В статье использовались материалы работы Лупановой Е.М. — старшего научного сотрудника отдела «Музей М.В. Ломоносова» МАЭ РАН, доктора исторических наук.
Шестая статья 12-й главы Морского устава Петра I объявляла обязанностью штурмана «смотреть за песочными часами, дабы простережением их не погрешить в смечании пути корабельного».
Создание регулярного флота в России при Петре I стимулировало введение целого ряда важных новшеств, многие из которых затронули не только военно-стратегические сферы. Крупные военные корабли были в то время вершиной развития научно-технической мысли. Их строительство, управление в море и в бою требовали слаженной работы многих специалистов, владевших особыми знаниями свойств материалов, строительных технологий, навигации, астрономии, баллистики и других наук. Соответственно и соперничество военно-морских держав создавало особые условия для развития этих областей знаний. В XVII—XIX веках уровень развития науки и распространения знаний стал определять прочность положения государств на международной арене.
Точное измерение времени стало играть важную роль как в кораблевождении, так и в повседневной жизни людей. Знание времени было важно и для церковных служб, придворных церемоний, начала античных театральных представлений. Изучению возможностей усовершенствования приборов для измерения времени стало уделяться значительное внимание с привлечением известных ученых. Ими было предложено использовать для измерения времени астрономические наблюдения. В самой развитой в мореплавании стране Англии Гринвичская обсерватория стала ведущим мировым центром астрономических наблюдений, а Лондонское королевское общество имело в своём составе передовых учёных-экспериментаторов того времени. Точное знание времени и его измерение становится важной задачей при решении задач определения места кораблей и судов — днем по Солнцу, а в сумерки — по наблюдаемым небесным ориентирам (планетам и звездам). Как показывает изучение исторической информации, изобретение инструментов для более точных измерений времени — солнечных, звёздных и лунных часов различных видов относится к далеким дописьменным эпохам. Привычка наблюдать время по Солнцу и ночным небесным светилам свойственна людям с незапамятных времён. К далеким дописьменным эпохам относится изобретение инструментов для более точных измерений времени — солнечных, звёздных и лунных часов различных видов.
Точное знание времени было важно и для церковных служб, придворных церемоний, начала античных театральных представлений. Строительство крупных флотов и активизация дальних морских путешествий придали часам совершенно новое значение. Из предмета не совсем важного и обязательного они превратились в прибор, от которого зависела точность определения места и курса судна, а значит, успех кампании, жизнь и безопасность всего экипажа. Для измерения времени в XVII—XIX веках стали использоваться разработанные к тому времени склянки.
Склянки — это название песочных часов во времена парусного флота. Песочные часы – это простейший прибор для отсчета времени. Их изобрели римляне в I веке нашей эры. Они состоят из двух сосудов, соединенных узкой горловиной, через которую пересыпается песок, заполняющий верхний сосуд. Устройство внешне похожее на две большие бутыли, соединенные горлышками и заключенные в ограду из деревянных реек.
Часы рассчитаны на время от десятков секунд до нескольких часов, которое определяется по окончанию перетекания песка из верхнего сосуда в нижний. В основном использовались песочные часы с получасовым и четырехчасовым ходом.
В России песочные часы во флоте вошли во всеобщее употребление в 1720 году, когда Петр I ввел в употребление новый Морской устав. В это время по табелю снабжения на каждый корабль полагались получасовые и четырехчасовые песочные часы. Острые на язык матросы очень скоро окрестили получасовые часы «склянками». Четырехчасовым досталось менее выразительное имя. Морской устав разделил корабельные сутки на шесть равных промежутков времени по 4 часа, названных немецким словом Wacht — стража. Матросы быстро переделали его на русский лад. Получилось — вахта. В таком виде это слово прижилось во флоте. Склянки и вахты устанавливались на юте кораблей. В конце XVIII века на русских военных кораблях к склянкам и вахтам прибавились еще одни песочные часы, рассчитанные ровно на час. Песочные часы подвешивались на юте в специальном месте в вертикальном положении. Рядом с ними устанавливался колокол. Здесь же выставлялся вахтенный матрос, в обязанности которого входило наблюдение за двумя склянками — получасовой и четырёхчасовой.
