Ora exacta, din antichitate la ceasul atomic. Repere istorice

Primele instrumente de masurare a timpului, despre care se stie, apartin Egiptului Antic, din anul 1500 I.Hr. La inceputurile orei exacte, acestea foloseau miscarea soarelui, a stelelor, dar si curgerea apei sau a nisipului.

De-a lungul veacurilor aceste instrumente au evoluat, alcatuirea lor crescand in complexitate, astfel incat in zilele noastre se discuta deja despre ceasul atomic, ce are o precizie de o secundă la nouă milioane de ani

Ceasurile de acest tip folosesc atomi pentru a putea calcula ora exacta. In aceste ceasuri, durata unei secunde este determinată de frecvenţa undelor de lumină emanate de anumiţi atomi. Metoda este folosita in contextul in care această frecvenţă este constantă de-a lungul Universului.

Repere istorice legate de masurarea timpului

Romania

Primul instrument de masurare a timpului, descoperit pe teritoriul Romaniei, se afla in muzeul de la Ulpia Traiana Sarmizegetusa. Romanii distingeau la inceput limitele zilei si ale noptii prin alternarea luminii si a intunericului. Astfel, ziua cuprindea intervalul rasarit-apus, iar noaptea intervalul invers.

International

In poemul epic Enuma Eliș babilonienii prezentau un model de calendar alcătuit din 12 luni de câte 30 de zile.

In anii 3000 î.Hr., sumerienii iau ca reper perioadele de repetiție a fluxurilor și refluxurilor. Aceștia introduc și calendarul lunar prin 2000 î.Hr.

Începând cu 700 î.Hr., asirienii încep să utilizeze calendarul lunar.

La nivelul anului 2100 î.Hr. egiptenii au împărțit ziua în 12 unități mai mici. Ulterior, acestia inventeaza ceasuri solare. Pe o suprafață  în formă de cerc se înfigea în centru un stilum, a cărui umbră indica mișcarea soarelui. Deși erau destul de precise, ceasurile solare deveneau inutile noaptea sau în zilele noroase. Ulterior, egiptenii au mai dezvoltat sisteme de măsurare a timpului bazate pe mecanisme cu apă sau urmărirea mișcării stelelor.

In secolul al VIII-lea î.Hr., regele iudeu Ahas construiește un obelisc solar, iar in anul 600 î.Hr., regele iudeu Ezechia utilizează un ceas solar cu refracție.

În China antică, utilizarea ceasurilor solare este atestată pentru prima dată în 2679 î.Hr. În perioada dinastiei Shang, clepsidrele apar și aici, probabil aduse din Mesopotamia.

In Grecia antică, ceasurile cu apă (clepsidrele) erau utilizate încă din 500 î.Hr., lucru atestat de Platon, căruia i se atribuie confecționarea unui astfel de ceas deșteptător, realizat cam prin 380 î.Hr. Niște bile de plumb care pluteau într-un vas cilindric, după golirea uniormă a acestuia în timpul nopții, cădeau pe un platou de cupru, iar zgomotul rezultat trezea dimineața discipolii Academiei platonice. Un alt deșteptător mai evoluat avea mecanismul acționat de curgerea apei care în final producea intrarea sub presiune a aerului într-un fluier. Tot în această perioadă, Aristotel utilizează astrolabul pentru măsurarea timpului.

Ctesibius din Alexandria realizează cam prin 150 î.Hr. un ceas automat cu un sistem complicat de roți dințate.

Andronicus din Cirus a construit un turn al vânturilor (în greacă: horologion) în Atena în jurul anului 50 î.Hr. Acesta conținea un ceas solar (gnomon), unul hidraulic și un indicator al punctelor cardinale.

Grecii au îmbunătățit performanța clepsidrelor și ceasurilor cu mecanism. Printre marii inventatori și constructori ai epocii amintim: Ctesibius, Heron din Alexandria, Arhimede, Anaximandru.

Astronomul grec Teodosiu din Bitinia construiește un ceas solar despre care a fost considerat cel mai precis din lume, dar care nu a supraviețuit timpului.

