Египта включали в сутки десять дневных часов, двенадцать ночных часов, и по часу отводилось вечерним и утренним сумеркам. Деление дня и ночи на 12 часов также использовали вавилоняне, от которых его позаимствовали греки, а затем и римляне. Но «светлые» и «тёмные» часы зависели от времени года, поэтому их продолжительность менялась. Например, в зимний период «дневной час» в Риме равнялся приблизительно 45 минутам, соответственно «недостающая» его часть уходила «ночному часу».
Вычислять время «на глаз», ориентируясь по солнцу, было сложно, поэтому уже в глубокой древности люди старались изобрести механизмы, ведущие отсчёт времени. К древнейшим из них можно отнести «часы истечения», созданные в период правления Аменхотепа III (14-е столетие до нашей эры). Вода стекала в алебастровый сосуд с насечками, покидая его через небольшое отверстие. Скорее всего, тогда же зародились песочные часы, очень удобные для измерения определённых отрезков времени, но мало применимые для постоянного использования. Примерно за тысячу лет до нашей эры начинается повсеместное распространение солнечных часов. Уже тогда зарождается связь измерения времени с географическими измерениями. Китайская рукопись Чиу-пи (1100 год до н. э.) рассказывает, как измеряли с помощью солнечных часов летнюю и зимнюю высоту Солнца, определяя наклон эклиптики. Привычные нам понятия «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» пришли от солнечных часов, хотя у них никаких стрелок ещё не было (время показывала тень). Распространение солнечных часов по Северному полушарию задало именно это направление хода, затем применённое и конструкторами механических часов. Зародись солнечные часы в Южном полушарии, то и стрелки механических часов побежали бы вслед за их тенью в обратном направлении.
Большим шагом к изобретению часового механизма послужила клепсидра – водяные часы. Ход времени создавался каплями, непрерывно падающими в сосуд с делениями. По уровню воды определяли значение прошедшего времени. Ктесибий Александрийский из Греции в 150 году до нашей эры дополнил клепсидру зубчатым механизмом. Поплавок, подвешенный на цепи, управлял стрелочным указателем. Считается, что первый часовой механизм (маятниковые часы) придумал в 996 году монах Герберт из Орийяка, впоследствии ставший римским папой Сильвестром II. Громадная конструкция имела одну стрелку и размещалась на башне. Вряд ли её сейчас назвали «хронометр», так как за сутки эти часы могли отстать или убежать вперёд на 10-15 минут.
Заменить гирю спиральной заводной пружиной в 1510 году додумался слесарь Петер Генляйн из Нюрнберга. В историю эти первые переносные механические часы вошли под именем «нюрнбергское яйцо». Но часы не стали бы привычным нам хронометром, не предложи Христиан Гюйгенс дополнить их механизм анкерным спуском. Деталь, по виду схожая с якорем, стала периодически подталкивать маятник, вскоре сменённый спиралью баланса, изобретателем которой англичане числят Роберта Гука, а голландцы – того же Гюйгенса.
Возможно, часы с повышенной точностью звались бы не «хронометр», а как-то иначе. Например, «брегет». Французский часовой мастер Абраам-Луи Бреге внёс в конструкцию часов множество изобретений, обессмертивших его имя. В 1780 году он продемонстрировал механизм с автоподзаводом, с инерционным грузом и двумя заводными барабанами, а ещё через десять лет придумал для часов противоударную систему «pare-chuté». В начале 19 столетия он запатентовал турбийон, компенсирующий влияние гравитации на точность хода. Благодаря Пушкину мы знаем этого часовщика и по классической литературе: «Онегин едет на бульвар / И там гуляет на просторе, / Пока недремлющий брегет / Не прозвонит ему обед».
Морской хронометр
Почему же всё-таки «хронометр»? И тут снова измерение времени переплетётся с географическими измерениями эпохи мореплавателей. Если широта легко вычислялась значением высоты Солнца в полдень, то для определения долготы требовалось тщательно выверять положение Солнца, Луны, планет или 57 звезд, видимых в любой час ночи. Корабелы нуждались в точных механических часах, по разнице значения времени на которых и местному полдню определяли, на какой долготе сейчас находится корабль. Маятниковые часы на корабле были неприменимы.