Когда в получасовой склянке песок пересыпался из одной половины в другую, матрос ударял в колокол и переворачивал склянку. «Склянки для правильного их хода непременно надобно держать всегда в отвесном положении, чтоб качка и крен корабля не препятствовали и не ускоряли течение песка. Если в сырую погоду склянка застоится, то вахтенный матрос должен тотчас её пошевелить».
На флоте «Склянкой» называли получасовой промежуток времени. «Бить склянку» значит отмечать ударами колокола каждые полчаса. Счёт времени начинали в 00 часов 30 минут — 1 удар (одна склянка), 2 удара (две склянки) — в 1 час 00 минут, 3 удара (три склянки) — в 1 час 30 минут и так до 8 склянок — в 4 часа. В это время пересыпался весь песок и в четырёхчасовой склянке.
При этом на корабле сменялась вахта и начинался новый отсчёт в обеих склянках. Моряки парусного флота использовали склянки и вахты как мерило для отсчёта времени вахт и при измерении скорости корабля ручным лагом. С того времени сохранилось выражение «сдать под склянку» вахтенного матроса у склянок и всю вахтенную смену. Наступала новая вахта. Заступить на нее, принять вахту одновременно с последним ударом четырехчасовой склянки во флоте всегда считалось признаком хорошего тона и высокой морской культуры. Время на кораблях всегда умели ценить и уважать!
Отбитие склянок на надводных кораблях первого и второго рангов ВМФ РФ в настоящее время регулируется Корабельным уставом. Командиры кораблей своими приказами определяют, кому из состава дежурной и вахтенной служб отбивать склянки. В ряде случаев колокол могут использовать для подачи сигнала аварийной тревоги.
Колокол (рында), в который «били склянки», был небольшой, сантиметров 25—50 высотой.
Он появился на кораблях гораздо раньше склянок. Считалось, что звон этих колоколов отпугивает злые силы, населявшие моря и океаны. Кроме того, уже на заре мореплавания кормчие поняли, что колокол им необходим для предупреждения столкновений с другими судами. Других средств оповещения о себе в те времена не было. Тифонов и гудков еще не придумали, тусклый свет судовых фонарей, заправленных маслом, заметить было трудно даже в ясную ночь. Все время жечь факел не будешь, а колокол — он всегда готов к действию, и его звон трудно спутать с чем-либо другим. Он разносится далеко вокруг и днем, и ночью, а звук его не вязнет даже в густом тумане. Поэтому именно судовой колокол стали использовать, чтобы «отбивать склянки».
Впервые судовые колокола на кораблях стали использовать англичане с XV-XVI века. Постепенно использование колокола переняли все европейские морские державы. В России судовой колокол на судах появился в начале XVIII века вместе с реформами Петра I. Команды по уставу отдавали на английском языке и команда англ. Ring a bell! («бей в колокол!») была трансформирована моряками в более понятное для них «рынду бей!». В настоящее время использование судового колокола регулируют в соответствии с частью D Международных правил предупреждения столкновений судов в море (ППСС, МППСС, МППСС-72) — международного договора (конвенции), участниками которого являются 153 государства. Действующие МППСС-72 являются приложением к «Конвенции о Международных правилах предупреждения столкновений судов в море», принятой в 1972 году в Лондоне на Международной конференции.
В соответствии с правилом 33 части D (оборудование для подачи звуковых сигналов) МППСС-72 «Судно длиной 12 метров и более должно быть снабжено свистком и колоколом, а судно длиной 100 метров и более должно, кроме того, быть снабжено гонгом, тон и звучание которого не могли бы быть смешаны со звуком колокола. Свисток, колокол и гонг должны соответствовать требованиям Приложения 3 к МППСС-72 (технические характеристики звукосигнальных устройств). Колокол и (или) гонг могут быть заменены другими устройствами, имеющими такие же соответствующие звуковые характеристики, причем всегда должна быть предусмотрена возможность подачи предписанных сигналов вручную».
Первоначально Правила были составлены на английском и французском языках, причём оба экземпляра являлись одинаково аутентичными (подлинными). Одновременно с этим были подготовлены официальные переводы Правил на русский и испанский языки. Конвенция о МППСС вступила в силу 15 июля 1977 года. Изменения в МППСС-72 вносились в 1981, 1987, 1989, 1993, 2001 и 2007 годах.
По морскому обычаю, колокол отливали вместе с наименованием корабля, на котором колокол подразумевали использовать. Если судно меняло наименование, на нём оставляли старый колокол со старым наименованием. Эта традиция много раз помогала идентифицировать затонувшие суда. По поднятому подводниками судовому колоколу можно было сразу узнать наименование корабля и время его закладки.
