Το μηχανικό ρολόι: Μεσαίωνας

[Nanagno]

Το μηχανικό ρολόι  
 
Από τους πρώτους χρόνους η θέση του ήλιου στον ουρανό έδειχνε την ώρα της ημέρας και για πολλές χιλιάδες χρόνια οι άνθρωποι, κυρίως γεωργοί και κτηνοτρόφοι, ρύθμιζαν με αυτό τον τρόπο τις εργασίες τους. Προφανώς αυτό ίσχυε μόνο για την ημέρα και όταν δεν υπήρχε συννεφιά. Πέρα από αυτά, με την παρατήρηση του ήλιου δεν ήταν δυνατόν να μετρηθούν μικρά χρονικά διαστήματα, π.χ. μερικών λεπτών, πεντάλεπτα ή δεκάλεπτα. Για το σκοπό αυτό είχε επινοηθεί μια συσκευή, τόσο στην αρχαία Αίγυπτο, όσο και στην Κίνα, η οποία αποτελείτο από δύο θαλάμους που επικοινωνούσαν μεταξύ τους με λεπτό σωλήνα. Όταν οι θάλαμοι ήταν σε κατακόρυφη διάταξη, έπεφτε από τον πάνω θάλαμο στον κάτω λεπτή ξηρή άμμος. Μ' αυτό τον τρόπο μέτραγαν οι αρχαίοι δεκάλεπτα, εικοσάλεπτα κτλ. Επειδή συχνά αντί άμμου χρησιμοποιείτο κάποιο υγρό, π.χ. νερό, οι αρχαίοι Έλληνες ονόμασαν αυτή τη συσκευή κλεψύδρα, δηλαδή ο ένας θάλαμος έκλεβε νερό από τον άλλο. 'Αλλη μέθοδος ήταν η μέτρηση του χρόνου με το κάψιμο ενός κεριού.  ο ομιλητής έπρεπε να τελειώσει το λόγο του μέχρι να καεί και να σβήσει το κερί.

Κλεψύδρα και ηλιακά ρολόγια
Περί το 270 π.Χ. ο Κτησίβιος είχε κατασκευάσει ένα ρολόι, την υδραυλίδα, που αξιοποιούσε την άνοδο της στάθμης νερού, όταν αυτό έπεφτε από ένα θάλαμο, όπως στην κλεψύδρα. Στο νερό επέπλεε ένας πλωτήρας, ο οποίος ανέβαινε με την πάροδο του χρόνου και μέσω μιας οδοντωτής βέργας και ενός γραναζιού περιέστρεφε ένα δείκτη ρολογιού. Αυτό το ρολόι χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα στους ρωμαϊκούς και τους μεταγενέστερους χρόνους. Μία κινέζικη «κλεψύδρα», ένα σφραγισμένο χρονόμετρο θυμιάματος με μορφή σκήπτρου έκαιγε περί το 900 μ.Χ. αρωματική ρητίνη (λιβάνι) συγκεκριμένης ποσότητας κι έτσι ήταν δυνατός ο καθορισμός χρονικών διαστημάτων. Το σφράγισμα απέβλεπε προφανώς στην εξασφάλιση από λαθροχειρίες! Σε ένα επίσης κινέζικο αστρονομικό πύργο του Su Seng υπήρχε περί το 1090 μ.Χ. ένας τροχός που είχε στην περιφέρειά του μικρά δοχεία. Καθώς περιστρεφόταν ο τροχός κάθε δοχείο γέμιζε σε μια θέση με νερό. Όταν το νερό έφτανε σε κάποια στάθμη το βάρος του κινούσε κατά ένα βήμα τον τροχό κι έτσι προέκυπτε κίνηση με ρυθμό μονάδας χρόνου. Η πρώτη ουσιαστική βελτίωση της κλεψύδρας έγινε μετά από πολλούς αιώνες, το 14ο αιώνα μ.Χ. Αν και βελτιωμένες οι νέες κλεψύδρες, δεν ήταν όμως πιο εύχρηστες από τις παλιές. Απλώς επιδέχονταν τοποθέτηση σε δημόσιους χώρους, σε πύργους ναών κτλ. και ο κόσμος έβλεπε την ώρα.  

