Еще одна проблема заключается в том, что траектория тени изменяется день ото дня. Летом и осенью траектория ежедневно немного перемещается на север, а зимой и осенью — снова на юг. Это не совсем плохо, так как тень никогда не отклоняется за пределы определенных границ. Но если на солнечных часах измерительная линия и гномон выполнены верно» то часть тени всегда пересечет линию так, чтобы показать время.

Когда тень смещается на север, Солнце движется от одного горизонта к другому быстрее. В этом случае в Нью-Йорке продолжительность дня составляет 3/5 продолжительности дня, когда тень находится в южных пределах. Когда день короче, тень лолжна перемещаться быстрее, чтобы успеть закончить свой путь. Солнечные часы спешат в короткие дни года и отстают в длинные.

В начале хронометрии это не вызывало беспокойства. В разное время часы были длинными и короткими, как были длинными и короткими дни. Никто особенно не волновался по этому поводу.

{Здесь вы можете удивиться, почему дни бывают длинными и короткими, если Земля вращается равномерно. Это будет рассмотрено в книге дальше.)

И еще один недостаток солнечных часов — они работают, когда Солнце светит в небе. Но этому могут помешать облака и, конечно, ночь. Большинство людей это не беспокоило. Ночь была временем для сна, а не определения часа суток.

Тем не менее, на борту корабля и в армии во время походов некоторым приходилось не спать всю ночь и быть на часах во избежание опасности. Для них было важно определение времени ночью, так как обычно в этом были заняты несколько человек, сменяя один другого; никто не хотел стоять на посту дольше определенного времени.

Вначале для разделения ночи на 12 часов (которые также составляют день) использовали изменение местонахождения определенных видимых звезд. Но каждый человек, которому приходилось стоять ночью на посту, ждал много часов. Евреи разделили ночь на три дозора, каждый из которых составлял четыре часа. Греки и римляне разделили се на четыре дозора по три часа каждый. Солдаты и моряки докладывали о событиях, произошедших в первый или во второй дозор ночи, В память о старой системе у нас до сих пор существует поэтическая фраза: «безмолвные дозоры ночи».

А как насчет определения времени в помещении, где никогда не бывает Солнца или звезд? Необходимо нечто, что непрерывно изменялось бы е помещении т как непрерывное движение небесных тел.

Одно из самых простых решений этой проблемы — использование горящей свечи- Большая свеча сгорала довольно равномерно. Во время горения такой свечи наблюдали за солнечными часами и то, что оставалось от нее по истечении каждого часа, можно было отметить на такой же целой свече. Потом отметины делали на других таких же свечах, чтобы показать границы, до которых они должны были сгорать спустя час, два и т. д. Для этой цели использовались и масляные лампы. Во время горения лампы поступление масла в прозрачный цилиндр постепенно уменьшалось, и на цилиндре нужно было лишь отмечать часы,

В облачные дни такие свечи полностью заменяли солнечные часы. Их использовали в помещениях. Могли зажигать в любое время и гасили, когда в них не было необходимости. Они были не просто заменители солнечных часов, а серьезным усовершенствованием.

Но еще лучшим изобретением были песочные часы, появившиеся около 250 года до новой эры и известные всем нам. Через узкий проход песок медленно высыпается из верхней половины песочных часов в нижнюю, Насыпав в часы необходимое количество чистого, сухого песка, человек мог сделать так, чтобы песок высыпался, например, один час. Затем, перевернув их в противоположную сторону, человек мог начать отсчет следующего часа.

Использование получасовых песочных часов на борту некоторых древних судов послужило, возможно, началом традиционного способа подачи сигнала об истечении времени на борту корабля. Начиная с полуночи, после истечения каждого получаса (когда пора переворачивать часы) звонит колокол.

Спустя полчаса после полуночи звучал «один звон». Спустя час было «два звона» и т. д. И наконец, спустя четыре часа после полуночи или «восьми звонов» наступал конец караула, и начиналась новая серия звонов. Через четыре с половиной часа после полуночи снова звучал «один звон».

Таким образом, используются шесть серий звона колокола от одного до восьми в течение дня и ночи. Это может показаться сложным. Моряк мог определить час по местоположению Солнца или звезд, но ему важно было знать, сколько часов прошли, и звон колокола мог сказать ему об этом.

Подобная идея была воплощена в водяных часах, или клепсидре, которые появились в греко-римском мире (вероятно, их завезли из Египта, где использовали, как минимум, с 1500 года до новой эры) около 150 года до новой эры. В клепсидре вода капала через узкое отверстие в сосуд, где она собиралась. Поскольку она капала равномерно, то и сосуд наполнялся равномерно. Уровень воды поднимался, и отметины на сосуде (подобные отметинам на горящей свече) говорили о прошедших часах.

Усложненные клепсидры имели на воде поплавок, который поднимался вместе с повышением уровня воды в сосуде. Этот поплавок был прикреплен к зазубренному стержню, который вращал зубчатое колесо, когда поднимался вверх. К этому колесу был прикреплен конец стрелки, чтобы при повышении уровня воды стрелка вращалась по кругу. За стрелкой находился циферблат, разделенный на 11 секций, пронумерованных от 1 до 12, (Это уже напоминает наши современные часы.)

В Древнем мире клепсидры были самым прогрессивным изобретением для определения времени. В 800 году новой эры арабский халиф Гарун аль-Рашид послал Карлу Великому механические часы. Но европейцам было очень сложно изготовить подобные часы. Лишь после 1300 года новой эры европейцы начали делать механические часы в Северной Италии или южной Германии. Шестерни, регулирующие движения стрелки, приводились в действие медленно опускающимися гирями, а не медленно поднимающейся водой. (Никаких: брызг или беспокойств по поводу высыхания.) Такие часы были установлены на башнях кафедральных соборов» чтобы их видели все жители города, К 1472 году немецкий астроном Региомантан (его настоящее имя Иоганн Мюллер) использовал б своей обсерватории часы с заводной гирей.