В настоящее время рынды устанавливают и на всех современных кораблях и судах.
Особенно важным стало использование склянок при плавании вне видимости берегов. Они становятся одним из основных инструментов при выполнении расчетов по обеспечению безопасности плавания. В течение XVIII — первой половины XIX века песочные часы на судах русского парусного флота были незаменимым и самым точным прибором измерения времени. С использованием их показаний производились астрономические наблюдения и вычисление мест нахождения кораблей в открытом море.
С начала XVIII столетия в полдень вместо восьми склянок, а иногда и после них, «били рынду», то есть звонили в колокол особым звоном — три коротких отрывистых удара, следовавших один за другим. Важно отметить, что с петровских времен русские моряки стали применять так называемое «морское счисление», в котором сутки начинались с полудня предшествующего дня по гражданскому календарю. Морское счисление опережало гражданский календарь на 12 часов.
Само время – продолжительность суток, часов, минут и секунд для создания песочных часов определялось по разнице моментов прохождения одного и того же меридиана (точки) на земной поверхности при вращении Земли вокруг своей оси и движении по орбите вокруг Солнца.
Из-за эллиптичности земной орбиты линейная скорость движения и угловая скорость вращения Земли вокруг Солнца изменяются в течение года. Медленнее всего Земля движется по орбите, находясь в афелии — самой удалённой от Солнца точке орбиты, быстрее всего — находясь в перигелии. Это является существенной причиной изменения продолжительности солнечных суток в течение года. Другой существенной причиной является наклон земной оси, который приводит к движению Солнца по небесной сфере вверх и вниз от экватора в течение года. При этом прямое восхождение Солнца вблизи равноденствий изменяется медленнее (так как Солнце движется под углом к экватору), чем во время солнцестояний, когда оно движется параллельно экватору. Так, во время весеннего равноденствия прямое восхождение истинного Солнца за сутки увеличивается примерно на 3м39с, а во время летнего солнцестояния — на 4м10с. Максимальная разница в продолжительности истинных солнечных суток в течение года составляет примерно 50 секунд. При этом продолжительность истинных солнечных суток зимой больше, чем летом в Северном полушарии.
Колебание продолжительности солнечных суток приводит к тому, что истинное местное солнечное время (которое показывают солнечные часы) течёт неравномерно, если его сверять с механическими или электронными часами, показывающими среднее солнечное время. Разность между средним и истинным солнечным временем, называемая уравнением времени, ежегодно около 12 февраля достигает максимума (солнечные часы отстают на 14,3 минут) и начинает убывать. Около 15 мая достигается локальный минимум (солнечные часы уходят вперёд на 3,8 минуты), 27 июля — локальный максимум (отставание на 6,4 минут). Около 4 ноября уравнение времени достигает минимума за весь год — солнечные часы уходят вперёд на 16,4 минуты.
Чтобы не учитывать эту переменность в повседневной жизни, используют средние солнечные сутки, привязанные к так называемому среднему экваториальному Солнцу — условной точке, движущейся равномерно по небесному экватору (а не по эклиптике, как реальное Солнце) и совпадающей с центром Солнца в момент весеннего равноденствия. Период обращения среднего Солнца по небесной сфере равен тропическому году. Началом средних солнечных суток на данном меридиане принимается момент нижней кульминации среднего экваториального солнца (средняя полночь).
Продолжительность средних солнечных суток не подвержена периодическим изменениям, как продолжительность истинных солнечных суток, но она монотонно изменяется в связи с изменением периода осевого вращения Земли и, в меньшей степени, с изменением длительности тропического года, увеличиваясь примерно на 0,0014 секунды в столетие. Так, длительность средних солнечных суток в начале 2000 года была равна 86400,002 секунды. Здесь в качестве единицы измерения указана именно секунда СИ, определённая с использованием внутриатомного периодического процесса, а не средняя солнечная секунда, которая по определению равна 1/86400 части средних солнечных суток и, следовательно, также не является постоянной.
Средние солнечные сутки не являются неизменной единицей времени, но повседневная жизнь людей связана именно с ними. В связи с накоплением поправки к длительности суток в среднем солнечном времени по отношению к равномерному атомному времени, иногда приходится добавлять к атомной шкале UTC так называемую високосную секунду. Этим восстанавливается привязка этой шкалы к солнечной шкале времени UT. Теоретически возможно и вычитание високосной секунды, так как вращение Земли в принципе не обязано постоянно замедляться.