Από τις αρχές του 13ου αιώνα υπάρχουν πληροφορίες και περιπτωσιακά ευρήματα για κατασκευές μηχανικών ρολογιών, δεν έχουν διασωθεί όμως ονόματα και σχέδια, ώστε να είναι δυνατή μια ταυτοποίηση και εκτίμηση των τεχνολογικών δυνατοτήτων. Ως πρώτος σχεδιαστής μηχανικού ρολογιού αναφέρεται ο αστρονόμος και γιατρός Giacomo Dondi (Ντόντι, 1268-1360) από την Πάδοβα της βόρειας Ιταλίας, ο οποίος έγινε μ' αυτό τον τρόπο ηγέτης μιας οικογένειας ορολογοποιών που απέκτησε πανευρωπαϊκή φήμη. Αντίγραφα του πρώτου ρολογιού που σχεδίασε ο Ντόντι υπάρχουν σε διάφορα μουσεία. Τα μηχανικά ρολόγια κατασκευάζονταν αρχικά από σιδηρουργούς, οι οποίοι είχαν εμπειρία από τις κατασκευές μηχανισμού μύλων. Σταδιακά αυτές οι κατασκευές εξειδικεύτηκαν και από το σιδηρουργό γενικών καθηκόντων ξεπήδησε ο ωρολογοποιός, ο οποίος ασχολείται πλέον με λεπτομηχανικές κατασκευές.
 
Μετά από διάφορες προσπάθειες κατασκευής μηχανικού ρολογιού με σταθερό βήμα, επινοήθηκε ο μηχανισμός ταλαντευόμενης ράβδου, με την οποία κατασκευάζονταν όλα τα ρολόγια πύργων για περίπου 300 χρόνια, από το μέσο του 14ου αιώνα και μετά. Με κάθε ταλάντωση της ράβδου ο τροχός γυρίζει κατά ένα δόντι. Πηγή ενέργειας είναι ένα βαρύδι το οποίο κρέμεται με σκοινί που είναι τυλιγμένο σε τύμπανο.  
Από το 14ο αιώνα αρχίζει στην Ιταλία και αλλού η εγκατάσταση μηχανικών ρολογιών σε δημόσιους χώρους, τα οποία τώρα κτυπούσαν τις ώρες. Ο διάσημος διανοούμενος και συγγραφέας του Μεσαίωνα Francesco Petrarca  (Πετράρχης, 1304-1374) σημειώνει ότι οι κτύποι του νεόδμητου τότε ρολογιού του Μιλάνου είναι πολύ χρήσιμοι για όσους πρέπει να υπολογίζουν το χρόνο τους. Επίσης στην Ιταλία παρουσιάστηκαν τα πρώτα φορητά ρολόγια, χωρίς να είναι γνωστός ο εφευρέτης τους. Από το 15ο αιώνα αναπτύχθηκε σημαντικά η ωρολογοποιία στην κεντρική Ευρώπη, ιδιαίτερα στη νότια Γερμανία, όπου τα ρολόγια έδειχναν λεπτά και δευτερόλεπτα. Η προσπάθεια για βελτίωση των ρολογιών οδήγησε στη μελέτη των γραναζιών και των δοντιών τους. Το έτος 1451 δημοσιεύτηκε μια εργασία για την κατασκευή δοντιών γραναζιών σύμφωνα με την κυκλοειδή καμπύλη και το 1525 σύμφωνα με την επικυκλοειδή.  
 
Το 1481 παράγγειλε ο Λουδοβίκος XI ένα ρολόι τσέπης. Την παραγγελία εκτέλεσε ο ορολογοποιός Julien Coudrey (Κουντρέ, ...-1530) και το ρολόι αυτό που έχει διασωθεί, φαίνεται να είναι ακόμα αρκετά ογκώδες. Τα φορητά, ατομικά ρολόγια διαδόθηκαν στην Ευρώπη ήδη πριν από το 1500 και συνδέονται με την πόλη της Νυρεμβέργης. Σ' αυτά τα ρολόγια πηγή ενέργειας ήταν ένα σπειροειδές ελατήριο, το οποίο αποταμιεύει δυναμική ενέργεια και την αποδίδει σταδιακά. Το ελατήριο, αν και ήταν ήδη γνωστό, χρησιμοποιήθηκε στην ορολογοποιία από τον Γερμανό Peter Henlein (Χενλάιν, 1480-1542), με αποτέλεσμα αυτό το ρολόι να γίνει πια ένας ανεξάρτητος, ολοκληρωμένος και αυτοδύναμος μηχανισμός - μόνο κούρδισμα χρειαζόταν! Το ελατήριο απέκτησε επίσης τεράστια τεχνική σημασία και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε σε πολλές άλλες συσκευές που απαιτούσαν σταθερή παροχή μηχανικής ενέργειας.