Prin 263 î.Hr., generalul roman Lucius Papirius Cursor descrie unul dintre primele ceasuri solare publice de la Roma.

În timpul împăratului Augustus, romanii construiesc cel mai mare ceas solar realizat vreodată.

În China se construiesc ceasuri bazate pe viteza de ardere. De niste bețigașe din lemn etalonate erau legate, cu fire de mătase, biluțe metalice. Rând pe rând, firele ardeau, lăsând sa cadă, la inter­vale regu­late de timp, micile sfere de metal într-un recipient. Shen Kuo descrie un ceas cu apă care conținea dispozitive compensatoare care uniformizau scurgerea apei. Yi Xing realizează în 725 unul dintre primele orologii din lume. Mecanismul prezenta și deplasarea aparentă a Soarelui și a Lunii. În 1090, învățatul Su Song realizează un ceas hidraulic și astronomic, prevăzut cu un mecanism complex.

Al-Jazari construiește in 1206 o serie de tipuri de ceasuri: cu greutăți, cu lumânare, cu apă și care să conțină diverse ornamente: animale, clădiri etc. Cel mai valoros este ceasul-castel, care nu numai că indica timpul dar conținea și o serie de alte indicații auxiliare ca: poziția Soarelui, Lunii, stelelor.

În 507 d.Hr., la cererea lui Theodoric cel Mare, Boethius construiește un ceas solar și unul acvatic.

Metoda bețișoarelor combustibile, utilizată în Orient, este aplicată și de Alfred cel Mare. O serie de lumânări gradate marcau prin ardere trecerea timpului, astfel că regele englez stabilea momentele pentru rugăciuni.

În jurul anului 994, Gerbert d’Aurillac realizează la Magdeburg un ceas solar prevăzut și cu diverse indicații astronomice.În 1170, este atestată la Köln breasla fabricanților de ceasuri hidraulice. În Spania lui Alfons cel Înțelept a fost inventat orologiul cu mercur, iar în Anglia de la sfârșitul secolului al XIII-lea apare așa-numita clepsidră de la Dover.

Primul orologiu mecanic din Europa este atestat în 1283, fiind amplasat în turnul mănăstirii din Dunstable. Cel mai vechi turn cu ceas din Anglia este cel de la catedrala din Exeter, fiind pus în funcțiune în 1284.

În jurul lui 1300, în Florența este realizat primul ceas public cu mecanism.

Începând cu secolul al XIV-lea, se construiesc tot mai multe ceasuri cu roți dințate și balansier, acționate de greutăți. Sunt amplasate orologii la turnurile bisericilor și catedralelor din: Erfurt, Augsburg, Milano, Norwich, Londra, Wroclaw, Wurzburg, Magdeburg.

Introducerea pendulului (atribuită lui Christian Huygens în 1656,[11] care aplică legea izocronismului oscilațiilor pendulului observată de Galilei) și a balansierului în a doua jumătate a secolului al XVII-lea mărește precizia ceasurilor și deschide epoca orologeriei. Regulatorul cu ancoră, inventat de Robert Hooke în jurul anului 1660, are același efect de acuratețe asupra ceasurilor cu pendulă.

Primele ceasuri automatice sunt realizate de Adrien Philippe în 1863.

La început, ceasurile cu arc nu aveau precizie. Când arcul era încordat la maximum, viteza de rotație a mecanismului era mare, ca apoi să scadă treptat. În perioada 1674-75, Christian Huygens introduce o inovație care avea să înlăture acest inconvenient: balansierul cu arc. Acesta oscila asemeni unui pendul, astfel că energia acumulată în arcul principal al ceasului era eliberată treptat.

Dezvoltarea electronicii a condus la realizarea unor oscilatori foarte stabili cum sunt cei având la bază cristalul de cuarț și astfel au aparut ceasurile electronice. Primul ceas cu cuarț este realizat în 1927 de către Warren Marrison și J.W. Horton.