В настоящее время основной единицей измерения времени являются звездные сутки, Звездным временем широко пользуются астрономы при наблюдениях в обсерваториях. Это промежуток времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг своей оси, т.е. промежуток времени между двумя одноименными последовательными кульминациями точки Овна (или какой-нибудь звезды) на одном и том же меридиане. За начало звездных суток принимают момент верхней кульминации точки Овна — момент, когда она проходит через полуденную часть меридиана наблюдателя. При этом вместо равномерного вращения Земли рассматривается равномерное вращение небесной сферы, при котором точка Овна равномерно изменяет свой часовой угол на 360°. Поэтому звездное время можно выражать западным часовым углом точки Овна, т. е. S= f y/w. Часовой угол точки Овна выражают в градусной и во временной мере. Для этой цели служат следующие исходные соотношения: 24ч = 360° и наоборот: 360°=24ч.
Звездные сутки делят на еще более мелкие единицы. Звездный час равен 1/24 части звездных суток, звездная минута — 1/60 части звездного часа и звездная секунда — 1/60 части звездной минуты. Следовательно, звездным временем называют количество звездных часов, минут и секунд, протекших от начала звездных суток до данного физического момента.
Часовой угол точки Овна выражают в градусной и во временной мере. Для этой цели служат следующие соотношения: 24ч ч = 360°; 1м =15°; 1м =15′; 1с =0/2 5 и наоборот: 360°=24ч; 1° = (1/15)ч = 4M; 1’= (1/15) = 4c; 0′,1=0c,4.
Звездное время неудобно для использования в повседневной жизни человека, которая связана с суточным движением Солнца. Им можно воспользоваться для счета времени в истинных солнечных сутках. Истинными солнечными сутками называют промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Солнца на одном и том же меридиане. За начало истинных солнечных суток принимают момент верхней кульминации истинного Солнца. Отсюда можно получить истинный час, минуту и секунду.
Большим недостатком солнечных суток является то, что их продолжительность в течение года непостоянна. Взамен истинных солнечных суток приняты средние солнечные сутки, которые одинаковы по величине и равны среднему за год значению истинных солнечных суток. Слово «солнечные» часто опускают и просто говорят — средние сутки.
Для введения понятия средних суток пользуются вспомогательной фиктивной точкой, равномерно движущейся по экватору и называемой средним экваториальным Солнцем. Положение ее на небесной сфере предвычислено методами небесной механики.
Часовой угол среднего солнца изменяется равномерно, а следовательно, средние сутки одинаковы по величине в течение года. Имея представление о среднем Солнце, можно дать другое определение средним суткам. Средними сутками называют промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями среднего Солнца на одном и том же меридиане. За начало средних суток принимают момент нижней кульминации среднего Солнца.
Средние сутки делят на 24 части — получают средний час. Средний час делят на 60, получают среднюю минуту и соответственно среднюю секунду. Таким образом, средним временем называют количество средних часов, минут и секунд, прошедших от начала средних суток до данного физического момента. Среднее время измеряется западным часовым углом среднего Солнца. Средние сутки длиннее звездных на 3M 55c,9 средних единиц времени. Поэтому звездное время ежесуточно уходит вперед примерно на 4 мин. За один месяц звездное время по сравнению со средним уйдет на 2 ч и т. д. За год звездное время уйдет вперед на одни сутки. Следовательно, начало звездных суток в течение года будет приходиться на разное время средних суток.
На современных часах секунда – самая маленькая единица времени. Человечество в лице своих бегунов, с одной стороны, и ученых, с другой, давно перешагнуло за этот рубеж.
На стометровке уже спорят из-за сотых долей секунды, а космическим зондам команды подают с точностью до тысячных. Но и это, оказывается, не предел: так называемые атомные часы на цезии «тикают» 9 с лишним миллиардов раз в секунду, а на днях создали новые часы, на атомах ртути, еще точнее.
У секунды большая и славная история. Считается, что изобрели ее шумеры, цивилизация которых зародилась на юге Месопотамии и существовала с 4100 по 1750 гг. до н. э. Древние шумеры использовали наручные часы. Учёные выдвигают версию, что древняя цивилизация могла придумать прибор для определения времени суток, который носили на руках из-за удобного расположения. Об этом свидетельствуют изображения на барельефах, изготовленных в 4–3 тысячелетии до нашей эры.
