تاریخچه و انواع ساعت

ساعت یا گاهنما وسیله ای ابتکاری و نیز وسیله قرار دادن حرکات روزانه نجومی است که برای اندازه گیری و تعیین زمان از آن استفاده می شود. این وسیله یا روش از قدیمی ترین اختراعات انسانی به شمار می رود.

ساعتی در رصدخانه سلطنتی گرینویچ

نقش ساعت در بهبود زندگی

ساعت نقش مهم و جدی در بهبود زندگی تمام انسان های روی زمین دارد. تا قبل از اختراع شدن ساعت انسان ها برای کارهای روز مره خود نمی توانستند برنامه دقیقی بریزند و کارهای خود را با نظم بالا به پیش ببرند. اما با اختراع ساعت وضع خیلی فرق کرد و انسان ها توانستند با در نظر گرفتن زمان برنامه های دقیقی بریزند و کارهای خود را سریع تر و منظم تر انجام دهند و از هدر رفتن این نعمت مهم و با ارزش یعنی زمان جلوگیری کنند. جمله ای زیبا هم درباره زمان وجود دارد: وقت طلاست. پس باید از ساعت برای برنامه ریزی استفاده کرد تا این طلای با ارزش را از دست ندهیم. این طلا را اگر از دست داد دیگر نمی توان به دست آورد، چون زمان را نمی توان به عقب برگرداند.

ساعت راه آهن سوییس

انواع ساعت بر اساس نحوه کارکرد

ساعت ستاره ای

ساعت ستاره‌ای به اندازه گیری و تشخیص و تطبیق زمان در شب به وسیله ستارگانی شاخص گفته می‌شود. این روش معمولا به کمک ستاره قطبی به‌عنوان یک نقطه ثابت، با مقایسه و سنجش جابجایی بعضی ستارگان دب اکبر در هر فصل نسبت به زمان متعارف است. کارکرد این ساعت بیشتر با کمک حرکت ستارگان و وسیله قراردادن آنهاست. ساعت ستاره ای صرفا ساعتی شبانه است.

نمونه‌ای از ساعت آفتابی در هانوفر آلمان

ساعت های آفتابی

وقتی خورشید در حال درخشیدن است، موقعیت ظاهری آن در آسمان در طول روز حرکت می کند، که منعکس کننده چرخش زمین است. سایه های اشیای ثابت حرکت می کنند، بنابراین موقعیت آنها می تواند برای نشان دادن زمان در روز مورد استفاده قرار گیرد. یک ساعت آفتابی زمان را با نمایش موقعیت یک سایه بر روی یک سطح (که معمولا افقی است) نشان می دهد، که این صفحه مطابق با ساعت های روز نشانه گذاری شده است. ساعت های آفتابی می توانند افقی، عمودی یا در جهات دیگر باشند.

ساعت های آفتابی به طور گسترده در دوران باستان مورد استفاده قرار می گرفتند. به گفته هرودوت نمونه های اولیه این گونه ساعت به اقوام سومری و کلدانی باز می گردد و قدمتی حداقل ۵۰۰۰ ساله دارد.

با آگاهی از عرض جغرافیایی، یک ساعت آفتابی خوب می تواند زمان خورشیدی محلی را با دقت مناسب در حدود یک یا دو دقیقه اندازه گیری کند. استفاده از ساعت های آفتابی برای نظارت بر عملکرد ساعت ها تا دوران مدرن ادامه یافت. با این حال، محدودیت های عملی، مانند آنکه این ساعت ها فقط هنگامی که خورشید می درخشد عمل می کنند و بنابراین در طول شب هرگز کار نمی کنند، استفاده از روش های دیگر برای اندازه گیری و نمایش زمان را تقویت کرد.

ساعت آفتابی افقی ساده

ساعت های آبی

ساعت آبی در کنار ساعت های آفتابی احتمالا قدیمی ترین ساعت ساخت بشر هستند. مدل های ابتدایی ساعت آبی باقی‌مانده از قرن ۱۶ پیش از میلاد از مصر و بابِل به دست آمده. این گونه ساعت ها معمولا از دو ظرف تشکیل شده که آب با شدت معین از یکی به دیگری می ریزد. کاربردی ترین ساعت آبی متعلق به ایران است، زیرا نه بر اساس خرافات و یا تفریح بلکه برای یک ضرورت اساسی زندگی کشاورزی و تقسیم سهام آب قنات و یا آب چشمه ها در مناطق کویری ساخته شده است. کالیستنس، مورخ یونانی ۳۲۸ پیش از میلاد، که در لشکرکشی اسکندر مقدونی به ایران همراه او بود، نوشته است: در اینجا (ایران) در دهکده ها که آب را برحسب نوبت به کشاورزان برای زراعت می‌دهند، یک فرد از میان کشاورزان انتخاب می‌شود تا بر زمان نوبت و تقسیم زمانی سهام قنات نظارت داشته باشد.