Η κατασκευή μηχανικών ρολογιών αποτελεί ένα από τα σημαντικά άλματα στην πορεία της Τεχνικής. Μέχρι τότε μέτραγαν οι ερευνητές με αρκετή ακρίβεια τις γεωμετρικές διαστάσεις και το βάρος των σωμάτων, ο χρόνος δεν ήταν όμως δυνατόν ακόμα να μετρηθεί με ακρίβεια - μέχρι που κατασκευάστηκαν τα μηχανικά ρολόγια. Με τη χρήση των ρολογιών επήλθε και μια μεταβολή αντιλήψεων: ενώ μέχρι τότε έπρεπε να ανταποκρίνονται οι ανθρώπινες κατασκευές στη φύση (π.χ. χάρτης), στο εξής γινόταν αξιολόγηση της φύσης σύμφωνα με τις ενδείξεις οργάνων μέτρησης (μήκους, μάζας, χρόνου). Σταδιακά, με τη διάδοση των οργάνων, εισάγεται πλέον μια αντικειμενικότητα, γιατί το όργανο επιβάλλει το μέτρο σύγκρισης που γίνεται απ' όλους αποδεκτό.  

Αν και από τα μέσα του 14ου αιώνα κατασκευάζονταν ανελλιπώς νεότερα και βελτιωμένα μοντέλα ρολογιών, τα φορητά ρολόγια μεγάλης ακρίβειας παρουσιάστηκαν τέσσερις αιώνες αργότερα, κατά το 18ο αιώνα (ναυτικό χρονόμετρο Harrison), με στόχο τον ακριβή προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους των ποντοπόρων πλοίων.  Πέρα από τη μεγάλη τεχνική και πολιτισμική σημασία των ρολογιών ακριβείας, η ενασχόληση των τεχνιτών με αυτά τα αντικείμενα οδήγησε στην ανάπτυξη της λεπτομηχανικής, με αποτέλεσμα να προκύψουν βελτιώσεις και σε άλλους σημαντικούς τεχνολογικούς τομείς, ανάμεσά τους στις κατασκευές μουσικών οργάνων.

Υπενθυμίζουμε ακόμα ότι ένας πρόδρομος των μηχανικών ρολογιών, χωρίς τεχνολογικό ή ιστορικό συσχετισμό με αυτά, είναι ο λεγόμενος «Μηχανισμός των Αντικυθήρων», ο οποίος ονομάζεται μερικές φορές (μηχανικός) υπολογιστής, και είχα κατασκευαστεί κατά την ελληνιστική εποχή στη Ρόδο. Οι επιστημονικές απαιτήσεις και οι τεχνολογικές συνθήκες εκείνης της εποχής δεν φαίνεται να διευκόλυναν τη διάδοση της χρήσης και τη βελτίωση αυτού του μηχανισμού. Διαφορετικά θα είχε προκύψει πιθανόν ήδη 1.400 χρόνια νωρίτερα η κατασκευή του μηχανικού ρολογιού, με όλες τις εικαζόμενες επιπτώσεις στις τεχνολογικές και κοινωνικές εξελίξεις. Αυτή η προοπτική δεν σχετίζεται με το ποιος και πού επινοήθηκε ένας νεωτερισμός, όπως προσπαθούν συχνά να αποπροσανατολίσουν τον προβληματισμό διάφοροι κύκλοι, αλλά έχει άμεση σχέση με την πρόοδο και τη διάδοση των επιστημών και της τεχνολογίας και με τη βελτίωση της ζωής των ανθρώπων.

Πηγή: http://sfr.ee.teiath.gr

Εχει πέσει το σχετικο σιτε οταν ξανανεβει θα μπουν και εικονες!

[Nanagno]

ΚΛΕΨΥΔΡΑ

         Το όργανο αυτό ήταν ένα είδος αγγείου, πήλινου η μεταλλικού, με κυλινδρικό η ωοειδές σχήμα. Στον πυθμένα του έφερε οπές η μια μικρή αύλακα με οπή, όπως και στο επάνω μέρος. Το αγγείο το γέμιζαν με νερό η άμμο, που άδειαζε σιγά σιγά από το διάτρητο πυθμένα μέσα σε τακτό χρονικό διάστημα και με αυτό τον τρόπο μετρούσαν το χρόνο. Το όνομα κλεψύδρα προήλθε από το μηχανισμό οργάνου  αυτού, το «κλέπτει ύδωρ» σύμφωνα με την αρχαία ελληνική έκφραση.

