نبذة تعريفية عن جهاز “الساعة” المستخدم في قياس الزمن ومدى تطورها

1999 موسوعة الكويت العلمية الجزء العاشر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

جهاز الساعة تطور الساعة عبر الزمن أدوات المخطوطات والكتب النادرة

الساعَةُ هي جهازٌ لقياس الزَّمَنِ ولكيْ نقيسَ زمناً ما نحتاجُ إلى تحديدِ وَحدةِ الزمنِ، ثم نقومُ بِعَدِّ هذهِ الوَحداتِ لنحصلَ على الزمنِ المطلوبِ.

فمثلاً اصطُلِحَ سابقاً على أنَّ دوران الأرضِ حول نفسها دورةً كاملةً يتم في زمنٍ مقدارهُ يومٌ واحدٌ وبذلكَ تَحدّدتْ وحدةُ للزمنِ، ثمَّ بعدَ ذلكَ يتمُّ عدُّ الأيامِ.

ونظراً لأنَّ وَحدةَ اليوم وحدةٌ كبيرةٌ فقدِ اتُّفقِ على تقسيمِها إلى وَحداتٍ أصغر، وهي: الساعةُ والدقيقةُ والثانيِةُ. ومـن ثمَّ ظهــرتْ الحاجة إلى جهازٍ لقياسِ هذهِ الأزمنةِ الصغيرةِ.

 

وفكرةُ الساعةِ (الجهازِ) هي أَنّها تتكوَّنُ من جزأَيْنِ أساسيينِ: أحدهما يُحَدِّدُ الفترةَ الزمنيةَ المتكرّرَةَ، والاخرُ يحدِّدُ عددَ هذهِ الفتراتِ لحسابِ الزمن.

ففي الساعَةِ ذاتِ البندولِ يقومُ البندولُ بالتحكّمِ في زمنِ التردُّدِ، بينما تقومُ التروسُ والعقاربُ والقرصُ المدرَّج وشاكوشُ الساعة بعمليةِ العدِّ وإظهارِ التوقيتِ.

وهناكّ نوعٌ قديمٌ آخرَ يُسَمَّى «الساعةَ الرَّمليَّةَ، التي تَتَكَوَّنُ من إناءٍ ذي تجويفين متصَلينِ بفتحةٍ ضيقةٍ، يحتوي على كميةٍ مناسبةً منَ الرَّملِ، وتُصمَّمُ الساعةُ ويُختارُ نوعُ الرملِ المناسب لضيقِ فتحتها، ثم تتِمُّ مُعايَرتُها على ساعةٍ أخرى.

 

ويرجعُ تاريخُ الساعةِ الميكانيكيةِ إلى القرنِ الرابعَ عشرَ أو قبلَ ذلكَ. ولكنَّ التحديدَ الدقيقَ للزمنِ بدأَ عندما اكتشفَ جاليليو في عام 1583 أنَّ زمنَ ذبذبَةِ البندولِ لا يعتمدُ على سَعةِ الحركةِ وإنَّما يعتمدُ على طولِ البندولِ، وبذلِكَ يمكنُ صنعُ بندولٍ تكونُ زمنُ ذبذبتهِ ثانيةً واحدةً.

وظلَّ تركيبُ الساعةِ في تطورٍ مستمرٍ حتى تمَّ التوصُّلُ إلى جهازٍ يتكوَّنُ من عجلةِ اتِّزانٍ (رقّاصٍ) تتذبذبُ ويتحكَّمُ فيها زُنْبركٌّ شَعريٌّ. ويعادُ لَفُّ الزنبركِ كُلَّما استُنفدت طاقةُ العجلةِ. وكانً ذلكَ في نهايةِ القرنِ السابعَ عشرَ.

وفي بدايةِ القرنِ الثامنَ عشرَ تمَّ بناءُ ساعاتِ البندولِ وكذلكَ ساعاتِ الزنبركِ الشَّعريِّ، ولكنَّ دقَّةَ التَّصنيعِ لم تكنْ عاليةً إذ كانَ هناكَ دائماً نسبةُ خطأٍ في تحديد الوقتِ.

 

ولكن في عام 1930 وصلَ مدى الدقّةِ في تصنيع تلك الساعاتِ حداً بحيثُ كانَ الخطأُ في التوقيت هو 0,002 ثانية في اليوم أي بنسبة 2 من المليون في المئة.

وبعدَ ذلكَ ظهرت الساعَةُ الإلكترونيَّةُ وساعةُ بلّورة الكوارتز. وفي الأولى يوجدُ متذبذبٌ يصدُر عنهُ حتى 100000 ذبذبةٍ في الثانيةِ الواحدةِ، ويُطلقُ نبضةً كلَّ ثانيةٍ.

وإذا احتوتِ الساعةُ الإلكترونيةُ على متذبذبٍ مصنوعٍ مِن بلّورَةِ الكوارتزِ يتمُّ استخدامُ ظاهرةِ تحويل الضغط على البلورةِ إلى كَهرَباءٍ، ويصبحُ الخطأُ في التوقيتِ واحداً على مئة بليون. وهذه هي ساعاتُ «الكوارتز» الشائِعةُ في هذهِ الأيامِ.

 

وهناكَ أنواعٌ أخرى من الساعاتِ التي توضَعُ كنماذِجَ في المتاحِفِ العلميةِ مثلَ الساعةِ الذريّةِ وساعةِ ميزرِ الأمونيا وساعة شعاعِ السيزيوم وساعةِ ميزرِ الهيدروجين وساعةِ الروبيديومِ، وكلّها تعتمدُ على نوعِ المتذبذبِ. وقد ارتفعت درجةُ الدقَّةِ بحيثُ وصلَ الخطأُ إلى واحدٍ على عشرةِ آلافِ بليونٍ.

وفي المسابقاتِ الرياضيّةِ يحتاجُ الأمرُ إلى حسابِ الزمن الذي يقطعُ فيه المُتسابقُ مسافةً معيَّنةَ مثلَ مسابقاتِ السباحةِ والعدوِ.

فيُستخدمُ لهذا الغرض ساعةُ إيقافٍ وهي تماثلُ الساعةَ العاديّةَ إلاّ أنّها تبدأُ حسابَ الزَّمنِ عند الضغطِ على ترسٍ بها ثمَ تقفُ عن الدوران عندَ الضغطِ على نفسِ الترسِ أو ترسٍ آخرَ.

 

وتُستخدمُ ساعةُ الإيقافِ في اللّعباتِ الجماعيةِ ذات الزمن المحددِ، مثل لعبة كرةِ القدم وكرةِ السلَّةِ وكرةِ اليدِ والكرةِ الطائرةِ والركضِ إلى مسافاتٍ محدَّدة، وهكذا.

 وقد تقدمتْ صِناعَةُ هذهِ الساعاتِ لرفعِ درجةِ الدقّةِ باستخدام الأجهزةِ الإلكترونيَّةِ حتّى أصبحَ تحديدُ الزمنِ في السباحةِ والعدوِ يتمُّ لأقربِ 0,01 من الثانية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]