Главнокомандующие армией часов

 

Часы‑маршалы, которые командуют всем многочисленным войском часовых механизмов, находятся в нескольких городах: в Москве – в Комитете мер и измерительных приборов, в Астрономическом институте имени П. К. Штернберга и в Геодезическом институте; в Ленинграде – во Всесоюзном институте метрологии и в Пулковской обсерватории; в астрономической обсерватории Ташкента и в других лабораториях и научных учреждениях нашей страны.

В Ленинграде такие часы‑главнокомандующие хранятся в подвале службы времени Всесоюзного научно‑исследовательского института метрологии имени Менделеева на Московском проспекте. Их помещение называется часовым подвалом.

В этот подвал ведет узкая металлическая лестница.

Низкие сводчатые потолки, толстые, почти метровые стены и несколько дверей отделяют его от внешнего мира. В подземелье тихо – ни шороха, ни звука. Сюда не проникают городские шумы и сотрясение от проезжающих по улице трамваев и грузовиков.

Тут царство точных часов. Сюда вход воспрещен. И кажется странным, – помещение занято механизмами, которые созданы людьми, а людям даже нельзя к ним приближаться.

Присутствие людей, их движения, особенно теплота их тела могут дурно повлиять на равномерность хода. Часы‑затворники в присутствии людей начинают «нервничать». Посторонние им мешают нести ответственную службу хранителей секунды.

Поэтому часы обречены на постоянное одиночество. Только в самых исключительных случаях сотрудники службы времени спускаются в подземелье, но это бывает очень редко.

А где же часы?

В углах подвального помещения отгорожены небольшие комнатки‑кельи. Для каждых часов– отдельная келья.

Неслышно повернулся ключ в замке, дверь одной из келий приоткрылась; щелкнул выключатель– и неяркая электрическая лампочка осветила внутренность комнатки. В лучах света сверкнула медно‑красная рубашка часов. Это часы, которые до самого последнего времени несли почетную службу хранителей точного времени. Они большие: почти в рост человека и имеют медный корпус и стеклянный шлем.

Блестящий, красной меди, цилиндр укреплен на массивных кронштейнах, вделанных в капитальную стену. Этот цилиндр служит маятнику чехлом. Внутри чехла поддерживаются постоянные температура и давление воздуха.

Верх часов стеклянный. Сквозь стекло поблескивают бронзовые части механизма. Видна подвеска маятника, какие‑то рычажки, провода, катушки электромагнитов– и ни одной шестеренки. Это часы с главным маятником.

Ветераны службы времени, электрические часы – свободный маятник.

 

Вот один причудливо изогнутый рычажок, которым управляют другие часы со вспомогательным маятником, с силой ударил по маленькому ролику, укрепленному на главном маятнике. Раздался отчетливый щелчок. Метровый маятник получил очередной толчок – импульс, а рычажок снова поднялся и ровно через тридцать секунд опять щелкнул. Получая от рычажка размеренные толчки, маятник раскачивается медленно, важно – шестьдесят взмахов в минуту! Три тысячи шестьсот взмахов в час. Восемьдесят шесть тысяч четыреста качаний в сутки.

Циферблата со стрелками эти часы не имеют, – он им не нужен. На них ведь никто не смотрит. Они обречены на постоянное одиночество и мерную работу в полной темноте.

Показывать время стрелками не входит в обязанности часов, установленных в подвале. Это делают часы со вспомогательным маятником. Главный маятник выполняет самую ответственную и почетную задачу: он хранит образцовую величину секунды – эталон единицы времени.

В других лабораториях института в стальных шкафах‑сейфах, под тремя замками, в прочных футлярах, бережно уложенный на красный бархат, хранится самый главный в СССР килограмм, то есть образец, или эталон, килограмма и самый главный метр – образец, или эталон, метра. Слово «эталон» и означает «образец».

Точно так же с помощью часов лаборатория времени хранит эталон секунды, и часы‑хранители поэтому называются эталонными.

Разумеется, одним часам доверять столь ответственное дело нельзя. Даже самые надежные механизмы могут ошибаться или случайно испортиться. Поэтому в часовом подвале установлено несколько эталонных часов.

В другой каютке – по соседству с часами в медно‑красном чехле – покоятся часы в белой металлической рубашке. В свое время они тоже были главными, но уступили первенство, так как лаборатория приобрела более точный механизм.

В следующем помещении стоят часы в сплошном стеклянном футляре. Они служили главными часами в прошлом столетии и тоже сдали свой пост, когда были построены часы, превосходящие их по точности хода.

Все эти механизмы – заместители и помощники главных часов – расставлены в часовом подвале времени по разным углам, чтобы уберечь их от возможных случайностей.

Эталонные часы взаимно сверяются и контролируются. Ошибка одних каких‑либо часов немедленно будет разоблачена остальными, и виновника тотчас отправят «лечиться». Некоторые каютки подвала пустуют – их жильцы‑часы уехали в санаторий, то есть на завод «Эталон», где их ремонтируют.

Кроме «маршалов» у армии часов есть «главнокомандующий» – необыкновенные часы, которые но своей точности оставили далеко позади все часы с маятниками.

Они стоят посреди большой комнаты – можно ходить возле них сколько угодно, но догадаться, что этот серый большой металлический сундук и есть часы, – очень трудно. У них нет ни маятника, ни циферблата, ни стрелок – нет ничего, что выдавало бы принадлежность этого ящика к славному племени часов. Несколько рукояток, таких же, как у радиоприемника, указывают на родство странных часов с радиоприборами. И действительно, эти часы являются одним из потомков того аппарата, с помощью которого А. С. Попов послал первую в мире радиограмму.

Постройку новых часов у нас начали в 1936 году в Центральном научно‑исследовательском институте геодезии, аэросъемки и картографии в Москве. Работы были закончены в 1940 году. Заменителем маятника и сердцем новых часов служит кусочек кристалла кварца особого сорта – пьезокварца. Он может иметь разную форму – кольца, пластинки, чечевицы. В наших первых кварцевых часах это было колечко диаметром в 61 миллиметр, а толщиной в 10 миллиметров, выточенное из целого кристалла.

Пьезокварц оказался драгоценным материалом для изготовления точных радиоприборов.

Кварцевые часы или кварцевый эталон частоты.

 

Дело в том, что кварцевая пластинка или кольцо, подвергнутое воздействию переменного электрического тока, начинает дрожать, как туго натянутая струна; причем, если кольцу задано совершать 99 271 колебание в секунду, то оно будет их совершать с исключительно упрямым постоянством – год, два, три… и со временем постоянство или, как говорят, стабильность колебаний будет только увеличиваться.

Кварцевая пластинка совершенно не чувствительна к толчкам и сотрясениям, которых так боятся маятники механических часов. Единственное, чего не любит кварц, – это изменения температуры и давления воздуха. Поэтому кварцевое кольцо заключено в плотно закупоренный сосуд. Его обогревает электрическая печь с автоматическими регуляторами, которые поддерживают температуру в 60° выше нуля. А весь механизм одет двойной рубашкой из материалов, непроницаемых для теплоты.

В подвале Института метрологии, в Ленинграде, хранятся кварцевые часы.

 

Однако даже такие оранжерейные условия не обеспечивают достаточного постоянства температуры. В Харьковском институте мер и измерительных приборов решили поместить баллоны с кварцем в глубокие скважины. В Пулковской обсерватории вырыты скважины глубиной в 40 метров. На глубине в 30–40 метров температура держится с точностью до одной тысячной градуса. В таких условиях кварцевая пластинка служит прекрасно и не изменяет частоты своих колебаний.

При колебаниях кварцевой пластины колеблется и величина подведенного к ней электрического тока. Он‑то и служит для измерения времени. Частота колебаний тока очень велика – около 100 тысяч раз в секунду, – а величина его, наоборот, мала; поэтому специальные приборы во много раз уменьшают частоту и усиливают ток. Этот ток обычно делает 1000 колебаний в секунду и со строго постоянной скоростью вращает электрический моторчик, который, в свою очередь, приводит в движение счетный механизм с циферблатом и стрелками, как у обычных часов.

В настоящее время кварцевые часы по своей точности более чем в десять раз превышают самые лучшие часы с маятниками.

Понятно, что кварцевые часы вытеснили маятниковые из главных хранителей секунды.

 

Штаб службы времени

 

У кварцевых и всех маятниковых часов, заключенных в подвале, есть часы‑адъютанты. Это тоже точные астрономические часы, но находятся они наверху, в светлых и просторных комнатах службы времени.

В службе времени по стенам тянутся электрические провода. В первой комнате в простенке установлен аппарат, похожий на телеграфный; он точно так же постукивает, и из него вьется узкая бумажная лента. Тут же расположились приборы в серых металлических футлярах, с виду похожие на полевые радиостанции.

Обстановка напоминает штаб, и это действительно штаб, поддерживающий дисциплину в разнообразном часовом войске.

В углу около входа висят большие часы, а возле них у стены установлен щит с репродуктором, выключателями, сигнальными лампами и приборами.

Именно эти часы следят, чтобы все будильники, ходики, ручные, карманные, стенные и уличные часы, чтобы вся эта разношерстная братия соблюдала строй, держала равнение и маршировала «нога в ногу», минуту в минуту.

Чтобы солдаты армии часов не теряли равнения, штабные часы по радио подают в назначенное время команду – «равняйсь!»

Только по радио эта команда звучит иначе: каждый час из всех радиоприемников и репродукторов трансляционной сети раздается шесть коротких сигналов. Последний сигнал совпадает с моментом часа: столько‑то часов ноль‑ноль минут ноль‑ноль секунд.

Обособленной компанией собрались в своем углу часы‑адъютанты. Это и есть те самые часы со вспомогательным маятником, с которыми мы уже встречались. Они, как и все астрономические часы, не тикают, а громко, отчетливо щелкают. Так как их много, то это тиканье сливается в веселое перестукивание. Кажется, что это усердно трудятся сказочные гномы‑кузнецы. Они постукивают маленькими молоточками и что‑то неустанно и дружно куют.

Часы‑адъютанты – рослые, в рост человека. Одеты они в деревянные футляры со стеклянными дверцами, имеют циферблаты, стрелки, маятник – и все у них, как у обычных часов. К ним можно подходить без опаски, разглядывать их устройство, разговаривать возле них. Эти часы не боятся присутствия человека, потому что их ход от них самих очень мало зависит.

Часы‑адъютанты или, как их иногда называют сотрудники службы времени, – «рабы», связаны электрическими проводами с часами в подземелье. Там внизу качается главный маятник. При каждом взмахе он на мгновение включает ток. Электрический толчок – импульс, более короткий, чем удар сердца, – передается вспомогательным часам. Их маятник качается, в точности повторяя движения главного. Вспомогательные часы следуют за главными, как рабы за своим хозяином. Они выполняют за него всю черновую работу– движут шестереночный механизм, поворачивают стрелки, считают секунды и включают ток в электромагниты главных часов, а те в свою очередь приподнимают рычажок, который коротким щелчком подталкивает маятник.

От всех забот освобожден главный маятник; его дело одно – качаться как можно равномернее.

Сотруднику службы времени незачем спускаться в подвал. Часы‑адъютанты особой стрелкой показывают ход главных часов. Они, громко щелкая, добросовестно докладывают и о здоровье и о работе своего хозяина.

Как всякий штаб, служба времени поддерживает постоянную связь с вышестоящим штабом и с соседями по фронту. Она сравнивает показания своих часов с радиосигналами времени из Москвы, Понтуаза (Франция), Регби (Англия) и других городов.

Во время Великой Отечественной войны, когда Париж был занят немцами, а Пулково было разбито варварским обстрелом, сигналы времени подавали свердловская и ташкентская радиостанции.

Для всех, кому необходимо знать время с очень высокой точностью, некоторые радиостанции передают особые сигналы точного времени. Для приема и записи таких сигналов служат специальные приборы. Лучшие из них позволяют уловить расхождение времени в одну десятитысячную секунды. Простейшие из таких приборов – хронографы, записывающие и печатающие.

В записывающем хронографе, как в телеграфном аппарате, протягивается бумажная лента, на которой два перышка непрерывно рисуют прямые линии. Против каждого пера установлен электромагнитик, который притягивает перо, если по нему пропустить электрический ток. При этом на линии, которую чертит перо, получится зубчик.

Для проверки часов по радиосигналам одно перо хронографа подключается к часам, и расстояние между двумя зубчиками, которые оно чертит, соответствует секунде по этим часам. Электромагнит второго перышка присоединяется к радиоприемнику. Оно записывает на ленте радиосигналы точного времени. Сравнивая обе записи, можно очень точно определить разницу между временем, переданным по радио, и тем, которое показывают часы. Ошибка или, как говорят, поправка часов после каждой проверки по радиосигналам тщательно записывается в специальный журнал.

Так работает хронограф, который печатает цифры секунд и минут.

 

Но ведь сами радиосигналы точного времени тоже могут иметь ошибку? Могут и всегда имеют, хоть и очень маленькую. Для того, чтобы учесть и эту ошибку, все службы времени сравнивают свои лучшие часы с «чужими» сигналами точного времени. Данные таких сравнений пересылаются во Всесоюзный «штаб» времени в Москву. Такие же данные, но от всех служб времени мира получает Международное бюро времени в Париже. В «штабе» обрабатывают полученные сводки, вычисляют ошибки, которые были сделаны при передаче сигналов точного времени, и печатают их в специальных бюллетенях.

Передача сигналов точного времени длится несколько минут, а проверка и вычисление ошибок может занимать многие месяцы.

Спешить нельзя, – служба времени требует высшей точности.

Современный способ проверки сигналов точного времени был введен в практику в 1928 году астрономами Пулкова, а затем несколько лет спустя его приняли парижская и другие крупнейшие обсерватории земного шара.

Неустанно, бдительно работники службы берегут секунду, следят за неутомимым бегом времени, следят за тем, чтобы на всем земном шаре все часы шли аккуратно, равномерно, точно и чтобы ход наших часов не расходился с великими часами природы – звездным небом.