         Ένα άλλο είδος κλεψύδρα ήταν ένα αγγείο πήλινο, με ωοειδές σχήμα, χωρίς οπή στο επάνω μέρος του, με έναν ημικύκλιο σωλήνα, ένα είδος λαβής, που το στεφάνωνε από την επάνω πλευρά. Η λαβή αυτή επικοινωνούσε με το εσωτερικό του αγγείου από τα δυο πλάγια του σώματος του, με το οποίο ήταν συνδεμένη, και στη μέση της έφερε μια μικρή οπή, το λεγόμενο «στόμα». Τις κλεψύδρες τις γέμιζαν με νερό βυθίζοντας τις κατακόρυφα μέσα στο υγρό, με τον πυθμένα προς τα κάτω. Έτσι, το νερό εκτόπιζε τον αέρα και γέμιζε από τις οπές του πυθμένα την κλεψύδρα Μετά ανασήκωναν το σκεύος και, για να μην αδειάσει το νερό, έκλειναν το «στόμα»η το επάνω μέρος του αγγείου με το δάκτυλο η με το καπάκι.

         Πρώτη περιγραφή της κ. έχει κάνει ο Εμπεδοκλής, συγκρίνοντας τη λειτουργία της με το μηχανισμό της αναπνοής. Τον τρόπο λειτουργίας της κλεψύδρας είχαν περιγράψει, επίσης, ο Αναξαγόρας και ο Αριστοτέλης .

         Δεν είναι ακόμη γνωστό πως και που πρώτο εφευρέθηκε η κλεψύδρα Εικάζεται ότι προήλθε από τους Αιγυπτίους, που χρησιμοποιούσαν ένα είδος σκεύους, παρομοίου με σιφόνι , για τη συλλογή υγρών, κυρίως λαδιού ή κεσίου, ή από τους Ασσυριους που χρησιμοποιούσαν ένα μεταλλικό σκεύος για τη μέτρηση των υποδιαιρέσεων της ημέρας και της νύχτας.



          Στην Ελλάδα βρέθηκαν τέσσερα σκευή που η  αρχικά χρησίμευαν    για τη συλλογή υγρών. Η ιδέα της κλεψύδρας σαν όργανο για τη χρονομέτρηση φαίνεται να προήλθε από την παρατήρηση ότι η εκροή του υγρού γινόταν σε σταθερό πάντοτε χρόνο. Έτσι από τον 5ο αι. π.Χ. και Μετά η χρήση της κλεψύδρας ως χρονομετρητη διαχωρίστηκε από τη χρήση των σκευών συλλογής υγρών, που τον 4ο αι. π.Χ. και Μετά έπαψαν να τα ονομάζουν κλεψύδρες. Κατά τον 5ο αι. π.Χ. διαδόθηκε ευρύτατα η χρήση της κλεψύδρας ως ειδικού δικαστικού ρολογιού, ως μέσου χρονομέτρησης των ομιλιών των δικαστών στα δικαστήρια της Ηλιαίας. Εφευρέτης της κλεψύδρας θεωρούταν ο Ερμής. Η κλεψύδρα είχε και άλλες χρήσεις, όπως στο στρατό για τη χρονομέτρηση της βάρδιας των φυλάκων. κλεψύδρα χρησιμοποιούσαν και για τον έλεγχο της εργασίας των δούλων. Ο Ηρώδης ο Αττικός είχε χρονομέτρηση το χρόνο που έκανε για να   απαγγείλει 100 στίχους του. Μια ειδική κατασκευή κλεψύδρας χρησιμοποιούσαν και οι αστρονόμοι για τις παρατηρήσεις τους πάνω στον αστρικό χρόνο ή για τη μέτρηση της Ισημερινής ημέρας που διέφερε από την πολική ημέρα. Ο Ήρωνας ή ο Κτησίβιος είχε τελειοποιήσει τη κλεψύδρα έτσι ώστε να ρέει το νερό πάντοτε ισόχρονα. Το σύστημα που χρησιμοποιούσε αποτελούταν από ένα βαθύ δοχείο γεμάτο μέχρι τη μέση με νερό, μέσα στο οποίο επέπλεε μια μικρή ημισφαιρική κλεψύδρα που στη μέση του επάνω μέρους της συνδεόταν με έναν μακρύ σωλήνα που έβγαινε έξω από το δοχείο. Τέλος η κλεψύδρα ήταν ένα από τα σύμβολα του Κρόνου και συμβόλιζε το αιώνιο κύλισμα του χρόνου.