ساعت آبی قنات زیبد گناباد

ساعت شنی

اولین نمونه‌های ساعت شنی در یک نقاشی از ۱۳۳۸ پس از میلاد دیده شده. این ساعت که معمولا برای اندازهه گیری مدت زمان های کوتاه استفاده می‌شده، از دو حباب شیشه ای تشکیل شده که با سوراخ کوچکی به یکدیگر متصل اند. شن های ریز به علت نیروی جاذبه به حباب پایینی می‌ریزد. وقتی تمام شن به پایین ریخت مجموعه را برعکس می‌کنند تا فرایند تکرار شود.

اولین نمونه ثبت شده ساعت شنی، بخشی از نقاشی آمبورگیو لورنزتی، سال ۱۳۳۸ میلادی

جریان شن و ماسه در یک ساعت شنی می تواند برای اندازه گیری زمان مورد استفاده قرار گیرد. 

ساعت های مکانیکی

ساعتهای مکانیکی معمولا نشان دهنده زمان با استفاده از زاویه ها هستند. رایج ترین آنها ساعتهایی هستند که به صورت مدور درجه بندی شده است. این ساعتها به ۱۲ قسمت تقسیم شده اند که هر کدام نشان دهنده یک ساعت (عقربه ساعت شمار آن را نمایش می‌دهد) است. همچنین این ساعت ها به ۶۰ قسمت تقسیم شده اند که هر کدام می‌توانند هم دقیقه و هم ثانیه را نمایش دهند (با استفاده از عقربه‌های ثانیه شمار و دقیقه شمار).

ساعت دیجیتال

ساعت های دیجیتال به نوعی از ساعت ها می‌گویند که زمان را با استفاده از LCD،LED  و یا چراغ نشان می دهند. این ساعت ها به دو صورت ۱۲ ساعته و ۲۴ ساعته هستند. این ساعت ها با استفاده از مدارهای الکتریکی می توانند زمان را محاسبه و اعلام کنند. در ساعت های جدیدتر ساعت ها خود می‌توانند با استفاده از اینترنت ساعت خود را تنظیم کنند.

ساعت باینری

ساعت باینری زمان را طبق اصول باینری نشان می دهد. ساعت، دقیقه و ثانیه در دو ستون با چهار سطر نشان داده می شود. مطابق شکل، سطر اول عدد ۱، سطر دوم عدد ۲، سطر سوم عدد ۴، و سطر آخر عدد ۸ است. ستون سمت چپ رقم دهگان و ستون سمت راست رقم یکان را نشان می دهد که با جمع ارقام هر ستون و جمع بندی آنها با هم، عدد ساعت، دقیقه و ثانیه به دست می آید.

نحوه خواندن ساعت باینری

ساعت اتمی

ساعت اتمی گونه ای از ساعت است که فرکانس تشدید (رزونانس) استاندارد اتمی را به عنوان عنصر نگهداری زمان به کار می گیرد. این ساعت ها به عنوان دقیق ترین ساعت ها شناخته شده‌اند و به عنوان استانداردهای اولیه برای سرویس جهانی پخش زمان (Time Distribution Service)، برای کنترل فرکانس پخش برنامه های تلویزیونی و سامانه های موقعیت یاب جهانی (GPS) به کار می‌روند.

ساعت های اتمی از پرتو افشانی (رادیو اکتیویته) استفاده نمی کنند، بلکه از نشانک های دقیق ریزموج استفاده می کنند. نشانک های مذکور هنگامی تولید می شوند که الکترون ها در اتم ها سطح انرژی خود را دگرگون می کنند و نور منتشر می شود.

ساعت اتمی که در رصد خانه نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا به کار رفته است.

انواع ساعت بر اساس اندازه و شکل

ساعت ها در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارند که برای کاربردهای مختلفی ساخته شده اند. بعضی از انواع مختلف ساعت ها در زیر آورده شده است:

ساعت جیبی: نوعی ساعت همراه است که آن را در جیب می گذارند و معمولا زنجیری کوچک دارد که به لباس شخص متصل می گردد.

ساعت مچی: نوعی دیگر از ساعت همراه است که توسط دو یا یک بند به دور مچ بسته می شود.

ساعت دیواری: نوعی ساعت است که به دیوار نصب می کنند.

ساعت ایستاده: نوعی دیگری از انواع ساعت ها است. این ساعت ارتفاع بلندی دارد و به صورت ایستاده در گوشه ای از خانه گذاشته می شود. این ساعت با استفاده از پاندول می تواند زمان را اعلام کند.

ساعت ایستاده