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.