Много лет над созданием конструкции часов, совершенно нечувствительных к движению и гравитации, работал часовщик-самоучка Джон Гаррисон. Ему удалось справиться с двумя главными проблемами, мешающими часам демонстрировать точный ход. Как пишут источники, в итоге Гаррисон компенсировал «…изменение механического момента на спусковой ход балансира по мере раскручивания заводной пружины и применил термокомпенсацию длины и упругости нити балансира от изменения внешней температуры с помощью биметаллических изгибающихся элементов». Ранний механизм «Н1», который Гаррисон завершил в 1730 году, работал на основе системы встречно колеблющихся валов, соединенных пружинами.
Ещё около пяти лет ушло на практическую реализацию, искоренение проблем, приводивших к потере точности во время дальних путешествий, и поиск более дешёвых компонентов. В 1736 году он опробовал механизм с двумя балансирами вместо маятника во время плавания из Лондона в Лиссабон, а затем ещё годы совершенствовал его. Вскоре мореплаватели взяли на корабли первые морские хронометры. Комплект включал три одинаковых механизма. Если какой-то из них начинал показывать неправильное время, то в расчёт брали совпадающие показания двух других. В 1749 году Джон Гаррисон был удостоен престижной медали Копли (Copley Medal), вручаемой за выдающиеся достижения в научных исследованиях. Гаррисону также вручили и несколько денежных наград в общей сумме 23 065 фунтов стерлингов.
Обнаружив, что небольшие часы Томаса Маджа не менее точны, чем его громоздкая конструкция, Гаррисон создаёт механизм «Н4», в которых витая стальная пружина внутри латунного барабана главной пружины работает не менее 30 часов без подзаводки. При этом работа хронометра не прекращается и не сбивается во время завода. Работы над ним окончательно завершаются в 1759 году. «Н4» полностью решает проблему точного определения долготы. Британское Адмиралтейство заполучив технологию Гаррисона, привлекло фирмы Томаса Эрншоу и Джона Арнольда для серийного производства хронометров. Наибольших успехов тут добился Аарон Луфкин Деннисон, совершенствуя технологию и доведя её до образца, который приняло на вооружение большинство морских держав мира.
Механические морские хронометры ставили на корабли до появления недорогих кварцевых часов, демонстрировавших большую точность. Сейчас морской хронометр – это лишь резервное навигационное средство.
Железнодорожный хронометр
Не менее важным оказалось применение точных часов в железнодорожном сообщении. Вопрос определения долготы здесь не стоял изначально, но требовалось исключить нахождение на одном участке одноколейной дороги двух составов, мчащихся навстречу друг другу. Следовательно, для недопущения подобных ситуаций требовалось синхронизировать время и неукоснительно соблюдать расписание движения.
Вопрос использования на железных дорогах тех или иных хронометров решали «инспекторы времени», на должность которых приглашали опытных часовщиков. В их числе наибольшую славу получил Уэбб С. Болл, сумевший организовать безопасное движение при помощи хронометров так безукоризненно, что его пригласили работать сразу несколько железнодорожных компаний. Это помогло разработать относительно применения хронометров единые стандарты железнодорожного сообщения на всей территории США. Требования к часам выдвигались очень серьёзные. Хронометр не должен был спешить или отставать даже при резких колебаниях температуры и изменения натяжения пружины. После внедрения тепловозов к требованиям добавилась антимагнитная защита. Для обеспечения точности железнодорожных хронометров привлекли Службу сигналов времени Военно- морской обсерватории США. Среди производителей железнодорожных хронометров раннего периода можно отметить Waltham Watch и Elgin Watch Company. Позднее их сменили другие производители, самыми известными из которых стали Hamilton Watch Company и Illinois Watch Company.
Современный хронометр
Чем же конструкция хронометра отличается от обычных часов? Для обеспечения качества детали механизма у хронометра обычно имеют более массивную конструкцию. Изменение упругости пружины баланса из-за колебаний температуры, влияющие на точность хода, нивелируют дополнительными устройствами. Ещё со времён Джона Гаррисона приняли условие, что допустимое суточное отклонение хронометра от эталонного времени не должно превышать пяти секунд.