Πηγη: http://1lyk-patras.ach.sch.gr/multiversum/TIMER/klepsidra.htm

[Nanagno]

ΗΛΙΑΚΟ ΡΟΛΟΙ
 
         Το πρώτο ρόλοι ήταν το ηλιακό και  κατασκευάστηκε το 13οαι π.Χ. από τους Αιγυπτίους και τους Κινέζους του οποίου η λειτουργία στηρίζεται στη περιστροφική κίνηση του ήλιου γύρω από τη γη. Οι αρχαίοι Έλληνες το ονόμαζαν γνώμονα. Μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μόνο τη μέρα κι αν αυτή ήταν ηλιόλουστη. Οι Ρωμαίοι είχαν ηλιακά ρολόγια σε σχήμα ημισφαιρίου ή «σκάφης» αλλά χρησιμοποιούσαν επίσης φορητά ηλιακά ρολογια.Τα μεταγενέστερα ηλιακά ρολόγια είχαν πρόνοια για την αλλαγή του γεωγραφικού μηκους,για να ‘ναι δυνατή η εξίσωση του χρόνου  είχαν μια πυξιδα,για να ευθυγραμμίζονται με το μεσημβρινο.Υπηρχαν διαφορετικές κλίμακες για διαφορετικές εποχές του έτους υπό τον ορο,ότι σε κάθε γεωγραφικό μήκος ο ήλιος βρίσκεται μόνο στο ίδιο μέρος του ουρανού σε μια μέρα κάθε μισό χρόνο. Οι πίνακες αυτοί για τις ενδείξεις, μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν οπωσδήποτε μέσα στο γεωγραφικό μήκος για το οποίο σχεδιάστηκαν.
 


Πώς κατασκευάζεται ένα ηλιακό ρολόι;

Ηλιακό ρολόι
 
Το ηλιακό ρολόι είναι ένα όργανο για τη μέτρηση του χρόνου.

Βασίζεται στη σκιά που ρίχνει ένα μπαστουνάκι, ο γνώμονας, το οποίο είναι στερεωμένο σε μια πλάκα η οποία μπορεί να είναι είτε κρεμασμένη σ' έναν τοίχο είτε τοποθετημένη σε μια επιφάνεια. Ο γνώμονας πρέπει να είναι προσανατολισμένος προς το Βορρά και με κλίση ανάλογη του γεωγραφικού πλάτους του τόπου στον οποίο βρίσκεται. Πάνω στην πλάκα είναι χαραγμένες και ακτινωτά διαταγμένες διάφορες γραμμές, οι οποίες χρησιμεύουν ακριβώς για να διαβάζουμε την ώρα. Τα διαστήματα μεταξύ των γραμμών, κατά κανόνα όχι σταθερά, υπολογίζονται με τριγωνομετρικούς τύπους ή γραφικές μεθόδους. Ο πιο απλός τύπος ηλιακού ρολογιού είναι εκείνος του Ισημερινού.

Το ρολόι του Ισημερινού

Το συγκεκριμένο ρολόι κατασκευάζεται με την τοποθέτηση ενός λεπτού γνώμονα μήκους δεκαπέντε περίπου εκατοστών στο κέντρο ενός τετράγωνου τραπεζιού πλευράς είκοσι εκατοστών. Για να μη γλιστράει ο γνώμονας τοποθετούμε δύο τάπες από φελλό πάνω και κάτω από την πλάκα. Αν βρισκόμαστε στην Αθήνα, ο γνώμονας πρέπει να κλίνει προς τη βάση κατά δεκατέσσερα περίπου εκατοστά. Ο δείκτης του γνώμονα πρέπει, με τη βοήθεια μιας πυξίδας, να είναι προσανατολισμένος προς το Βορρά, έτσι ώστε να δείχνει τον πολικό αστέρα. Οι 24 ωρολογιακές γραμμές που ξεκινούν από τη βάση του γνώμονα και απέχουν δεκαπέντε μοίρες η μία από την άλλη είναι πλέον έτοιμες να δεχτούν τη σκιά του ήλιου. Η σκιά πέφτει ακριβώς κάτω από το γνώμονα όταν η ώρα είναι δώδεκα.