Шумеры первыми придумали города-государства, отхожие места с крышками и круг с делением его на 360 частей. У них была 60-ричная система счисления, от которой нам достались в наследство «дюжина» и «градус», которых 360. До сих пор неизвестно, почему они решили считать по 60 – то ли нечто мистическое какое видели в этом, то ли, как предполагают некоторые, считали не по пальцам, а по их фалангам, то ли просто решили, что 60 – удобное число, на многие числа делится без остатка.
Самую мелкую часть своего круга они назвали «геш». Это слово у них вообще означало единицу чего-нибудь: один человек (мужчина) – геш, один его член (фаллос) – геш, единица времени – тоже геш. Но поскольку этот последний геш они измерять не могли, то он долго оставался ненужным.
Даже такой талантливый народ, как древние греки, не могли мерить время точнее минут, хотя названия такого еще и не знали. Их великий астроном Гиппарх первым измерил длительность солнечного года и ошибся всего на шесть минут. Но сколько это было в секундах, он сказать не мог, потому что даже слова такого еще не было. Его придумали римляне. Они переняли у греков (а те у шумеров) деление круга сначала на 60, а потом еще на 60 частей. Это первое уменьшение получило название «прима минута», а второе — «секонда минута». 1/ 360 часть круга («геш») и стала поэтому называться «секунда».
Тогдашние часы, гномоны и прочее, секунд мерить не могли, поэтому ученые рассуждали о них только теоретически. К середине XV века, усилиями множества мыслителей, в основном церковных (потому, что в те времена измерение времени было прерогативой церкви), сложилось, минуя всяких законодателей, общее мнение, что сутки нужно делить на 24 часа, час – на 60 минут, а минуту – на 60 секунд.
В это время понадобилась практическая нужда в секундах. Мореплаватели уже могли определять географическую широту (по углу подъема Солнца), но не умели вычислять долготу, и от этого нередко сбивались с курса и погибали. Измерить долготу можно было, имея точные часы: посмотри, на сколько полдень по часам, взятым в Лондоне или Амстердаме, отстоит от местного полдня, вот тебе и долгота. Но для этого нужно было, чтобы часы при перевозке сохраняли точность хода до секунды и даже меньше, и задача эта оказалась для техники того времени такой трудной, что британское Адмиралтейство объявило за ее решение награду в 20 тысяч фунтов.
Решил эту задачу английский изобретатель, часовщик-самоучка Джон Гаррисон, но премию за создание первого в истории морского хронометра он получил лишь спустя годы. Секунда вошла в научный обиход, и ученые стали думать, как ее определить. Долгое время пользовались простым представлением о ней, как о 1/86400 части солнечного дня. Стандартная секунда сначала определялась как 1/31556925,975 тропического 1900 года., а затем как 1/31556925,9747.
В 1967/68 годах Генеральная конференция по мерам и весам заменила определение секунды СИ на следующее: секунда равна 9192631,770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Историография вопроса о возникновении песочных часов и определении секунды не велика. Авторы работ в лучшем случае упоминали о песочных часах как об этапе развития инструментального дела. Но основное внимание до второй половины XIX века они уделяли более сложным механизмам — пружинным и маятниковым, использование которых в условиях качки было неизбежно сопряжено со значительными погрешностями. Уникальные высокоточные хронометры, не подверженные её влиянию, изготавливались в единичных экземплярах и не меняли общего положения дел во флотах. В изучении песочных часов философы и искусствоведы преуспели больше историков.
Появление песочных часов в русском флоте имело и их высокое значение в деле укрепления дисциплины: «Корабельные вахты были великим нововведением… Отстоял матрос четырёхчасовую вахту либо отработал положенное время — иди отдыхать. Отдохнул четыре часа — снова заступай на вахту или занимайся судовыми работами. И никаких пререканий… Возник строгий порядок. И завтрак вовремя по часам, и обед, и ужин. А где порядок, там и дисциплина. Где дисциплина, там и работа добротнее выполнена. Это стало аксиомой, пригодной как для прошлых времён, так и для наших дней».
