Artykuły
Historia Zegara – od starożytności do współczesności

Dziś trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez urządzeń do poprawnego odmierzania czasu. Zegar obecnie jest tak rozpowszechniony, że często zapominamy jak ważną rolę odgrywa w naszej cywilizacji. Nasze życie podporządkowane jest powtarzalnemu rytmowi, które wyznaczają lata, miesiące, dni i godziny. W dłuższych okresach planujemy działania o charakterze bardziej strategicznym - zmiana pracy, kupno domu, wyjazd na wakacje. Natomiast na co dzień zmuszeni jesteśmy poddać się wydarzeniom, które są ściśle zaplanowane w czasie. Szkoła, praca, komunikacja miejska, umówione spotkanie z przyjaciółmi, ulubiony serial, czy seans w kinie wymagają od nas ścisłej synchronizacji względem upływającego czasu.

Zegar ścienny do salonu

Moda na zegary ścienne nie przemija. Mimo, że odczytać czas można w smartfonie, telewizorze, komputerze większość z nas czuje potrzebę posiadania w swoim domu zegara. Dla niektórych wystarczy najprostsze urządzenie, które w sposób jednoznaczny wskaże czas. Jednakże coraz więcej osób nie szuka „miernika czasu” lecz poszukuje  czegoś wyjątkowego.

Zegar na ścianę DIY w trzech wielkościach

Zegary ścienne, których cyfry są naklejane bezpośrednio do ściany cieszą się w Polsce ogromną popularnością. Dlatego wsłuchując się w Wasze głosy stworzyliśmy bogatą ofertę zegarów naklejanych, którą ciągle rozbudowujemy o coraz to nowe wzornictwo. 

Historia Zegara – od starożytności do współczesności 0

Dziś trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez urządzeń do poprawnego odmierzania czasu. Zegar obecnie jest tak rozpowszechniony, że często zapominamy jak ważną rolę odgrywa w naszej cywilizacji. Nasze życie podporządkowane jest powtarzalnemu rytmowi, które wyznaczają lata, miesiące, dni i godziny. W dłuższych okresach planujemy działania o charakterze bardziej strategicznym - zmiana pracy, kupno domu, wyjazd na wakacje. Natomiast na co dzień zmuszeni jesteśmy poddać się wydarzeniom, które są ściśle zaplanowane w czasie. Szkoła, praca, komunikacja miejska, umówione spotkanie z przyjaciółmi, ulubiony serial, czy seans w kinie wymagają od nas ścisłej synchronizacji względem upływającego czasu.


Również wcześniejsze cywilizacje odczuwały potrzebę odmierzania czasu. Na początku skupiano się na odmierzaniu lat i mijających pór roku co umożliwiało planowanie upraw i gromadzenia zapasów żywności. Wraz z postępem i rozwojem miast pojawiła się potrzeba dokładniejszego pomiaru czasu już nie w skali miesięcy czy dni, a w skali godzin. To właśnie w okresie wczesnego średniowiecza w Europie Chrześcijańskiej narodziła się potrzeba odmierzania godzin w ciągu dnia. Wiązało się to z przestrzeganiem godzin kanonicznych wyznaczających pory modlitw. Wraz ze wzrostem poziomu organizacji społeczeństw rosła również potrzeba dokładnego i niezawodnego pomiaru czasu w skali nie godzin, a minut a nawet sekund.
Precyzyjny zegar elektroniczny (kwarcowy) powstał niedawno, a  poprzednie cywilizacje musiały punkt odniesienia w czasie znajdować za pomocą innych, dużo bardziej prymitywnych urządzeń. Zatem w jaki sposób radzono sobie w czasach, kiedy nie było elektroniki, smartfonów i wielkich wyświetlaczy?

Zegar słoneczny

Witraż w katedrze Cantebury przedstawiający umierającego Ezechjasza, a w tle zegar słoneczny.

Najstarszą zapisana wzmianka o zegarze pochodzi ze Starego Testamentu, z czasów ok. 700 przed narodzeniem Chrystusa, kiedy Jerozolima była pod władaniem króla Ezechiasza.Ów król na tyle poważnie zachorował, że prorok Izajasz  nakazał królowi szykować się na śmierć. Bóg jednak miał inne plany wobec Ezechiasza. Obiecał mu uzdrowienie, a na dowód przesunął cień na zegarze słonecznym o 10 stopni. Tak więc pierwszy opisany zegar był zegarem słonecznym natomiast na temat tego jak dokładnie wyglądał ten zegar nie wiemy nic. Nie wiadomo nawet czy słowo „stopnie” oznacza miarę kąta czy też chodzi o stopnie w schodach gdyż w języku hebrajskim podobnie jak w języku polskim używa się jednego słowa do opisania tych dwóch znaczeń. Jest prawdopodobne, że pokolenie Ezechiasza znało już pojęcia kąta i stopni gdyż cywilizacja ta utrzymywała kontakt ze światem arabskim, a naukowcy dowiedli, że Arabowie w tym czasie znali już tę dziedzinę matematyki. Nie ma jednak żadnej pewności czy nie chodziło po prostu o schody.

