Легендарна механіка і точний кварц: якими бувають наручні годинники

Щоб показувати час, годиннику потрібне джерело енергії. Залежно від його типу годинники і поділяють на механічні та кварцові. У перших джерелом енергії є закручена спіральна пружина, а у других – батарейка, котра живить електронний блок годинника, хід якого регулює кристал кварцу.

Механічні годинники не потребують заміни батарейки, проте найчастіше їх потрібно заводити. Вони існують набагато довше, ніж кварцові, і досі залишаються ознакою престижу. Кварцові натомість мають меншу погрішність. Ще про їхні відмінності – дивитися тут.

Витоки механіки

Якщо вам доводилося бачити старовинні астрономічні годинники, наприклад, у Празі чи Падуї – всі вони приводяться в рух механічними силами. 

Першу подобу механічного годинника сконструйовали у VIII столітті н. е. в Китаї вчені та майстри Ісін і Лян Лінцзань. Їхній прилад являв собою комбінацію годинника і астрономічного інструмента. На поверхні бронзового глобуса були вигравіювані сузір’я і небесний екватор. З глобусом з’єднувалися два кільця, на одному з яких розміщувалася фігурка Сонця, на іншому – Місяця. Пристрій приводився у дію водою і робив повний оберт за добу, відповідно до реального руху небесних світил.

У Європі XIII – XIV століть розробили механічні годинники з гирями. Найпримітивніші такі пристрої функціонували за рахунок поступового розмотування каната під впливом вантажу. Через цю особливість годинникові механізми розміщували у баштах. Перші баштові годинники з’явилися у італійських містах. Вони робили (і досі роблять) один оберт на добу, і відображають положення Сонця і Місяця серед зодіакальних сузір’їв – такий от стародавній космічний універсалізм.

За  те, що ми постійно звіряємося з годинником, можемо подякувати німецькому умільцю Петеру Хайнлайну, який на початку 1500-х виготовив кишеньковий пружинний годинник, позбавлений гирь.

Пружина досі служить основним елементом годинникового механізму. Коли годинник заводять, вона закручується, а розкручуючись, приводить у рух барабан, який, у свою чергу, обертає весь механізм. 

Сучасні моделі механічних годинників непотрібно навіть заводити – у них вбудований ротор, який закручує пружину, коли власник годинника рухає рукою. 

Нерівномірна швидкість розкручування пружини – причина погрішності механічних годинників, яка у середньому складає -30/+40 секунд на добу. Однак такі механізми можуть служити десятиліттями, або й століттями на нехитрій «підзарядці» без електрики. Батарейка у кварцовому годиннику сяде, смарт-пристрійзгасне, а старовинний годинник все ще буде йти.

Таємниця кварцу

Попри це, кварцові годинники набагато точніші, ніж механічні – хоча й не настільки, як атомні. Їхня погрішність складає ±15-20 секунд на місяць, а для преміум-моделей ±5 секунд на рік. 

Секрет точності криється у властивостях кварцу, який під дією електрики, джерелом якої є батарейка, у годинникових системах вібрує з частотою рівно 32 768 разів на секунду. Мікросхема підраховує кількість вібрацій, генеруючи електричні імпульси один раз на секунду. Кварцові хронометри можуть мати і рідкокристалічний дисплей, і класичні стрілки.

Перший такий годинник винайшов Воррен Моррісон з «Bell Telephone Laboratories» у 1927 році. Пристрій був розміром з кімнату – з собою точно не візьмеш. У 1960-х прототипи кварцових годинників розробила швейцарська дослідницька лабораторія «Centre Electronique Horloger». А на масовий ринок наручні кварцові годинники вивела у 1969 році японська компанія «Seiko», яка до того представила точний кварцовий секундомір для Олімпійських ігор у Токіо.

Кристали кварцу, як не дивно, старіють, і з часом годинник, як правило, починає спішити. Ресурс наручних кварцових годинників, які з’явилися трохи більше як пів століття тому, важко порівнювати з механічними. В принципі, і тут, і там всі деталі, які зносилися, можна замінити. 

Якщо дорогий кварцовий годинник раптово зупиниться, не треба панікувати – це стається раз на кілька років і майже напевне означає, що потрібно віднести пристрій у годинникову майстерню для заміни елементу живлення.