Большое значение песочные часы имели и для определения координат корабля. До сих пор остаётся удивляться, как же не гибли русские суда, если на борту отсутствовали приборы измерения времени. Очевидно, что существовавшая практика не сразу получила отражение в письменных источниках. Склянки на судах непременно должны были находиться уже во время первых кампаний.
Архивные документы подтверждают это предположение. К 1703 году относится переписка между Петром I, Ф.М. Апраксиным, его помощником стольником Г.А. Племянниковым и стольником С.Т. Клокачевым о необходимости приобретения «у торговых иноземцев в Архангельске» 250 минутных склянок, 400 — получасовых, 120 — двухчасовых, 60 — часовых, а также «верных компасов». Первые переговоры завершились неудачно — купцы отказались продавать навигационные инструменты со своих кораблей. Однако к концу года при посредничестве голландцев Х. Бранта и И. Любса удалось уговорить предоставить «некоторое количество». Инструменты привезли в Москву, а затем в Петербург. 4 июля 1706 года в Адмиралтейском дворе Петербурга было «записано в приход» 247 песочных часов, из которых часть оказались разбитыми в дороге и неисправными. Июньские документы того же года фиксировали ещё большую цифру — 279 склянок.
Морской устав Петра I отнёс склянки к числу «штюрманских припасов» наряду с компасом, градштоком, квадрантом и морскими картами.
Со временем некоторые навигационные инструменты потребовали ремонта. В Петербурге была построена адмиралтейская инструментальная мастерская, которая начала работу с 1721 года. Уже при жизни Петра I в ней служили девять человек, работавших под руководством мастера голландского происхождения П. Форма. С декабря 1726 года мастерскую возглавлял один из его учеников — русский мастер А. Шелкунов. Хотя работники назывались «компасниками», мастерская занималась изготовлением, ежегодной поверкой и текущим ремонтом различных инструментов. Наряду с компасами это были часы (солнечные, звёздные, песочные), зрительные трубы, градштоки, астролябии, квадранты, лаги, чертёжные инструменты.
В 1752 году изготовление навигационных инструментов для русского флота сосредоточилось в мастерской мореходных инструментов при Морском кадетском корпусе. В начале XIX века её штат достиг 92 человек. 28 июня 1806 года император Александр I утвердил план строительства Паноптического (всевидящего) института на территории, примыкающей к Охтинскому адмиралтейству. К октябрю 1809 года деревянное главное здание института на каменном фундаменте в форме пятиконечной звезды было закончено, и он был открыт. В нём работали уже 200 адмиралтейских служителей. Спустя 9 лет в здании произошёл пожар. Мастерскую не стали восстанавливать, а приписали к Ижорским заводам. С 1809 по 1816 год она находилась на Большой Охте, затем была перенесена в Колпино. С 1858 года производство мореходных инструментов вернулось в здание Петербургского адмиралтейства, и мастерская вошла в состав учреждений Гидрографического департамента. С 1900 года и до сих пор завод штурманских приборов находится на Малой Охте.
Петербургская мастерская была центром изготовления и ремонта навигационных инструментов. Но уже с петровского времени и в других портах России работали свои «компасники». Обычным материалом для корпусов склянок служили ясеневое дерево, стекло и мелкий речной песок. Стоимость склянок, выпускавшихся в России в 19 веке, была значительной: четвертьчасовые склянки стоили 15 рублей 85 копеек, получасовые — 5 рублей 28 копеек, минутные — 3 рубля 50 копеек, полуминутные — 2 рубля 95 копеек, четвертьминутные — 2 рубля 27 копеек. При этом годовое жалованье мелкого чиновника уровня писаря при Севастопольском госпитале составляло примерно 10 рублей, а годовое жалованье инструментального мастера при Адмиралтействе равнялось в среднем 60 рублям.
«По табелю снабжения на каждый корабль полагались получасовые и четырёхчасовые песочные часы». Но склянками только для измерения крупных отрезков времени ограничиться было нельзя, так как основными приборами измерения скорости хода корабля служили лаг и полуминутные склянки. Перенимая технологии строительства кораблей и правила навигации, петровские сподвижники неизбежно должны были заимствовать их вместе со всеми сопутствовавшими деталями, в частности — вместе с общепринятой на европейских флотах системой измерения времени и скорости движения, а также дальнейших навигационных вычислений, основывавшихся на этих данных. Так в классическом учебнике навигации XVIII века было указано: «…длину лага на лине особливым значком замечают, который, как скоро по спуске лага на море в руку придет, тогда начинают счет 30 секунд, и в то самое время полуминутную песочную склянку оборачивают».
