Istoria ceasurilor

Timpul .
     Timpul, o temă centrală în viaţa modernă, are pentru cea mai mare parte a istoriei umane relevanţa unui termen foarte imprecis. Zilele săptămânii sunt uşor de recunoscut şi înregistrat deşi un calendar precis pentru un an este greu de realizat. Timpul înainte de masă este uşor diferit de după-amiază, prin aceea ca soarele străluceşte, şi poziţia soarelui în peisaj poate dezvălui aproximativ, cât de mult din zi a trecut. Prin contrast, intervale mai mici de timp - ore, minute şi secunde - până în ultimele secole sau considerat ca nu pot fi determinate şi care pentru vremurile respective oricum erau nenecesare.
Cadranul solar şi ceasul cu apă : din mileniul 2 i.Hr.
   Mişcarea soarelui pe cer face posibilă o estimare simplă a trecerii timpului, din lungimea şi poziţia umbrei lăsate de un băţ vertical. (De asemenea,se pot face calcule mai elaborate, ca şi în încercarea de a măsura lumea, a lui Erathosthenes (a se vedea Erathosthenes şi cămilele). Dacă marcăm poziţia umbrei în anumite momente ale zilei, atunci aceste momente pot fi determinate într-un mod coerent.
   Rezultatul este cadranul solar. Un exemplu egiptean supravieţuieşte încă din anul 800 î.Hr., dar principiul este cu siguranţă familiar pentru astronomi chiar mult mai devreme. Cu toate acestea, este dificil de măsurat trecerea timpului tocmai pe un cadran solar, deoarece calea soarelui pe cerul se schimbă odata cu anotimpurile. Încercările timpurii de prezicere a trecerii timpului se bazează pe un principiu diferit.
   Ceasul de apă, cunoscut în lumea greacă drept clepsidra, a fost o încercare de a măsura trecerea timpului prin cantitatea de apă care se scurge dintr-un rezervor. Aceasta ar fi o metoda sigură în cazul în care debitul de apă ar putea fi perfect controlat. În practică, aceasta nu se poate. Clepsidra are o istorie onorabilă, probabil, încă din 1400 î.Hr. în Egipt, prin Grecia , Roma , lumea arabă şi China, şi chiar până în secolul al 16-lea în Europa. Dar este mai mult de o jucărie decât un ceas.
   Clepsidra modernă(sic), foloseşte nisip pe acelaşi principiu, şi are o carieră şi mai îndelungată. Este un "must have" standard la amvoanele din secolul 18 în Marea Britanie, asigurând durata predicii egală cu timpul necesar curgerii nisipului dintr-o parte în alta. Într-o formă redusă poate fi încă găsită în calendarul ou. Probabil va miraţi aşa cum la început m-am mirat şi eu, este acea clepsidra micuţa pe care o putem găsi pe la magazinele de artizanat si  a cărui nisip curge în aproximativ cinci minute,motiv pentru care poate fi folosita la masurarea timpului necesar fierberii unui ou. :)
Un turn "cu ceas" în China: 1094 d. Hr. 
   După şase ani de muncă , un călugăr budist pe nume Su Song finalizează construcţia turnului înalt de vreo treizeci de metri , care este proiectat pentru a dezvălui mişcarea stelelor , si orele zilei. Figurinele ieşeau pe uşi şi loveau clopotele pentru a însemna orele. Puterea vine de la o roată de apă care ocupă partea de jos a turnului. Su Song a proiectat un dispozitiv care umple roata de apă într- o perioadă care dureaza un sfert de oră, când greutatea apei (acumulate în vasele de pe janta) este suficientă pentru  rotirea mecanismului. Roata transmite mişcarea mecanismului din turn care se roteste in punctul de staţionare următor într-un ciclu continuu.
   Acest dispozitiv (care în turnul lui Su Song trebuie să se fi simtit ca un cutremur minor de fiecare dată când bascularea apei roteste mecanismul din turn ) este un exemplu timpuriu de mecanism de evadare; un concept esenţial pentru un ceas mecanic. În orice tip de ceas, puterea trebuie să fie transmisa mecanismului prin izbucniri intermitente care să poata fi precis reglementate. Raţionalizarea(fractionarea) puterii formeaza funcţia de evadare. Primului ceas mecanic a trebuit sa aştepte încă doua sute de ani pâna la apariţia unei versiuni de încredere a mecanismului de evadare, versiune dezvoltata în Europa secolului al XIII-lea.
   Turnul lui Su Song desi a fost gata la timp pentru inspecţia împăratului în anul 1094 ,a fost distrus la scurta vreme după aceasta de catre jefuitorii barbari din nord.
Ceasornicul în Europa . secolele XIII-XIV.
   Europa spre sfârsitul Evului Mediu este preocupata de a găsi o metoda de măsurare a timpului.Scopul de bază este atât astronomic (pentru a urmari mişcarea corpurilor cereşti), cat mai ales de a face o masurare a timpului care sa fie acceptata de toată lumea. Un manual de astronomie scris de Robert englezul în 1271 spune că ceasornicarii încearcă să facă un disc care va face o rotaţie completă în fiecare zi ,dar că nu pot perfecţiona total munca lor . Ceea ce  împiedică chiar de la început perfecţionarea muncii lor este lipsa unui mecanism de evadare;. Dar o versiune practică a acestuia va apărea la doar câţiva ani mai târziu.
  Un mecanism de evadare este inventat în anul 1275. Procesul permite unei roţi dinţate să înainteze cu un dinte odată, prin succesiva blocare a unui dinte la un moment dat, prin intermediul unei tije verticale care oscilează înainte si înapoi.  Viteza de oscilaţie este reglementată de o bară orizontală (cunoscută sub numele de_ foliot) ataşată în partea de sus tijei(verge).Perioada de oscilaţie este determinată  de legănarea tijei foliot atasate in capătul axei si se poate regla mutând greutaţile aflate pe fiecare parte a celor doua braţe.
   Funcţia de foliot este aceeaşi ca cea a pendulului în ceasurile moderne dar este mai puţin eficientă deoarece gravitaţia nu o ajuta sa oscileze. O greutate prea mare este necesară pentru un porni un asemenea ceas implicând mecanisme masive şi frecări mari.
   Cu toate acestea, foliot lucrează la un grad acceptabil de eroare (un ceas în Evul Mediu este considerat un cronometru bun dacă pierde sau câştigă doar un sfert de oră pe zi. O versiune mai elaborată este construită între 1348 şi 1364 în Padova de către Giovanni de 'Dondi, un profesor universitar de astronomie care face o descriere detaliată a ceasului său. Un manuscris din secolul 14 are prima ilustrare a unui mecanism de ceas cu sistemul său de evadare .

   La nivel mondial, cele mai vechi trei ceasuri care au rezistat timpului datează din ultimii ani ai secolului XIV.Ceasul celebru din Catedrala Salisbury, instalat în 1386 functionează încă şi astăzi, cu mecanismul original. Acesta nu are cadran, fiind conceput doar pentru a anunţa ora. Baterea(dangăt) este funcţia principală a tuturor ceasurilor timpurii (cuvântul "ceas" având legături cu Cloche francez, însemnând "clopot").
   În 1389 un mare ceas este instalat deasupra unui pod peste o stradă din Rouen. Aceasta rămâne una din atracţiile faimoase ale oraşului,ulterior adaugându-i-se un cadran aurit ,iar mecanismul verge&foliot a fost schimbat cu un pendul în 1713. Distincţia istorică a ceasului din Rouen consta în faptul că este primul mecanism proiectat pentru a anunţa sferturile de oră.
   În 1392 episcopul de Wells instalează un ceas în catedrala sa, după ce a fost anterior în Salisbury, si se pare ca acelaşi inginer a construit si acest ceas.Spre deosebire de ceasul din Rouen ,acesta nu anunţa doar sferturile de ora, având instalat şi un mecanism mai elaborat de sunet, precum şi un cadran care arăta mişcarea corpurilor astronomice.
   Cu mecanism de evadare,angrenaje de sunet şi cadran ,ceasurile capătă forma primară din care vor evolua spre înfăţişarea familiară de astăzi.Orele,minutele şi secundele, dau o nouă percepţie omenirii asupra curgerii timpului.

Ceasurile domestice: secolul al-XV-lea d. Hr.
   După succesul ceasurilor de catedrala din Europa sfârşitului de secol al-XIV-lea, introducerea feţei ceasului(cadran) în locuri cum ar fi catedrala din Wells, regii şi nobilii au dorit această tehnologie impresionantă în castelele lor.Primele ceasuri domestice ale începutului de secol XV,sunt versiuni mai mici ale ceasurilor din catedrale,alimentate de greutăţi atârnate,folosind ca regulator mecanismul de evadare verge&foliot,aratând curgerea timpului cu ajutorul unui singur ac orar pe cadranul împărţit în 12 ore.Cu puţin timp înainte de mijlocul secolului al-XV-lea începe dezvoltarea unui nou sistem de asigurare a puterii de transmisie în interiorul unui ceas: în forma de arc spiralat.
   Primul ceas condus cu arc care a rezistat timpului datează de la aproximativ 1450 si se afla în prezent la Muzeul de Ştiinţe din Londra. Până în acel moment făuritorii de ceasuri nu numai că au descoperit cum sa transmită puterea de la mecanismul cu resort spiralat dar au elaborat de asemenea si o soluţie simplă, dar eficientă la problema inerentă prin care un resort spiralat sa îşi piardă în mod constant puterea pe masura ce se desfăşoară (derulează).Soluţia la aceasta este fuzeta,.Fuzeta este un con care poartă o spirală de caneluri pe suprafaţa sa si face parte din axul motor al roţilor din mecanismul ceasului.Puterea este asigurată de intestine de animale infăsurate pe tambur de la baza spre vârf  în jurul fuzetei. Acesta se află pe partea cea mai subţire de conului atunci când este complet încordată şi ajunge la circumferinţa mai largă pe masura ce se eliberează din tensiune prin rotirea mecanismului.
   Aceste două dispozitive au eliminat necesitatea folosiriii de greutăţi, facând posibilă construcţia ceasurilor care stau pe mese, a ceasurilor care pot fi luate dintr-o cameră în alta sau chiar să însoţească un călător într-un vagon si apariţia ulterioară a ceasurilor de buzunar.