Точность хода хронометров сертифицируется. Например, знаменитые швейцарские часы сертифицирует Швейцарская служба официального контроля за хронометрами (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres или кратко COSC). Фирма, желающая получить сертификат, предоставляет партию из сотни хронометров. Вся сотня полмесяца пребывает в условиях колеблющейся температуры. За время испытания неоднократно меняют и положение испытуемых механизмов. В Стране восходящего солнца существует Японский институт инспекции хронометров, который тестирует изделия местных фирм.
В конструкции хронометров используют износоустойчивость твёрдых материалов вроде алмаза, рубина и сапфира. Чаще всего в качестве подшипников механических часов сейчас используют искусственные рубины. Однако известные фирмы порой делают малотиражные партии или эксклюзивные экземпляры, применяя настоящие драгоценные камни. В таких устройствах конструкторы для обеспечения точности хода также применяют физические свойства драгоценных металлов: золота, платины и палладия. В связи с этим слово «хронометр» часто ассоциируется именно с элитными и дорогими часами. Больше всего сертификатов получают хронометры фирм Rolex, Omega и Breitling. Хронометр с независимой секундной стрелкой для измерения коротких отрезков времени (функция секундомера) называют «хронограф».
Rolex – одна из самых известных часовых фирм, часы которой сочетают элегантность и надёжность. Сертификат хронометрической точности её часовой механизм получил ещё в 1910 году, став первыми наручными часами, обладающими этим документом. Затем обсерватория в Кью подтвердила совершенство хода наручных часов Rolex, присвоив им класс точности «A» (прежде его получали только морские хронометры). Одним из наиболее заметных семейств этой фирмы стало «Cosmograph Daytona», первая модель которых поступила на рынок в 1963 году. Популярности серии поспособствовал американский актёр Пол Ньюман, которому такие часы достались в подарок от жены. После того, как Ньюмен везде стал появляться с этими часами, поклонники тоже озаботились их приобретением. А затем веяние неожиданно охватило широкие массы, не только сделавшие эту модель модной, но и подарившие ей неувядаемый спрос. Правда, высокая цена заставляла приверженцев «Cosmograph Daytona» заказывать часы не у самой фирмы, а выискивать их на вторичном рынке.
Логотип «Ω» фирмы Omega тоже стал всемирно известным мировым брендом. После появления кварцевых часов Omega много сил и финансов вложила в создание собственной линейки на основе генератора сигналов собственного изобретения, который работал с частотой в 288 раз выше, чем в революционном на тот момент Beta 21, точность которого допускала отклонение не более пяти секунд в месяц. Интересной моделью «Омеги» на тот момент стала «Marine Chronometer» («Морской хронометр»). Механизм «Calibre 1500», отклонявшиеся от эталонного времени всего на секунду в месяц, были сертифицированы как «Marine Chronometer». Его наследник – механизм «Calibre 1511» – тестировался на точность хода в обсерватории французского города Безансон, поэтому часы обрели длинное название «Constellation Marine Chronometer Megaquarz» и стали заметным явлением для середины 1970-х гг. (хотя сейчас о них вспоминают не так уж часто). Производство осуществлялась до 1980 года. Стоимость таких часов на вторичном рынке сейчас приближается к трём тысячам евро. На данный момент «Омега» предлагает огромный выбор часов, имеющих сертификат «Master Chronometer».
В линейке хронометров Breitling ярким элементом выделяется «Chronomat». Его прототип был разработан в 1983 году для итальянской пилотажной группы (эти часы имеют на циферблате пометку «P.A.N. frecce tricolori»). В 1984 году появляется сам «Chronomat», сохранивший от предшественника гладкий и обтекаемый корпус, а также браслет «Rouleaux». Вторая половина 1980-х гг. – это период производства «Chronomat» для парусного спорта. В 1990-е гг. в линейку добавилась модель «Renault F1» на кожаном ремешке, созданная для команды автогонщиков. В 2020 году прошло очередное обновление модельного ряда, ознаменовавшегося возвращением изначального браслета «Rouleaux».
В эру смартфонов, когда функции различной электротехники и традиционных механизмов собраны в едином устройстве, кажется, что многие привычные вещи окончательно ушли в историю. Как ни удивительно, эти веяния мало коснулись хронометров знаменитых марок. Сейчас наличие хронометра на руке олицетворяет надежность, успех и богатство. А также ту самую исключительную точность, которая, как известно, вежливость королей.