В русском флоте для точного определения курса судна и при обсервациях в XVIII — первой половине XIX века использовалась пладуга — навигационный инструмент, с помощью которого определялось склонение компаса. Он представлял собой комбинацию солнечных часов и обычного компаса. По этим часам можно было определять время и проверять показания компаса, сравнивая их с направлением тени солнечных часов, что и давало возможность определять склонение компаса
В дальних экспедициях русских судов начали принимать участие адмиралтейские «компасники». Как правило, это был один из девяти мастеров, обеспечивавших нужды регулярного флота в навигационных инструментах. Недовольный работой изначально назначенного в команду академического мастера С. Овсянникова, «капитан-командор Беринг чрез доношение требовал, чтоб для починки компасов и склянок, которые, не бывши еще на море, от продолжительного времени и тамошних воздухов находятся не в прежнем своем состоянии, прислать к нему мастера, который мог как компасы, так и склянки починит». Участие такого специалиста не было типичным явлением. Чаще склянки, как и другие инструменты, поверяли и ремонтировали в портовых мастерских.
В течение двух столетий набор склянок практически не менялся.
Подробные перечни навигационных инструментов, в том числе склянок, выдававшихся на суда, указывался в соответствующих документах Адмиралтейств-коллегии. Чем более дальнее и опасное плавание планировалось, тем более полным был этот набор. Установленные нормы выдачи склянок на военные суда в 1803-1830 гг. показаны в таблице 1.
Командир каждого судна по возможности стремился запастись максимально возможным набором инструментов. Адмиралтейские мастерские были не в силах обеспечить полное удовлетворение запросов. Руководители мастерских, принимавшие решения о выработке норм инструментов, жаловались в Адмиралтейств-коллегию (позже — в Морское министерство) на «неумеренное требование» командиров кораблей. В первой половине XIX века, несмотря на стремление руководства флотов установить «единожды и навсегда непременное положение», нормы пересматривались в сторону увеличения количества четырёхчасовых и получасовых склянок и уменьшения предназначенных для измерения мелких промежутков времени.
В XVI — первой половине XIX века песочные часы на кораблях были наиболее надёжным прибором измерения времени в ненастную погоду. В ясную погоду время и координаты определяли по наблюдениям небесных светил, а по ним поверяли песочные и механические часы. В 1727 году вице-адмирал Д.Я. Вильстер, посетив инструментальную мастерскую Адмиралтейства, распорядился соорудить при ней стационарные солнечные часы для поверки песочных.
В издававшихся в те времена руководствах по навигации указывался в качестве основного способ поверки часов по маятнику: «Поверять надлежит полуминутную склянку… надобно навязать малинкую пулячку на нитку и отмерять от центра пули до тех мест, где рукою держит или привяжет нитку 3 фута 8½ линей фута парижского, и когда станет тое пулю махать, то всякий мах будет одна секунда в одну сторону. При желании этот опыт можно повторить. Длина нити должна соответствовать 1 м, амплитуда колебания — 28 см». Кроме этого, часы поверяли по пульсу. Существовало и несколько способов поверки по наблюдению небесных светил. Казалось бы, песочные часы — слишком примитивный инструмент при наличии возможности его совершенствования. Однако технический прогресс находил оригинальные решения. В 1846—1847 гг. Черноморский флот перешёл к использованию склянок с медными креплениями и металлическим песком. Эти два усовершенствования были настолько успешными, что и в Балтийский флот было дано распоряжение о переходе на такие же. 31 мая 1850 года Гидрографический департамент Морского министерства отправил на Ижорские заводы распоряжение сделать по три склянки черноморского образца: 4-часовых, получасовых, минутных, полуминутных, четвертьминутных для испытания их на судах Балтийского флота. Однако с исполнением не спешили. Спустя три года на очередной запрос о причинах задержки последовал ответ: «По причине не отыскания такового песку в Санкт-Петербурге, который ныне заказан в Англии и ожидается в непродолжительном времени». Этот документ был последним в деле. Черноморское новшество не удалось распространить и на суда Балтийского флота.
