Krótka historia zegarów…

Przez tysiąclecia ludzie odmierzali czas na różne sposoby. Kolejne urządzenia służące do tego celu były konsekwencją rosnących potrzeb – oraz rozwoju nauki.

Dziś nie sposób wyobrazić sobie współczesnego świata bez urządzeń do prawidłowego pomiaru czasu. Zegar jest obecnie tak powszechny, że często zapominamy o jego ważnej roli w naszej cywilizacji. Nasze życie podlega powtarzalnemu rytmowi, który wyznaczają lata, miesiące, dni i godziny. Na dłuższe okresy planujemy działania, które są bardziej strategiczne - zmiana pracy, zakup domu, wakacje. Natomiast każdego dnia jesteśmy zmuszeni poddawać się wydarzeniom ściśle zaplanowanym w czasie. Szkoła, praca, komunikacja miejska, spotkanie ze znajomymi, ulubiony serial czy seans filmowy wymagają od nas precyzyjnej synchronizacji z upływem czasu.

Droga, którą pokonuje cień nieruchomego przedmiotu, odpowiada drodze zakreślanej przez słońce na niebie. Cień zawsze jest zwrócony w kierunku przeciwnym niż słońce, a jego długość zmienia się w ciągu dnia. W południe cień jest najkrótszy i wskazuje północ. Gdy o wschodzie lub zachodzie słońce znajduje się tuż przy horyzoncie, cień jest najdłuższy. Wzmianki o tym dość prymitywnym sposobie określania pory dnia można znaleźć w starożytnych źródłach pisanych, na przykład w komedii Arystofanesa „Sejm niewieści”. Z innych, mniej poetyckich źródeł wynika, że długość cienia odmierzano stopami; wymieniane są długości od 6 do 12, a nawet 20 stóp.

Pierwsze zegary w dziejach

Około 2–3 tys. lat p.n.e. w Babilonii, Chinach i Indiach pojawiły się pierwsze gnomony, czyli pionowe słupy lub pręty, które ustawiano na równym, płaskim terenie. Ich przesuwający się w ciągu dnia cień odgrywał rolę dzisiejszych wskazówek zegara. W Egipcie gnomony zastępowały obeliski – strzeliste, wysokie kolumny o kwadratowym przekroju, zakończone ostrzem piramidalnym i pokryte hieroglifami. Zarówno gnomony, jak i obeliski można określić mianem zegarów słonecznych i zaliczyć do najdawniejszych przyrządów służących do mierzenia czasu. Zdawałoby się, że wynalezienie ich zrewolucjonizowało życie ludzi i ułatwiło im planowanie codziennych czynności.

fot. Giovanni Paolo Panini /domena publiczna, Starożytnym jako zegary publiczne służyły obeliski

I z pewnością tak było. Jednak wielu nie podobało się, że muszą podporządkować życie rytmowi zegara. W 263 r. p.n.e. Maniusz Waleriusz Maksimus Messala zdobył dla Republiki Rzymskiej Katanię. Zajęcie tego miasta było jednym z pierwszych sukcesów pierwszej wojny punickiej. Wśród zrabowanych łupów i militarnych trofeów Waleriusz zaprezentował zegar słoneczny. Zatknął go na kolumnie nazwanej jego imieniem, na rzymskim Forum Romanum. Początkowo Rzymianie byli zachwyceni.  To łup wojenny ze splądrowanej Katanii, wyeksponowany na kolumnie dokładnie w tym miejscu, gdzie wygłasza się w Rzymie najznakomitsze mowy publiczne. Zegar słoneczny Waleriusza dumnie symbolizuje potęgę militarną republiki.

Gdy jednak do zegara słonecznego z Katanii dołączyły inne, rozmieszczone na obszarze całego Rzymu, obywatele miasta mogli poczuć się nieswojo w obliczu tej nowej technologii odmierzania czasu. Od tej pory nowatorskie urządzenia miały nie tylko regulować, ale i kontrolować wszystkie codzienne czynności.

Woda i piasek

W starożytności nie tylko słońce pomagało w określaniu pory dnia. Już 1500 lat p.n.e. w Egipcie i Mezopotamii używano pierwszych klepsydr, czyli naczyń składających się z dwóch baniek połączonych rurką, która przepuszczała określoną ilość wody. W starożytnej Grecji używano wodnych klepsydr np. podczas ćwiczeń retorycznych – szybko przepływająca woda sprawiała, że Grecy musieli się nauczyć zwięzłego formułowania swoich osądów. Pierwsze zegary wodne były żłobione w kamieniu. Dopiero później udało się uzyskać szklane naczynia.

W średniowieczu wodę zastąpiono piaskiem. Klepsydry piaskowe wymagały używania wyłącznie baniek z przezroczystego dmuchanego szkła, aby piasek mógł swobodnie się przesypywać. Sam piasek trzeba było staranie przygotować. Nie mógł się sklejać ani zatykać otworu między szklanymi bankami. Kiedy klepsydry piaskowe stały się już popularne, znalazły wiele zastosowań. Żeglarze wykorzystywali je do odmierzania czasu wachty oraz do szacowania prędkości i położenia – początkowo zwano nieraz klepsydry zegarami morskimi. Prawnicy i politycy odmierzali nimi czas podczas debat i polemik prawnych, kaznodzieje mierzyli czas trwania kazań, a nauczyciele – lekcji. Mnisi mogli odmierzać przerwy między kolejnymi modłami, w domach klepsydry służyły do wielu praktycznych celów.

W wytwórniach i fabrykach regulowały proces produkcji, w obserwatoriach odliczały czas między tranzytami gwiazd, w dłoniach lekarzy pozwalały mierzyć tętno pacjenta. Można ich było nawet używać do wyznaczania momentu ręcznego bicia w dzwony zegarowe, gdy sam zegar nie był dość dokładny bądź gdy się zepsuł.

Krok w stronę postępu

Choć zegary słoneczne i klepsydry wodne, a później także piaskowe przez wieki pomagały regulować życie codzienne, to miały też swoje słabe strony. Nie były doskonałe. Słońce nie zawsze świeciło, Księżyc nierzadko chował swoje oblicze, zegary wodne zatykały się i wymagały ciągłego doglądania i napraw.

Nowy rodzaj zegara opracowano pod koniec XIII wieku. Skonstruowano wówczas zegar mechaniczny, który miał formę systemu zazębiających się kół zębatych, napędzanych przez obciążniki opadające pod wpływem siły ciężkości, regulowanego w ten sposób, aby obracał się ze stałą prędkością (bądź bliską stałej)”. Przełomową cechą nowych zegarów było to, że mogły chodzić bez przerwy, dzień i noc. Wystarczało tylko regularnie je nakręcać i regulować. Pierwsze zegary mechaniczne wciąż były prostymi urządzeniami. Nie miały ani tarcz, ani wskazówek, a godziny sygnalizowano biciem w dzwon. Pierwszy krok w stronę postępu został już jednak poczyniony.

Dokładność co do sekundy

W połowie XVII wieku opracowano nową technologię zegarmistrzowską. Po raz pierwszy zastosowano wahadło do kontrolowania odmierzania czasu. Znacznie poprawiło ono dokładność. Jak bardzo? W latach dwudziestych XX wieku najlepsze mechaniczne zegary wahadłowe osiągały taką dokładność, że w ciągu dwóch, trzech miesięcy nie odbiegały więcej niż o sekundę od czasu rzeczywistego, mierzonego przez astronomów z narodowych obserwatoriów zajmujących się ustalaniem czasu. Ale nawet najlepsze zegary wahadłowe nie były tak dokładne jak modele kwarcowe, które inżynierowie elektronicy zaczęli budować pod koniec lat 20. XX wieku. W zegarach kwarcowych wykorzystywano wibrujące jak dzwon kryształki kwarcu. Za pomocą urządzeń elektronicznych można było mierzyć częstotliwość tych wibracji, co znalazło zastosowanie właśnie w mechanizmie zegara kwarcowego. Pierwsze modele wykazywały dokładność około sekundy na trzydzieści lat. Z czasem zostały jeszcze ulepszone.

Atomowa rewolucja

Spektakularny przełom nastąpił w 1955 roku w brytyjskim Narodowym Laboratorium Fizycznym (NPL). Skonstruowano tam pierwszy na świecie funkcjonujący zegar atomowy. Jako podstawę pomiaru czasu wykorzystano w nim zasadnicze, niezmienne właściwości atomów. Oscylatory takie jak wahadło czy plasterek kryształu, narzucające jakości odmierzania czasu praktyczne ograniczenia, przestały być potrzebne.

Louis Essen (z prawej) i Jack Parry obok pierwszego na świecie zegara atomowego, fot. National Physical Laboratory/domena publiczna

Pierwszy pionierski zegar z Narodowego Laboratorium Fizycznego 1955 roku miał dokładność jednej sekundy na 300 lat. Trzydzieści lat później zegary atomowe odmierzały już czas z dokładnością do jednej sekundy na 300 000 lat. Pamiętajmy, że około 300 000 lat temu pojawił się Homo sapiens. To długi czas jak na zachowanie dokładności pomiaru co do sekundy, lecz dzisiejsze zegary atomowe są jeszcze dokładniejsze. Zegary odmierzające obecnie czas w NPL, znane jako fontanny cezowe, mają dokładność do jednej sekundy na 158 milionów lat. Ale nawet te czasomierze są niemrawe w porównaniu z nową generacją zegarów atomowych, nad którą pracują aktualnie naukowcy i technolodzy. Mogą się one pochwalić dokładnością jednej sekundy na 30 miliardów lat. To ponad dwa razy tyle, ile wynosi wiek wszechświata.

Co to oznacza? Mniej więcej tyle, że gdyby jeden z tych zegarów uruchomiono podczas Wielkiego Wybuchu, to dziś spóźniałby się on – bądź śpieszył – zaledwie o pół sekundy.

red./

źródło: wielkahistoria.pl/

Horoskop

licznik odwiedzin

339739

Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors