Ιστορία του Ρολογιού

Η Ωρολογοποιία

Οι ιστορικοί δεν γνωρίζουν ποιος ή πότε ακριβώς «επινόησε» τη συσκευή που μετρά τον χρόνο. Πιθανόν, χιλιάδες χρόνια πριν κάποιος παρατήρησε πως, όταν τοποθέτησε κατακόρυφα στο έδαφος μία ράβδο, η σκιά της εκινείτο στο έδαφος ακολουθώντας την κίνηση του Ήλιου. Αυτό έγινε, υποστηρίζουν οι ιστορικοί, στην Κίνα στο 2.679 π.Χ. Οι Βαβυλώνοι – 2.000 π.Χ.- κάνουν χρήση του εξηκoνταδικού συστήματος που αποτελεί τον προπομπό του δωδεκαδικού συστήματος μετρήσεως, το οποίο χρησιμοποιούμε και σήμερα για την μέτρηση του χρόνου.

Το έτος 1530 π.Χ. εμφανίζονται στην Αίγυπτο οι πρώτες κλεψύδρες με νερό ή άμμο, χρήση των οποίων έκαναν και οι Βαβυλώνιοι προηγουμένως και βεβαίως οι Έλληνες μεταγενέστερα. Οι κλεψύδρες προφανώς δεν εξαρτώνται από την εμφάνιση του Ήλιου κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Ο μαθητής του Θαλή Αναξίμανδρος κατασκεύαζε το 550 π.Χ. ποικιλία ηλιακών ωρολογίων.

Ο Πλάτων (380 π.Χ.) κατασκεύασε με τη μορφή σύνθετης κλεψύδρας νερού ένα ωρολόγιο που μέσω πίεσης του αέρα προκαλεί συριγμό, σε καθορισμένη ώρα, δηλαδή ένα ξυπνητήρι. Τοποθέτησε μάλιστα αυτή τη συσκευή στον κήπο της Ακαδημίας.

Παλαιότερα εχρησιμοποιούντο κεριά που έφεραν κλίμακα κατά ύψος, όχι μόνο για την μέτρηση του χρόνου αλλά και ως ξυπνητήρια. Ένα καρφί, τοποθετημένο σε κατάλληλο σημείο της κλίμακας, έπεφτε όταν το κερί έλιωνε μέχρις εκεί, τότε το καρφί έπεφτε σένα μεταλλικό δίσκο, κάνοντας κάποιο θόρυβο – ξυπνητήρι.

Το υδραυλικό ωρολόγιο του Κτησίβιου είναι ίσως το αρχαιότερο στο είδος του. Χρησιμοποιεί οδοντωτό τροχό με τον οποίο συνδέονται τύμπανα και μηχανισμοί που προκαλούν πολύπλοκες κινήσεις και τελικά δίνει ενδείξεις για τις ώρες. Πρόκειται, για ένα αυτόματο υδραυλικό ρολόι που μπορούσε να λειτουργεί αδιάκοπα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Το ωρολόγιο του Αρχιμήδη (287-212π.Χ.) δεν είναι τύπος κλεψύδρας αλλά μηχανισμός ωρολογίου, όπου αντί του σημερινού ελατηρίου χρησιμοποιούσε ροή ύδατος.

Ο Φίλων ο Βυζάντιος, μηχανικός της Αλεξάνδρειας (γύρω στο 250 π.Χ.), κατασκεύασε συσκευή ελέγχου στάθμης υγρού. Πρόκειται για κλειστό κύκλωμα ελέγχου όπου πραγματοποιείται συνεχής ανάδραση του υγρού δύο κυπέλλων, ενώ ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς, πιθανόν το έτος 100 π.Χ. περιγράφει ένα αντίστοιχο μηχανισμό ελέγχου στάθμης, μέσω μηχανικού συστήματος αντί του υδραυλικού του Φίλωνα. Ένα από τα παγκοσμίως γνωστά ωρολόγια των ελληνορωμαϊκών χρόνων, που έχουν εντοπιστεί άθικτα, ανασύρθηκε από την αρχαιολογική υπηρεσία στο Πολύχρονο Χαλκιδικής. Το εύρημα αποκτά μεγαλύτερη σημασία, καθώς τα ηλιακά ρολόγια κατασκευάζονται για συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος, δηλαδή ήταν ακριβή μόνο για τον τόπο στον οποίο κατασκευάζονταν. Το ρολόι όμως του Πολύχρονου έχει κατασκευαστεί έτσι ώστε να δείχνει τη σωστή ώρα κάθε ημέρας τόσο στην Χαλκιδική όσο και στη Ρώμη, τη Γαλλία ή την Κίνα.

