Сейчас от таких маятников отказались, — они дороги и излишне сложны.
Для маятников изобрели особый сплав — инвар[14]. Он состоит из 35,7 % никеля и 64,3 % железа. Инвар почти не расширяется под влиянием тепла. А чтобы обезвредить то ничтожное расширение от нагревания, какое все-таки имеется у него, придумано несколько различных приспособлений. Например, на стержень маятника надевают трубку. Эта трубка нижним концом опирается на гайку, которой оканчивается стержень маятника. К верхнему же концу этой трубки прикрепляется диск маятника.
Металл, из которого сделана трубка, а также и ее длина, подобраны с определенным расчетом: насколько удлиняется при повышении температуры инварный стержень маятника, настолько же удлиняется и трубка. Диск маятника, укрепленный на верхнем конце трубки, благодаря этому не меняет своего положения.
Кроме того, точные часы одевают в рубашку из материала, плохо пропускающего тепло, и содержат в помещениях с постоянной температурой.
Было замечено также, что и погода нарушает ход часов. Когда стоят ясные, тихие дни, часы отстают, а в пасмурную погоду и особенно перед бурей — начинают спешить.
Причина этих «капризов» маятника — изменение атмосферного давления. При хорошей погоде атмосферное давление высокое, воздух более плотен, и маятнику труднее его рассекать. Когда атмосферное давление падает — перед ненастьем или перед бурей, то более разреженный воздух не так мешает маятнику.
Он начинает раскачиваться быстрее, и часы уходят вперед.
Чтобы избавить маятник от помех со стороны атмосферного давления, точные часы пришлось поместить под стеклянный футляр. Из этого футляра откачивают воздух и часы содержат под неизменным давлением.
Составной маятник и маятник с термометром.
Точные часы — прибор необычайно чуткий ко всяким толчкам. Достаточно проехать поблизости трамваю или грузовику, и часы уже отзываются на сотрясение. Астрономические часы пришлось переселить из надземных помещений в подземелье. Их стали устанавливать в подвалах на массивных фундаментах, всячески оберегая от случайных потрясений. В Пулкове это было сделано еще в 1861 году.
Но, к огорчению ученых, самые тщательные предосторожности, самый бдительный уход не спасали астрономов от ошибок часов. Где-то скрывался мелкий и хитрый воришка, который, то подталкивая маятник, то притормаживая его, постепенно похищал сотые доли секунды.
Конструкторы понимали, что создать идеальные, совершенно безупречные часы невозможно. Они все равно будут ошибаться.
Но это не страшно! Пусть ошибаются! Не беда, если часы будут спешить или отставать на несколько сотых долей секунды в сутки. Пусть даже эта ошибка накапливается, она не опасна, если будет известна. Известную ошибку всегда можно учесть при вычислениях и таким образом обезвредить.
Опасны ошибки неизвестные, незамеченные. Они действительно, как мелкие воришки, «по копейке», могут растащить многое.
Строители точных часов стремились создать такой механизм, который ошибался бы всегда на одну и ту же величину. Погрешность часов должна быть постоянной.
Величина постоянной ошибки называется ходом часов. Чем неизменнее ход, тем лучше часы.
Чтобы создать хорошие, точные часы, необходимо найти и устранить причины, порождающие неточности.
Тщательное наблюдение за часами и многолетний опыт навели ученых на верный след. Воришек точности оказалось в часах целое семейство, и скрывались они в самом механизме часов; это были шестеренки — зубчатые колесики.
Оказывается, что совершенно невозможно изготовить шестеренку с абсолютно одинаковыми зубчиками. Все они хоть немного, да отличаются друг от друга. Все они снашиваются по-разному. Один зубчик толкает маятник чуть раньше, другой чуть позже. Равномерность хода нарушается. Если в ходовой шестеренке тридцать зубчиков — это тридцать ошибок.
Дружеская взаимопомощь маятника и шестереночного механизма оказалась не вполне добропорядочной. Они потакают друг другу в мелких грехах. Шестеренки дают маятнику не вполне равномерные толчки, а маятник, словно в отместку, так же неравномерно пропускает зубцы.
Шестеренкам, оказывается, нельзя доверять подачу толчков маятнику. Пусть шестереночный механизм знает только свое дело — двигать стрелки и считать секунды. Он не должен помогать маятнику и вмешиваться в его дела. Друзей пришлось разлучить и поселить в разных помещениях.