Zasada działania zegara słonecznego

Zasada działania zegara słonecznego. źródło: gnonomika.pl

Zasada działania zegara słonecznego jest dosyć prosta. Gnomon czyli w pewnym sensie „wskazówka” wykonana na przykład z pręta czy też listwy drewnianej rzuca cień po przeciwległej stronie słońca. Obrót ziemi (albo jak kiedyś sądzono słońca) o 15 stopni oznacza upływ 1 godziny. Tak więc rysując podziałkę wokół gnoma otrzymujemy dość precyzyjne urządzenie do odmierzania czasu. Pozostaje jeszcze drobna przeszkoda techniczna polegająca na tym, że oś ziemi zmienia swój kąt względem słońca w zależności od pór roku. Aby wyeliminować błąd powstały przez to zjawisko należy umieścić gnomon równolegle do osi ziemi. Co ciekawe odkryto to dopiero w XIV wieku i dopiero wtedy można było mówić o równych godzinach niezależnych od pór roku. Wcześniej wraz ze skracaniem dnia skracała się też jednostka czasu. W zależności od ulokowania tarczy zegara względem gnomona wyróżniamy zegary słoneczne horyzontalne, pionowe, równikowe i polarne.
Zegary słoneczne używane były do późnego okresu średniowiecza po czym stopniowo zaczęły być wypierane przez coraz lepiej działające zegary mechaniczne. Największą wadą zegarów słonecznych jest ich zależność od warunków pogodowych, brak możliwości ich stosowania wewnątrz pomieszczeń i kompletna bezużyteczność po zmroku.


zegar słoneczny w Gdańsku

Zegar słoneczny w Gdańsku

Zegar wodny

Około 1500 p.n.e. w starożytni Rzymianie posługiwali się tzw. zegarem wodnym lub klepsydrą. Zasada polegała na ustawieniu dwóch naczyń na różnych wysokościach i zapewnieniu wolnego przepływu cieczy pomiędzy tymi dwoma naczyniami (od wyższego do niższego korzystając z grawitacji). Odpowiednia kalibracja urządzenia gwarantowało tylko przeciętą precyzje pomiaru czasu, a powodem jest zależność przepływu wody od ciśnienia wywołanego ilością wody w górnym naczyniu. W miarę upływu wody spadało ciśnienie, a tym samym strumień przepływającej wody. Czas niejako „zwalniał”. Dodatkową wadą takiego zegara była konieczność ciągłej obsługi (przelewania wody).

Klepsydra RzymskaRekonstrukcja Egipskiej klepsydry

Pewnym usprawnieniem zegarów wodnych było zastąpienie wody sypkim piaskiem. Rozwiązano problem nierównomiernego przelewania wody w zależności od poziomu ilości wody w górnym naczyniu. Niestety pojawił się nowy kłopot. Z czasem użytkowania dzięki tarciu drobinki piasku stawały się coraz mniejsze, a przez co po każdym użyciu czas przepływu piasku z jednego naczynia do drugiego ulegał skróceniu.

Zegar świecowy

Zasada działania zegara świecowego jest bardzo prosta. Paląca się świeca wypalając sukcesywnie wosk w sposób ciągły skraca swoją długość. Naniesienie nań odpowiednio wyskalowanej podziałki umożliwiało orientacje w czasie. Co ciekawe zegar taki mógł służyć jako budzik. Na odpowiedniej wysokości wbijano gwóźdź, który po upływie czasu spadał na metalową podstawę robiąc przy tym hałas.
Nie jest do końca jasne kto i kiedy użył świecy po raz pierwszy do odmierzania czasu. Wiadomo, że ta metoda była dość szeroko rozpowszechniona we wczesnym średniowieczu zarówno w krajach Azji jak i w Europie.

Zegar świecowy

Przykład zegara świecowego


Zegar świecowy posiada podobne wady do zegara wodnego czyli niską precyzje i konieczność jego częstej obsługi natomiast możliwość używania go wewnątrz budynku i okresach bezsłonecznych stanowił niezłe uzupełnienie zegara słonecznego.

Zegar mechaniczny

wychwyt

Pierwszy zapadkowy mechanizm różnicowy skonstruowany przez Henry'ego de Vicka

Prawdziwym przełomem w rozwoju urządzeń do pomiaru czasu okazało się wykorzystanie energii potencjalnej, którą dzięki grawitacji posiada zawieszony na pewnej wysokości odważnik bądź energii sprężystości nawiniętej sprężyny. Największym wyzwaniem okazało się stworzenie mechanizmu, który będzie potrafił w sposób kontrolowalny i cykliczny (z równym interwałem czasowym) uwalniać niewielką porcje tej energii przesuwając o określoną odległość znacznik znany dzisiaj pod nazwą wskazówka.
Rozwiązaniem tego problemu okazał się wynaleziony we Francji Zapadkowy Mechanizm Różnicowy (wychwyt), dzięki któremu można było zamienić ukrytą w odważniku energie na ruch drgający i poruszyć pierwszy mechaniczny zegar.