Με το όνομα «Αέριδες» καθιερώθηκε να λέγεται το αρχαίο μνημείο που βρίσκεται στους βόρειους πρόποδες της Ακρόπολης των Αθηνών. Το ωρολόγιο αυτό, του οποίου το επίσημο όνομα είναι «Ωρολόγιο του Κυρρήστου» θεωρείται πως το ανήγειρε ο Ανδρόνικος ο Κυρρήσιος. Πρόκειται για το γνωστό οκταγωνικό κτίσμα, που στην κορυφή του έφερε ανεμοδείκτη. Κάτω από κάθε ανάγλυφη προσωποποίηση των οκτώ ανέμων, εγχάρακτες ακτίνες κατά διάφορους σχηματισμούς αποτελούσαν ένα ηλιακό ωρολόγιο. Για τον υπολογισμό της ώρας σε ανήλιαγες ημέρες υπήρχε μέσα στο κτησμα εγκατάσταση υδραυλικού ρολογιού. Ο κατασκευαστής του μνημείου συνδύασε τις εφευρέσεις προηγούμενων κατασκευών, όπως του Αρχιμήδη, του Κλησίβιου και του Φίλωνα. Οι αρχαίοι Έλληνες είχαν εφεύρει και χρησιμοποιούσαν πολλές παραλλαγές ωρολογίων.

Το μηχανικό ρολόι έγινε πραγματικότητα χάρις στον «Μηχανισμό διαφυγής» (escapement). Το 725 μ.Χ. κατασκευάστηκε στην Κίνα το πρώτο ρολόι με μηχανισμό διαφυγής.

Σύστημα διαφυγής σ ένα ρολόι είναι μια διάταξιη που περιλαμβάνει έναν οδοντωτό τροχό ο οποίος επιτρέπει κίνηση μόνο προς μια κατεύθυνση, κατά καθορισμένα βήματα (και όχι συνεχώς). Ο μηχανισμός διαφυγής ρυθμίζει τη μεταβίβαση ενέργειας από την κινητήριο πηγή στον απαρριθμητικό μηχανισμό (ώρες, λεπτά κ.λ.π.). Η προέλευση του πλήρους μηχανικού ρολογιού είναι άγνωστη. Πιθανολογείται ότι πρώτοι το χρησιμοποίησαν μοναχοί σε μοναστήρια. Τα πρώτα μηχανικά ωρολόγια ήταν ογκώδεις συσκευές με μηχανισμό αντιβάρων. Αυτές οι πρώιμες συσκευές δεν διέθεταν δείκτες. Ένα από τα πρώτα δημόσια ωρολόγια που σήμαινε κάθε ώρα ήταν αυτό του στο 1335 μ.Χ. και είχε μόνο ένα δείκτη. Το αρχαιότερο από αυτά στην Αγγλία είναι του καθεδρικού Ναού του Σώλσμπερι (1386 μ.Χ.) που σημαίνει τις ώρες, ενώ αυτό που εγκαταστάθηκε στη Ρουέν της Γαλλίας το 1389 μ.Χ. σήμαινε τα τέταρτα της ώρας.

Περί το 1582 μ.Χ. ο Γαλλιλαίος παρατήρησε την χαρακτηριστική χρονομετρική ιδιότητα του εκκρεμούς, μετρώντας τον χρόνο που έκαναν οι πολυέλαιοι του καθεδρικού ναού της Πίζας όταν ταλαντεύονταν. Ανακάλυψε ότι οι ταλαντώσεις τους ήταν ισόχρονες και σκέφθηκε ότι μπορούσαν να χρησιμεύσουν για την μέτρηση του χρόνου.

Την παρατήρηση αυτή αξιοποίησε ο Ολλανδός Κρίστιαν Χόυχενς από το 1656 και μετά. Ρολόγια με κίνηση αντιβάρων και βραχέα εκκρεμή αναρτώνταν σε τοίχους. Αργότερα εισήχθη το μακρό εκκρεμές δευτερολέπτων από τον Άγγλο Κλέμενζ. Τα πρώτα φορητά ρολόγια εμφανίστηκαν λίγο μετά το 1500, όταν χρησιμοποιήθηκε το ελατήριο. Μέχρι περίπου το 1580 οι μηχανισμοί των φορητών ωρολογίων κατασκευάζονταν πλήρως από σίδηρο αλλά αυτή την εποχή άρχισε η χρήση του ορειχάλκου. Η χρήση πολύτιμων λίθων άρχισε το 1704 με διαμάντια και ζαφείρια. Σήμερα χρησιμοποιούνται συνθετικοί λίθοι τα λεγόμενα «ρουμπίνια». Για την κατασκευή του αυτοκουρδιζόμενου ρολογιού εκδόθηκε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1780 στο Λονδίνο.

