Curiozitati despre masurarea timpului

Oamenii au fost interesați de măsurarea timpului de o perioadă relativ scurtă în istoria noastră lungă. Dorința de a sincroniza activitățile noastre au venit cu aproximativ 5000 sau 6.000 de ani în urmă când strămoșii noștri nomazi au început să se stabilească și să construiască civilizații. Înainte de asta, timpul a fost împărțit doar în zi și noapte, cu zile luminoase pentru vânătoare și de lucru și nopțile întunecate pentru dormit. Dar, cum oamenii au început să simtă nevoia să își coordoneze acțiunile, pentru a fi prompți la adunări publice aveau nevoie de un sistem unificat de măsurare a timpului.

Desigur, oamenii de știință vă vor spune că ne amăgim dacă noi credem că stăpânim într-adevăr noțiunea timpului. Albert Einstein spunea "distincția între trecut, prezent și viitor este doar o iluzie care persistă cu încăpățânare". Plimbările sale de zi cu zi pe lângă Turnul cu Ceas din Berna, Elveția, i-au dat unele idei de natură să schimbe lumea cu privire la felul în care vom vedea timpul mai târziu.

Dacă timpul este real sau nu, măsurarea timpului a devenit vital pentru viața noastră. De-a lungul secolelor, oamenii au venit cu unele metode creative de măsurare a timpului, de la ceasuri solare până la ceasurile atomice cu cesiu de astăzi.
La început, străbunii au apelat la natură pentru măsurarea timpului. Oamenii au început să urmărească mișcarea soarelui pe cer și apoi au început să folosească obiecte pentru a măsura progresul său. Egiptenii par a fi prima civilizație care a făcut o știință din măsurarea timpului. Ei au construit obeliscuri în jurul anului 3500 î.Hr. și le-au pus în locuri strategice, unde proiectau umbre. La început, aceste obeliscuri doar permiteau egiptenilor să știe atunci când era amiaza, dar mai târziu ei au împărțit timpul în subdiviziuni suplimentare.

Două mii de ani mai târziu, egiptenii au dezvoltat primele cadrane solare care au fost împărțite în 10 părți cu două ore de seara. Un cadran solar funcționează prin urmărirea mișcării soarelui. O lamă proiectează o umbră care indică spre un număr marcat pe fata cadranului, un fel de ceas controlat manual. La mijlocul zilei, cineva trebuia să rotească aceste ceasuri solare la 180 de grade pentru a măsura orele după-amiezii. Desigur, un cadran solar antic nu putea să arate timpul pe o zi noroasă sau pe timp de noapte. Acestea erau, de asemenea, inexacte, deoarece soarele este la unghiuri diferite în perioade diferite ale anului; orele erau mai lungi sau mai scurte, în funcție de anotimp. Totuși, un cadran solar a fost mai bine decât nimic, și până în anul 30 î.Hr. mai mult de 30 de tipuri diferite au fost utilizate în Grecia, Italia și Asia Mică. Chiar și astăzi, soarele este la baza sistemului nostru de măsurare a timpului, înființând fusuri orare care înconjoară planeta pentru a imita rotația Pământului în jurul Soarelui.

Stelele

Prietenii noștri obsedați de timp, egiptenii antici, par să fi dezvoltat prima metodă de a măsura timpul noaptea prin inventarea primul instrument astronomic, merkhet, în jurul anul 600  î.Hr. Un merkhet este o sfoară cu o greutate la capăt utilizată pentru a măsura o linie dreaptă, mai mult ca un fir cu plumb utilizat de un tâmplar din ziua de azi. Astronomii egipteni aliniau două instrumente merkhet cu Steaua Nordului și foloseau aceasta pentru a marca o linie nord-sud, sau meridian ceresc, pe cerul de noapte. Timpul era contorizat după cum anumite stele treceau acea linie.

Stelele pot fi folosite, de asemenea, nu doar pentru a marca trecerea orelor, ci și a zilelor. Măsurarea rotației Pământului se numește timp sideral. Atunci când un anumit punct imaginar printre stele traversează un meridian ceresc, aceasta se numește prânz sideral. Perioada de timp de la un prânz sideral la altul este numită zi siderală.

