Od swego zarania, ludzkość stykała się z potrzebą pomiaru czasu. Zanim zostały odkryte precyzyjne metody mierzenia i wynalezione urządzenia pomiarowe, ludzie mierzyli czas na podstawie obserwacji zjawisk przyrodniczych: temperatury, opadów, pływów, migracji ptaków, pozycji Słońca i Księżyca.
Wraz z rozwojem cywilizacji prymitywne metody przestały wystarczać. Rozpoczęła się epoka czasomierzy, które stały się nierozerwalnie związane z naszym życiem i funkcjonowaniem.
Jak to się zaczęło?
Pierwszym urządzeniem do pomiaru czasu był zegar słoneczny, czyli gnomon. Różne źródła podają różne miejsca jego zastosowania po raz pierwszy – Chiny (około 2500 rok p.n.e.) lub Egipt (około 2000 roku p.n.e.). Faktem jest, że w 2013 roku właśnie w Egipcie został odkryty zegar słoneczny, który po badaniach został sklasyfikowany jako najstarszy obecnie znany egzemplarz.
Jego konstrukcja i istota działania była prosta – był to pionowo ustawiony pręt, wokół którego oznaczano godziny, wskazywane przez rzucany przez niego cień. Niestety, początkowo nie były brane pod uwagę różnice kątów padania światła słonecznego w zależności od pory roku. Dopiero późniejsze wersje gnomonów uwzględniały te różnice i pomiary czasu mogły być dokładniejsze.
W III wieku p.n.e. w Babilonie został skonstruowany gnomon, któremu nadano nazwę Polos. Składał się on z półkolistej czaszy z umieszczonym w środku prętem, którego wędrujący po obrzeżu cień ukazywał pozorną wędrówkę słońca.
Rozwój zegarów słonecznych nastąpił w średniowieczu – były umieszczane w sklepieniach budynków sakralnych. W czaszy od strony południowej pozostawiano otwór, przez który wpadały promienie słoneczne. Na podłożu, na które padał punkt światła, znajdowała się podziałka, na której zmieniające swoje położenie w ciągu dnia punkt wskazywał godzinę.
Najstarszy zegar słoneczny odnaleziony w Polsce pochodzi z połowy XV wieku. Do naszych czasów zachował się również zegar słoneczny skonstruowany przez Mikołaja Kopernika. Znajduje się on na zamku w Olsztynie.
Zegary wodne i ogniowe, klepsydry
Z oczywistych powodów zegary słoneczne nie miały zastosowania po zmierzchu ani przy całkowitym zachmurzeniu. Tymczasem postęp cywilizacyjny spowodował konieczność mierzenia czasu nie tylko w ciągu dnia, dlatego dość szybko powstały nowe konstrukcje, które wykorzystywały inne dostępne źródła – wodę, ogień, a później także piasek.
Najprostszy zegar wodny był podłużnym naczyniem wypełnionym wodą, z podziałką na ściankach i otworem w dnie. Poziom wody, kapiącej z otworu, wskazywał godzinę. W wersji bardziej nowoczesnej egipski zegar wodny wyposażony był w koło zębate i zębatkę z zamontowanym pływakiem. Woda przez niewielki otwór z górnego zbiornika do dolnego, w kształcie cylindra, podnosiła pływak z zębatką, która obracała koło zębate ze wskazówką.
Zegary wodne, których konstrukcja z biegiem lat wciąż była ulepszana, stosowane były w domach aż do XVI wieku.
Zegar ogniowy był świecą z zaznaczoną podziałką. Najbardziej rozpowszechnione były w Azji, zwłaszcza w Chinach. Wynaleziono tam także… budziki ogniowe. Na nitce mocowano kawałek stali i przyczepiano w odpowiednim miejscu do świecy, ustawionej na stalowym podłożu. Przepalenie się nitki powodowało upadek metalu i stuk o podłoże. Podobnie wymyślono „wybijanie” godzin; w jednakowych odstępach wbijano w świecę gwoździe, które po stopieniu się wosku spadały, wskazując godzinę.
Na zasadzie podobnej do zegara zarówno wodnego, jak i ogniowego, funkcjonowały zegary oliwne. W naczyniu z oliwą znajdowała się podziałka, która wskazywała poziom spalanej oliwy i na tej podstawie odczytywano czas.
Klepsydrę skonstruowano około 1500 lat p.n.e. Konstrukcja ta w zasadzie nie zmieniła się do dziś. Dawniej klepsydry były w użyciu w szkołach i salach sądowych – odmierzały kwadrans, pół godziny i godzinę. Niestety nie udało się opracować mechanizmu, który odwracałby klepsydrę po przesypaniu piasku z górnego pojemnika do dolnego.
Z pewnością znacznie ograniczało to zastosowanie tego czasomierza, aczkolwiek jego mniejsze konstrukcje przetrwały do czasów współczesnych. W niektórych domach do dziś zachowały się niewielkie, na ogół pamiątkowe klepsydry, przeznaczone najczęściej do pomiaru czasu gotowania np. jajek na miękko albo trzymania kompresu.
Zegar wahadłowy i z kukułką
Ten rodzaj zegara jest najbardziej spektakularnym praktycznym zastosowaniem prawa ruchu wahadłowego Galileusza, który opisał zjawisko izochronizmu (stałość okresu wahań). Zegar wahadłowy został zbudowany w II połowie XVII wieku przez holenderskiego matematyka i fizyka Christiaana Huygensa. Współczesne zegary wahadłowe wspomagane są zwykle przez napęd elektryczny. Produkowane są przeważnie jako ozdoby gabinetów i salonów w stylu retro bądź designerskim.
Zegar z kukułką działa na zasadzie mechanicznego napędzania żeliwnymi ciężarkami, które zawieszone są na łańcuchu owiniętym wokół wału. W dawnych polskich domach ciężarki miały kształt szyszek, które należało podciągać, kiedy rozwijany łańcuch zbliżał się do podłogi – w ten sposób „nakręcano” zegary. Co godzinę, w okienku umieszczonym pod spadzistym daszkiem, otwierały się drzwiczki, w których ukazywał się mniej lub bardziej ozdobnie wykonany z drewna ptaszek i rozlegało się kukanie. Takie zegary gdzieniegdzie przetrwały do dziś.
O dawnych czasomierzach w przestrzeni publicznej
Wraz z rozwojem techniki udoskonalały się także zegary, które na przełomie średniowiecza i renesansu zaczęły pojawiać się w przestrzeni publicznej. Do dziś można podziwiać najsłynniejsze na świecie wieże z czynnymi zegarami, m.in. Spasskaya w Moskwie z zegarem z końca XVI wieku, jedną z wież północnych Pałacu Westminsterskiego z remontowanym obecnie Big Benem, 47-metrową wieżę Clock Tower w Hongkongu czy Zytglogge w stolicy Szwajcarii – Bernie.
Legenda głosi, że bicie Zytglogge zainspirowało w 1905 roku berneńskiego urzędnika, Alberta Einsteina, do sformułowania szczególnej teorii względności. Dziś wieża wraz z potężnym dzwonem i zegarami wpisana jest na listę światowego dziedzictwa UNESCO.
Autor: Katarzyna Zgorzelska, w konsultacji z Małgorzatą Słomą, TEB Edukacja