Ceasurile: sec.XVI-XVII d. Hr.
   Primele ceasuri sunt realizate în Nürnberg începînd cu anul 1500. Sunt obiecte sferice metalice de aproximativ opt centimetri în diametru concepute să stea atârnate de o panglică la gât, Ele derivă din cutiile de metal similare utilizate pentru farduri,leacuri, sau ierburi aromatice care să protejeze purtătorul împotriva bolilor sau mirosurilor neplăcute.
   Ceasornicarii au îngrămădit în aceste cutii mecanismele primitive purtătoare de ac orar pe un cadran împărţit în 12 ore.Acestea erau purtate mai mult ca accesoriu vestimentar sau bijuterie decât în scopul precis de măsurare a timpului. Cele mai bune dintre ele fiind rafinat decorate si smalţuite.Aceste cutii sferice vor evolua spre sfarşitul secolului XVII către ceasurile de buzunar mai subţiri datorită lui Christiaan Huygens, fizician olandez ,care a adus două contribuţii majore în măsurarea timpului ; pendulul, si apoi arcul balansier.

Primul ceas cu pendul: 1656-1657 d.Hr.
   Christiaan Huygens petrece Crăciunul la Haga în 1656, construind un model de ceas pe un principiu nou. Principiul în sine a fost observat de către Galilei în mod empiric, ca urmare a studierii legănării unei lămpi încoace şi încolo în catedrala, atunci când el era student în Pisa.Galileo mai târziu dovedeşte experimental că un obiect care se leagănă suspendat are aceeaşi durată de timp pentru a parcurge aceeaşi distanţă pentru a finaliza un ciclu complet.Aceasta sugerează că un pendul ar fi util în construcţia ceasurilor, dar nimeni nu a ştiut cum să aplice asta până la punerea în practică în modelul lui Huygens.
   Un meşter din Haga face primul ceas pe acest principiu pentru Huygens în 1657, iar în Anglia, ideea este preluată cu mare entuziasm . Prin anul 1600 ceasornicarii din Londra au dezvoltat deja forma caracteristică prin care face cea mai bună utilizare a noului mecanism - astfel apare primul ceas cu cutie înalta, cunoscut mai ales sub denumirea de "grandfather clock", în româneşte "ceasul lui bunicul".

Ceasul de buzunar: 1675 d.Hr.
   Nouăsprezece ani după ce realizase primul ceas cu pendul, Huygens inventează un nou dispozitiv egal ca importanţă în dezvoltarea ulterioară a ceasurilor. Acesta este spirala de echilibru, cunoscută deasemenea sub numele de balansier ( invenţie susţinută în mod neconvingător si de către Robert Hooke). Aceste arcuri plate foarte fin rulate,controlează viteza de oscilaţie a balansierului. Pentru prima dată devine posibil să se facă un ceas care este destul de precis şi subţire.Ambele elemente sunt importante pentru domnii sobri din secolul al XVII-lea,care sunt mai puţin înclinaţi decât strămoşii lor să poarte bijuterii în jurul gâtului. Un ceas care sa măsoare timpul şi apoi sa alunece în buzunarul vestei este ceea ce ei aveau nevoie.
   Thomas Tompion, cel mai mare de ceasornicar englez, este dintre primii care aplică cu succes balansierul la ceasurile de buzunar (iar atelierul său produce mai mult de 6000 de bucăţi în timpul vieţii sale). Precizia noilor ceasuri face necesară o nouă completare pe fata ceasurilor.Al doilea ac.Minutarul.
   Faţa familiară astăzi ,cu doua ace care au axa de rotaţie concentrică si un singur cadran a fost considerată la început confuză.Sau experimentat si alte câteva aranjamente ale acelor, dar în final forma de început a fost larg acceptată.

Cronometrul: d. Hr. 1714-1766
...în curând !