Όπως είναι γνωστό, τα ρολόγια υψηλής ακριβείας ονομάζονται χρονόμετρα. Η μέτρηση του χρόνου με μεγάλη ακρίβεια απαιτήθηκε αρχικώς για τον υπολογισμό του γεωγραφικού μήκους, πράγμα πολύ χρήσιμο για τους θαλασσοπόρους. Η ακρίβεια που απαιτείτο για το σκοπό αυτόν ήταν της τάξης των τριών δευτερολέπτων ημερησίως. Ο Άγγλος Τζών Χάρισον με το τέταρτο ρολόι που κατασκεύασε κατόρθωσε να φθάσει την ακρίβεια αυτή και να κερδίσει το έπαθλο των 20.000 στερλινών που προσφέρθηκε από την Βρετανική κυβέρνηση το έτος 1740. Ο κύριος σκοπός του ρολογιού αυτού ήταν ο υπολογισμός του γεωγραφικού μήκους. Τα μηχανικά ρολόγια αυτού του τύπου έφθασαν να έχουν ακρίβεια 0,1 του δευτερολέπτου ημερησίως.

Ό όρος χρονόμετρο αποδίδεται και σε ρολόγια χειρός, η ακρίβειά τους έχει ελεγχθεί σε διάφορες θέσεις και υπό διάφορες θερμοκρασίες. Η ακρίβεια τους ελέγχεται και πιστοποιείται από αστεροσκοπείο ή από άλλο εξουσιοδοτημένο ίδρυμα. Για τα ελβετικά και για άλλα ευρωπαϊκά χρονόμετρα αυτό το ίδρυμα είναι το COSC (controle officiel Suisse de Cromometre).

Το πρώτο ηλεκτρικό ωρολόγιο μπαταρίας εφευρέθηκε το 1840. Διέθετε κινητήριο μηχανισμό ελατηρίου και χρησιμοποιούσε ηλεκτρικές παλμωθήσεις για την οδήγηση των δεικτών. Η τελειοποίηση αυτού του ηλεκτρικού ρωλογίου επιτεύχθηκε το 1905 με κατάληξη το αυτοτελές ωρολόγιο μπαταρίας. Το συγχρονισμένο ηλεκτρικό ρολόι ανακαλύφθηκε το 1918 που κινείται (in step) συγχρονισμένο με την συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος, πηγής, η οποία στην Ευρώπη είναι 50 Hertz, ενώ στις Ην. Πολιτείες είναι 60 Hertz (κύκλοι το δευτερόλεπτο). Το ρολόι αυτό μπορεί να γίνει ένα ρολόι μεγάλης ακριβείας με την χρήση ενός διαπασών χορδίσματος μουσικών οργάνων.

Το φαινόμενο του πιεζοηλεκτρισμού ανακαλύφθηκε από τους αδελφούς Κιουρί το 1880 (Pierre και Paul-Jacques Curie). Ο πρώτος κρύσταλλος χαλαζία εφαρμόστηκε στην ωρολογοποιία το 1929. Ο χαλαζίας και μερικοί άλλοι κρύσταλλοι μπορεί να ταλαντώνεται σε υψηλές συχνότητες, έως 100.000 κύκλοι το δευτερόλεπτο, όταν διοχετευθεί σ' αυτόν ηλεκτρικό ρεύμα. Το ρολόι με χαλαζία έχει ακρίβεια, ένα δευτερόλεπτο κάθε δέκα χρόνια.

Τα ατομικά ρολόγια είναι συσκευές χρονομέτρησης που χρησιμοποιεί τη γνωστή ατομική συχνότητα συντονισμού ενός ατόμου της ύλης για να κρατήσουν το χρόνο. Το πρώτο πραγματικά ακριβή ατομικό ρολόι χτίστηκε το 1955 στο Εθνικό Εργαστήριο Φυσικής του Ηνωμένου Βασιλείου και βασίστηκε στο άτομο καισίου-133 το οποίο ταλαντώνεται ακριβώς 9.192.631.770 κάθε δευτερόλεπτο. Τα ατομικά ρολόγια είναι επίσης η βάση πολλών σύγχρονων εφαρμογών όπως π.χ. του GPS (Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Θέσης), μιας και κάθε δορυφόρος περιέχει ένα ατομικό ρολόι.

Το Πρωτόκολλο Δικτυακού Χρόνου (Network Time Protocol – NTP) είναι ένα πρωτόκολλο το οποίο χρησιμοποιείται για να τον συγχρονισμό της ώρας ενός υπολογιστή, εξυπηρετητή, δρομολογητή ή γενικότερα μίας δικτυακής συσκευής, με μία πηγή ώρας που λειτουργεί ως σημείο αναφοράς. Μέσω του NTP, επιτυγχάνεται συγχρονισμός ονομαστικής ακρίβειας της τάξης του χιλιοστού του δευτερολέπτου. Ένας NTP εξυπηρετητής συγχρονίζει τα ρολόγια των συσκευών που συνδέονται σε αυτόν, μέσω του πρωτοκόλλου NTP. Με τον τρόπο αυτό οι δικτυακές αυτές συσκευές έχουν κοινό χρονικό σημείο αναφοράς. Όμως σε πολλές περιπτώσεις και το ρολόι του εξυπηρετητή του ίδιου, συγχρονίζεται με άλλο ρολόι αναφοράς (κάποιου είδους ατομικού ρολογιού).

Πηγή: Φίλοι του Τεχνικού Μουσείου Θεσσαλονίκης – http://www.tmth.gr