 

Mechanizm taki oparty jest na zapadce i kolebniku, który wykonując oscylacyjny ruch uwalnia na chwilę zapadkę pozwalając je na obrót o określony kąt w ściśle określonym czasie.
Zasadę działania najlepiej zrozumieć poprzez wizualizacje pracy urządzenia. Dla dociekliwych przedstawiamy link do krótkiego filmiku pokazującego jak działa ten rewolucyjny wynalazek
https://www.youtube.com/watch?v=UhFPb-ZZTyI
Przełomowym usprawnieniem zegara mechanicznego zastosowanie stabilnego oscylatora mechanicznego potocznie zwanego wahadłem. Szczegółowe badania nad tzw. wahadłem matematycznym prowadził Galileusz, który na podstawie II zasady termodynamiki opisał dokładnie ruch takiego wahadła i odkrył jego zdumiewającą prawidłowość. Otóż czas potrzebny na przebycie jednego cyklu wahadła nie zależy od jego amplitudy, a jedynie od długości samego wahadła. W fizyce pojęcie to znane jest pod nazwą izochronizmu. Zatem wahadło mogło posłużyć jako całkiem precyzyjny stabilizator ruchu drgającego zapadki w zegarze i jest dużo bardziej precyzyjny niż mechaniczny kolebnik.


Mechanizm zegara wahadłowego

Zasada działania zapadkowego mechanizmu różnicowego opartego na wahadle

Największą niedokładność do urządzenia wprowadza zmienna długość wahadła, gdyż ten parametr ma istotny wpływ jego częstotliwość (ilość wahań w jednostce czasu). Zmieniająca się długość wahadła pod wpływem temperatury otoczenia może wprowadzić błąd na poziomie kilku sekund. Dodatkowo ruch wahadła ściśle zależy od przyciągania ziemskiego, a to nie jest jednorodne na całej ziemi, tak więc zegar wahadłowy na równiku będzie wskazywał inny czas od tego na biegunie. Mimo olbrzymiego postępu w dokładność pomiaru jaki wprowadził mechaniczny zegar wahadłowy człowiek nie osiadł na laurach i kontynuował swe prace nad jeszcze dokładniejszym urządzeniem.

Zegary kwarcowe

Ażeby uniezależnić ruch oscylacyjny od przyciągania ziemskiego i uczynić go jeszcze bardziej powtarzalnym w latach 30tych XX wieku zastosowano tzw. rezonator kwarcowy wykorzystujący zjawisko piezoelektryczne. Elektroniczny generator impulsów posiadający w obwodzie kryształek kwarcu jest w stanie zapewnić bardzo powtarzalną ilość impulsów – dokładnie – 32768 drgań na sekundę. Kolejny układ zwany dzielnikiem impulsów dzieli ilość impulsów na połowę, aby po 15 cyklach otrzymać impuls o długości równej 1 sekundzie i tym samym zwolnić zapadkę, która obróci się dokładnie o 360/60=6 stopni.  
Mechanizmy kwarcowe dzięki wysokiej powtarzalności i niskich kosztów wytworzenia (kwarc jest popularnym i tanim surowcem – występuje chociażby w piasku) zrewolucjonizowały odmierzanie czasu wypierając praktycznie zegary mechaniczne. Zegar ścienny, budzik, zegarek na rękę (za wyjątkiem klasycznych zegarków mechanicznych) - wszystkie te zegary posiadają precyzyjne mechanizmy kwarcowe.



Zegar FLEXISTYLE

Przykład zegara z oferty FLEXISTYLE, który działa również w oparciu o mechanizm kwarcowy. Zobacz pełną ofertę zegarów FLEXISTYLE klikając tutaj

Zegary radiowe

Mimo swej wysokiej precyzji mechanizmy kwarcowe jak wszystkie urządzenia posiadają pewien poziom precyzji. Najczęściej odchylenia nie przekraczają 1 sekundy na dobę. Największy wpływ na błąd wprowadza zależność elementu piezoelektrycznego od temperatury. Ciekawym obejściem tego problemu są tzw. mechanizmy radiowe, które działają dokładnie tak samo jak zegary kwarcowe jednakże dzięki wbudowanemu odbiornikowi radiowemu co pewien czas synchronizują swój czas z czasem „wzorcowym” nadawanym za pośrednictwem fal radiowych. W Europie na przykład nadawany jest sygnał DCF77 na częstotliwości 77,5kHz z miejscowości Mainflingen nieopodal Frankfurtu. Dzięki temu zegar nigdy nie wymaga ustawienia, sam ustawia godzinę po wymianie baterii czy zmianie czasu na letni/zimowy.


Mechanizm radiowy możesz zakupić w naszym sklepie, albo wyposażyć dowolny nasz zegar w takie urządzenie.

Komentarze do wpisu (0)

Chmura tagów
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl