Przejdź do treści Przejdź do stopki
Aktualności

Aktualności

„Jak zmierzyć czas, czyli co nam tutaj drga?” – felieton

Prof. Ryszard Tadeusiewicz, Gazeta Krakowska, 16.08.2017 r.

W zeszłym tygodniu pisałem o mierzeniu długości. Dzisiaj chcę opowiedzieć o mierzeniu czasu.

Przy mierzeniu długości lub odległości narzędzie pomiarowe może być dość proste: wystarczy kij lub sznur o ustalonej długości. Niełatwo natomiast było wybrać jednostkę długości.

Z pomiarem czasu jest odwrotnie.

Wirowanie Ziemi i związane z tym następstwo dni i nocy narzuca dobę jako podstawę mierzenia czasu – i to akceptują wszyscy. Problemem było wprowadzenie mniejszych jednostek, będących częściami doby.

Podział doby na 24 godziny istniał już w starożytnym Egipcie, gdzie zapożyczono go od Sumerów. Zabawna była podstawa, na jakiej przyjęto ten podział. Sumerowie przy liczeniu nie posługiwali się dziesięcioma palcami obu rąk (co jest podstawą używanego do dziś w arytmetyce systemu dziesiętnego), tylko czterema palcami lewej ręki (bez kciuka), a obiektami, które służyły jako elementy takiego „biologicznego liczydła”, były stawy. Każdy palec ma trzy stawy, co przy korzystaniu z czterech palców daje 12 liczmanów, więc Sumerowie podzielili osobno noc i osobno dzień na 12 godzin. W dzień kolejne godziny odmierzało położenie słońca (do dziś stosujemy zegary słoneczne!), nocą obserwowano ruch określonych konstelacji na niebie. Ponieważ dzień rzadko trwa tak samo długo, jak noc, a w dodatku długość ta zmienia się w różnych porach roku – godziny miały zmienną długość, ale nawet tak niedoskonałe ich wydzielanie było to lepsze niż brak jakiegokolwiek podziału czasu w ciągu dnia i nocy.

Odmierzanie czasu w godzinach ma więc ponad trzy tysiące lat tradycji i mocno wpisało się w życie ludzi wszystkich epok.

Natomiast wprowadzenie minut i sekund to sprawa znacznie późniejsza. Sam podział godziny na 60 minut (a potem minuty na 60 sekund) zawdzięczamy starożytnym Babilończykom, ale oni minut ani sekund jako jednostek czasu nie odmierzali. Dlatego minut zaczęto używać w kościołach i klasztorach, dopiero gdy już zbudowano pierwsze dokładne zegary instalowane na ich wieżach, zaś sekundy stały się istotne, gdy chronometry okrętowe zaczęły być używane w procedurach nawigacyjnych (po 1759 roku). Na marginesie warto dodać, że w nawigacji błąd pomiaru czasu o jedną sekundę powoduje pomyłkę w wyznaczaniu pozycji okrętu wynosząca około pół kilometra (na równiku) lub mniej (na naszej szerokości geograficznej), więc żeglarzom sekundy wystarczały, a potrzeba wyznaczania ich ułamków pojawiła się dopiero w XX wieku. 

Sprawę jednostek mamy więc załatwioną. Natomiast niebanalną sprawą był sposób mierzenia upływu czasu. Pierwsze czasomierze, oparte na wypływaniu wody z dziurawego naczynia lub korzystające z wolno spalającego się knota, były bardzo niedokładne. Kluczem do wszystkich dokładniejszych pomiarów czasu były (i są!) zjawiska związane z drganiem. Galileusz w 1602 roku zauważył, że oscylacje wahadła cechuje izochronizm, to znaczy kolejne wychylenia wahadła następują po upływie dokładnie takiego samego czasu. To stało się podstawą budowy zegarów wahadłowych, które początkowo instalowano w wieżach kościołów i innych budowli. Pierwszy taki zegar zbudował Christiaan Huygens w 1657 roku – i jego konstrukcja (po miniaturyzacji do rozmiarów zegara ściennego lub stojącego pokojowego) bywa wykorzystywana do dziś.

Jednak zegara wahadłowego nie da się nosić przy sobie, a zapotrzebowanie na zegarki kieszonkowe i noszone na ręku pojawiło się bardzo szybko. Problem rozwiązał Thomas Mudge, konstruując w 1750 roku tak zwany wychwyt szwajcarski, w którym drgania wahadła zastąpiono obrotowymi drganiami palety kotwicy współpracującej z kołem wychwytowym. Tak działają zegarki mechaniczne do dziś!

O tym, co drga w zegarkach elektronicznych – opowiem innym razem.

Stopka