Clepsidra

Orice copil mic, care a văzut "Vrăjitorul din Oz" cunoaște puterea acestui instrument de cronometrare a timpului. Cine nu a fost speriat când Wicked Witch din Vest a întors clepsidra și a spus Dorothyei că are doar o oră să trăiască? Fanii telenovelelor sunt familiarizați cu aceasta, de asemenea, datorită faimoasei serii: "Ca nisipurile prin clepsidră, așa sunt zilele vieții noastre".

Clepsidra datează de câteva secole. Este formată din 2 bulbi de sticlă - unul în capătul celuilalt - cu o deschidere îngustă între ele. Nisipul se scurge din bulbul de sus în cel de jos atunci când clepsidra este umplută. Când bulbul de sus se golește, timpul expiră, dar aceasta nu este neapărat o oră.

În ciuda numelui său, o clepsidră poate fi construită pentru a măsura aproape orice perioadă scurtă de timp, prin modificarea mărimii deschiderii dintre bulbi sau prin schimbarea cantității de nisip din sticlă. Oamenii bogați le utilizau pentru a afișa cu mândrie clepsidre mari ornate, dar clepsidrele nu au fost limitate la cei bogați. Bunica ta a avut, probabil, o mică clepsidră proprie care a ajutat-o să fiarbă bunicului oul perfect în trei minute.

Ceasuri de apă

Ceasurile de apă, cunoscute sub numele de clepsydras - din limba greacă "hoț de apă" - au fost printre primele dispozitive care nu au utilizat soarele sau stelele pentru a calcula timpul, ceea ce înseamnă că ar putea fi utilizate în orice moment al zilei. Ceasurile de apă funcționează prin măsurarea apei care picură de la un bazin la altul. Ele au fost inventate în Egipt, dar utilizarea lor a fost răspândită în întreaga lume antică și oameni din unele țări au avut încă ceasuri de apă și în secolul 20. Grecii antici și romanii au construit turnuri impresionante pentru a adăposti ceasurile lor de apă, iar în China ceasurile de apă au fost numite "Lou" și de multe ori erau fabricate din bronz. Cu toate acestea, deși ceasurile de apă erau structuri impozante, acestea nu erau foarte exacte.

Ceasuri mecanice

În Europa în timpul anilor 1300, spiritele inventive au început să facă ceasuri mecanice, care funcționau pe baza unui sistem de greutăți și arcuri. Aceste prime ceasuri nu au avut brațe sau cadran - un clopot suna la fiecare oră. De fapt, cuvântul "ceas" vine din limba franceză "Cloche" sau "clopot". Aceste ceasuri uriașe au fost instalate în biserici sau mănăstiri să anunțe rugăciuni și servicii. Nu după mult timp au început să apară ceasuri cu brațe care indicau ora și mai târziu, odată ce pendulul a fost îmbunătățit, au fost adăugate alte brațe pentru a urmări minutele.

Dezvoltarea de arcuri a deschis calea pentru fabricarea ceasurilor de masă și a ceasurilor Mantel. Deși mai avansate, toate aceste ceasuri au fost destul de inexacte. În anul 1714, Parlamentul britanic a oferit o recompensă pentru oricine care putea proiecta un ceas cu o precizie necesară să ajute în navigația maritimă. Ceasul câștigător a pierdut doar cinci secunde în peste șase săptămâni și jumătate. Cu Revoluția Industrială au intrat în producția de masă ceasurile, aducând în cele din urmă urmărirea timpului în casa omului de rând.

Ceasuri neobișnuite

Când ne gândim la un ceas, ne imaginăm un cadran familiar cu numere, două brațe și poate un secundar care se rotește, dar această imagine este prea îngustă. De-a lungul secolelor, oamenii au dezvoltat tot felul de mașinării pentru a indica ora. Chinezii au inventat ceasul cu tămâie între anii 960 și 1279, și au răspândit utilizarea lui în întreaga Asie de Est. Într-un tip de ceas, la tămâie erau atașate bile de metal înșirate. Când tămâia ardea, bila cădea, sunând un gong care anunța ora.
Alte ceasuri utilizau culoarea, iar unele foloseau arome diferite la diferite ore.

Ceasurile lumânări aveau marcaje numerotate de-a lungul lor. Când lumânarea ardea la un marcaj, cadranul marca ora. Uneori liniile nu erau numerotate, iar persoana care folosea ceasul lumânare trebuia să știe cât timp a ars lumânarea în jos la fiecare marcaj.

Ceasuri de mână

Zilele, orele și minutele sunt aceleași în toate țările, dar modul în care oamenii le vizualizează sunt diferite. În unele țări - Germania, de exemplu - punctualitatea este foarte importantă. Întârziind la o întâlnire este culmea impoliteții și puteți primi o mustrare din partea gazdei dumneavoastră. Pe de altă parte, în Brazilia, timpul de multe ori este ignorat, iar localnicii întârzie uneori ore întregi la întâlniri, programări la doctor, chiar și la orele de la școală.

Descoperirea în 1400 a arcurilor elicoidale care puteau muta brațele unui ceas a făcut posibilă confecționarea de ceasuri mai mici. Ceasurile de buzunar au fost la ordinea zilei pentru bărbați timp de secole, iar ceasurile de mână au fost considerate bijuterii - dar numai pentru femei. Toate aceste norme de modă s-au schimbat în timpul primului război mondial, atunci când a fost imposibil de luat un ceas de buzunar în timpul luptei. Pentru cea mai mare parte din ce rămăsese din secolul 20, aproape toată lumea - în special bărbați - purtau ceasuri de mână. Un ceas cadou simboliza trecerea dumneavoastră la maturitate, iar multe companii făceau cadou un ceas de aur la pensionare.

În secolul 21, omniprezentul ceas de mână poate fi din nou demodat. La locul de muncă, putem verifica timpul pe ceasul computerului, iar după ce am plecat, telefoanele celulare sau playerele MP3 afișează ora exactă. Totuși, un sondaj efectuat de către un reporter de la publicația "Houston Chronicle", a arătat că mulți oameni spun ca nu vor renunța niciodată la ceasurile lor de mană.

Ceasuri cu cuarț

Cele mai multe birouri au un ceas cu cuarț pe perete, dar urmărirea timpului la telefoanele mobile și laptop-uri le fac inutile.

Arcuri sau greutăți acționau mecanisme în interiorul unui ceas mecanic, dar când a apărut ceasul cu cuarț, brațele au început sa fie mișcate cu un anumit tip de energie electrică. Cuarțul mineral - de obicei cu ajutorul unei baterii - pune în funcțiune un ceas cu cuarț. Cuarțul este piezoelectric, însemnând că atunci când un cristal de cuarț este presat, acesta generează un mic curent electric, care determină cristalul să vibreze atunci când curentul trece prin el. Toate cristalele de cuarț vibrează la aceeași frecvență. Ceasurile cu cuarț utilizează o baterie pentru a crea vibrații cristalului și un circuit pentru a contoriza vibrațiile. Circuitul utilizează aceste informații pentru a genera un impuls la fiecare secundă. Aceste impulsuri acționează mecanismele la un ceas mecanic sau alimentează afișajul la un ceas digital. Ceasurile cu cuarț încă domină piața datorită acurateții acestora și costului de producție scăzut.

Ceasuri atomice

Așa cum spune o vorbă veche, "timpul zboară când te distrezi". Albert Einstein a remarcat relativitatea timpului la începutul secolului 20. Deși credem că timpul este același peste tot, viteza cu care trece depinde de locație și viteză. Cu cât mergi mai repede, timpul trece mai lent. Dar nu contați pe călătorii în spațiu pentru a vă menține tânăr, nu puteți să vă deplasați suficient de repede pentru asta.

Deși numele sună destul de amenințător, ceasurile atomice nu sunt deloc periculoase. Ele măsoară timpul prin urmărirea duratei cu care un atom își schimbă starea energetică de la pozitiv la negativ și invers.

Timpul oficial standard pentru Statele Unite este stabilit de către NIST F-1, un ceas atomic cu Cesiu de la Institutul Național de Știință și Tehnologie (NIST) din Boulder, Colorado. NIST F-1 este un ceas fântână, denumit astfel pentru mișcarea atomilor. Oamenii de știință introduc gaz de cesiu în camera de vid a ceasului și apoi direcționează raze laser infraroșii la unghiuri de 90 de grade spre centrul camerei. Laserele forțează atomii într-o bilă, care este aruncată printr-o zonă cu microunde. Oamenii de știință măsoară numărul de atomi cu stările modificate și schimbă microundele la diferite frecvențe până când cei mai mulți dintre atomi sunt modificați. Această frecvență finală este frecvența de rezonanță naturală pentru atomii de cesiu și constituie numărul de oscilații care definesc o secundă. Pare complicat, dar are ca rezultat un standard mondial pentru secunde; ceasurile din întreaga lume se pot seta automat la standardul NIST după fusul orar.