Что такое хронометр?
Хронометр — это особо точные переносные механические часы, прошедшие официальную аттестацию (часто в астрономических обсерваториях). Его название происходит от греческих слов «хроно» (время) и «метр» (измерять). Основная задача прибора — измерение временных интервалов, начиная примерно с 0.75 секунды. Погрешность классического хронометра составляет всего несколько секунд в сутки, что делает его незаменимым инструментом там, где важна высокая точность.
Исторический путь
Первые разработки хронометров, датируемые XVI–XVII веками, были связаны с мореплаванием. Обычные маятниковые часы не подходили для кораблей из-за постоянной качки, губительной для их точности.
Значительный вклад в развитие идеи внес М. В. Ломоносов, предложивший использовать балансовый регулятор и механизм с четырьмя пружинами для выравнивания усилия. Однако первый практически пригодный механический хронометр создал английский мастер Джон Харрисон в середине XVIII века, положив в его основу часы с балансовым регулятором.
В XIX веке русские астрономы В. Я. Струве, О. В. Струве и П. М. Смыслов усовершенствовали методы регулировки хода и температурной компенсации. К концу XIX — началу XX века конструкция хронометра обрела практически завершенный вид, который оставался актуальным вплоть до 1970-х годов. Современные изменения касаются в основном технологий производства и новых материалов.
Устройство и принцип работы
Сердце классического хронометра — хронометровый спуск, передающий балансу один импульс за период его колебания. Это обеспечивает изохронность (постоянство периода) и высокую точность. Для компенсации влияния температуры баланс оснащается биметаллическим разрезным ободом. Важным элементом является также «улитка» (фузея) — устройство, выравнивающее усилие заводной пружины на протяжении всего цикла ее работы.
Морские хронометры, чтобы противостоять качке, закрепляются в карданных подвесах, сохраняющих их в горизонтальном положении. В середине XX века в конструкцию был внедрен более совершенный анкерный спуск, сообщающий балансу два импульса за период.
Виды и применение
Хронометры делятся на крупногабаритные (включая морские) и малогабаритные (карманные и наручные). В экспедициях на транспорте их часто устанавливают на амортизаторы, тогда как в лабораториях и обсерваториях амортизация не требуется. Некоторые модели оснащаются контактными устройствами для передачи электрических импульсов с секундным интервалом.
Основная функция хронометра — хранение точного времени (например, времени начального меридиана), что критически важно для навигации, геодезии и многих научных исследований. Высокоточные наручные хронометры с суточным ходом около 3 секунд используются летчиками, машинистами и другими специалистами, чья работа зависит от точного времени.
Современные технологии: кварцевые и электронные хронометры
Кварцевые хронометры, появившиеся позднее, построены по схеме обычных кварцевых часов, но с гораздо более высокой точностью. В них отсутствуют подвижные элементы вроде карданного подвеса, что повышает устойчивость к вибрациям. Питание от гальванических элементов (окисно-ртутных, окисно-серебряных) позволяет им работать без подзавода более года.
Точность кварцевых хронометров впечатляет: у крупногабаритных моделей суточный ход составляет около 0.01 секунды, у малогабаритных — около 0.3 секунды. Их ход практически не зависит от температуры.
Во второй половине XX века получили распространение электронно-механические хронометры со стрелочной индикацией и полностью электронные — с цифровым дисплеем.
Технические характеристики
Морские хронометры регулируются по среднему солнечному времени, астрономические — по звездному. Диаметр циферблата современного крупного хронометра — около 100 мм, малогабаритного — около 80 мм. Механизм часто устанавливается на 15 камневых опорах (в крупных моделях одна из опор может быть алмазной). Такой прибор требует ежедневного завода, а отклонение его суточного хода не превышает 0.15 секунды.
Таким образом, хронометр прошел долгий путь от навигационного инструмента мореплавателей до высокоточного прибора, используемого в науке, транспорте и повседневной жизни профессионалов, где счет идет на доли секунды.