Технические новшества в XVIII веке приживались с трудом. За весь этот век первого столетия существования русского Военно-морского флота можно вспомнить только одну новацию, получившую широкое признание и повсеместное распространение. Это секстант. В XIX веке ситуация изменилась. Набор выдававшихся на суда навигационных инструментов стал расширяться, а каждый из них — активно совершенствоваться. Но замена песочных часов на механические долго оставалась невозможной. Даже созданные в 1727—1765 гг. Джоном Гаррисоном четыре высокоточных хронометра, прошедшие успешно испытания на море и не потерявшие точность хода, долгое время не использовались. При этом сверка показаний хронометра, показывавшего гринвичское время, с местным по солнцу или звездам была более простым и точным способом по сравнению с более ранними. Однако попытки их широкого применения оказались в то время безуспешными, и они долго оставались единственными и неповторимыми. Например, в России только в 1815 году морской министр И.И. де Траверсе распорядился изготовить в «Паноптическом заведении» морские пружинные часы по английскому образцу и заменить ими песочные во всём флоте. Дело было поручено мастеру английского происхождения Эдвардсу. Но получившийся в результате инструмент не обладал точностью хода: «Дело оных часов происходило таким образом: механик, не имеющий ни инструментов, надобных для сего дела, ни людей, и при том не могши сам работать на тисках и находясь не в состоянии за тупостию зрения усматривать мелких штук, принужден был нанять вольного подмастерья, который под руководством механика и работал теперешние морские часы, указывая при том практические приёмы и дело часов одному выбранному из коронных при заведении учеников, и именно Меньщикову». Во время испытания на море часы были «замечены отстающими и впредь уходящими противу среднего времени не равномерно, от чего и были не употребляемы по неисправному ходу». Несмотря на все «неудобности», было решено не оставлять попыток изготовить достойную альтернативу склянкам и заказать в адмиралтейских мастерских ещё шесть механических часов для предстоящих кампаний.
В 1828 году, т.е. спустя столетие после изготовления первого хронометра Джоном Гаррисоном, российские хронометры были отправлены в эскадру Д.Н. Сенявина для испытания. Генерал-гидрограф Г.А. Сарычев заказал их мастеру Гаупту по цене 200 рублей, «желая ввести в употребление на нашем флоте вместо песочных склянок». Существенное увеличение расходов на инструменты измерения времени должны были оправдаться повышением уровня безопасности плаваний и качества проводившихся на море научных исследований. Однако эти надежды не оправдались. По окончании кампании Д.Н. Сенявин доложил: «Часы… находились… на корабле «Св. Андрей» для испытания и оказалось:
1) имеют они сами собою противу среднего времени уход до 7 минут;
2) при перемене долготы или упреждают, или отстают, смотря по скорости плавания к востоку или к западу. Вывод из наблюдений был очевиден: «Нахожу не совсем удобными ко введению в употребление».
В том же году на заседании Адмиралтейского совета были приняты нормы выдачи механических часов на суда. Хотя точность этих приборов оставляла желать лучшего, командиры судов, как и со склянками, часто выдвигали «неумеренные требования» для плаваний «в таких морях, где совершенно не может встретиться никакой надобности в хронометрах».
Нормы были следующими:
— в Балтийском море — один хронометр на эскадру;
— при переходе из Архангельска в Петербург — по одному на каждое судно;
— для кампаний в Средиземном море та же норма дополнялась ещё двумя хронометрами для адмирала;
— в кругосветные плавания — по три хронометра на каждое судно.
Самым дорогим и сложным инструментом, предлагавшимся Ижорским инструментальным заводом в 1830 году, был «секундомер для узнания ходу кораблей при бросании лага». Выдавался он только флагманам.
Таким образом, в русском флоте с первых лет его существования использовался полный набор песочных часов, включавший в себя минутные, получасовые, часовые. В XIX веке в качестве стандартного утвердился набор из пяти склянок: четвертьминутные, полуминутные, минутные, получасовые и четырёхчасовые. Были также известны и использовались склянки другой калибровки — 3-минутные, 5-минутные, часовые и др. Переход на механические часы был необходимой перспективой развития приборостроения, однако нужного для этого уровня производственной базы не удавалось достичь на протяжении всего рассматриваемого периода.
Я тоже внес свою лепту в определении времени, правда уже в советском флоте!
Когда дежурил по ГМО ВМФ, бегал по утрам по кабинетам высшего командования ВМФ с хронометром, проверял часы!
Была у нас такая обязанность.
Спасибо, Александр Владимирович!