Το ρολόι κατέχει ένα σημαντικό ρόλο στη ζωή μας. Ποια είναι, όμως η ιστορία του; Πως μετρούσαν το χρόνο στα αρχαία χρόνια; Η ιστορία του ρολογιού και του χρόνου αποτελεί μία ενδιαφέρουσα συζήτηση. Σίγουρα, οι ιστορικοί δεν γνωρίζουν ποιος ή πότε ακριβώς επινοήθηκε η συσκευή που μετρά το χρόνο.
Ηλιακά ρολόγια
Οι ιστορικοί πιθανολογούν ότι πριν από χιλιάδες χρόνια κάποιος παρατήρησε πως όταν τοποθέτησε κατακόρυφα στο έδαφος μία ράβδο, η σκιά της κινούνταν στο έδαφος ακολουθώντας την κίνηση του ήλιου. Σύμφωνα με τους ιστορικούς, η αρχή του ρολογιού, συνέβη το 2679 π.Χ. στην Κίνα. Τα ηλιακά ρολόγια ήταν αρκετά διαδεδομένα από το 3500 π.Χ. και μετά. Οι Βαβυλώνιοι, γύρω στο 2.000 π.Χ. κάνουν χρήση του εξηκονταδικού συστήματος που αποτελεί σήμερα τον προπομπό του δωδεκαδικού συστήματος μετρήσεως, το οποίο χρησιμοποιούμε και σήμερα.
Κλεψύδρα
Η ιστορία του ρολογιού συνεχίζεται, στο έτος 1530 π.Χ. όταν εμφανίζονται στην Αίγυπτο οι πρώτες κλεψύδρες με νερό ή άμμο. Την χρήση αυτών έκαναν, πρωτίστως, οι Βαβυλώνιοι και μεταγενέστερα οι Έλληνες. Οι κλεψύδρες δεν σχετίζονταν από την εμφάνιση του ήλιου. Παράλληλα, ο μαθητής του Θαλή, Αναξίμανδρος κατασκεύαζε το 550 π.Χ. ποικιλία ηλιακών ρολογιών.
Ο Πλάτων με τη σειρά του συνέβαλε σημαντικά στην ιστορία του ρολογιού. Το 380 π.Χ. κατασκεύασε, με τη μορφή σύνθετης κλεψύδρας νερού, ένα ρολόι που, μέσω πίεσης του αέρα, προκαλεί συριγμό, σε καθορισμένη ώρα. Ένα ξυπνητήρι με άλλα λόγια. Αυτή η συσκευή τοποθετήθηκε στον κήπο της Ακαδημίας. Λίγο πριν από αυτή την επινόηση χρησιμοποιούσαν κεριά που έφεραν κλίμακα κατά ύψος, όχι μόνο για την μέτρηση του χρόνου αλλά και ως ξυπνητήρια. Ένα καρφί, τοποθετημένο σε κατάλληλο σημείο της κλίμακας, έπεφτε όταν το κερί έλιωνε σε εκείνο το σημείο. Τότε το καρφί έπεφτε σε ένα μεταλλικό δίσκο, κάνοντας κάποιο θόρυβο, λειτουργώντας έτσι σαν ξυπνητήρι.
Υδραυλικά ρολόγια
Αρκετά ενδιαφέρον και ιδιαίτερα για την εποχή του είναι και τα πρώτα ελληνικά ρολόγια που δούλευαν με νερό. Τόσο ο Αρχιμήδης, όσο και ο Κτησίβιος κατασκεύασαν αρκετά μοντέλα αυτού του ρολογιού. Το υδραυλικό ρολόι του Κτησίβιου είναι, ίσως, το αρχαιότερο στο είδος του. Χρησιμοποιεί οδοντωτό τροχό με τον οποίο συνδέονται τύμπανα και μηχανισμοί που προκαλούν πολύπλοκες κινήσεις και τελικά δίνει ενδείξεις για τις ώρες. Πρόκειται, για ένα αυτόματο υδραυλικό ρολόι που μπορούσε να λειτουργεί αδιάκοπα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Το ρολόι του Αρχιμήδη δεν είναι τύπος κλεψύδρας αλλά μηχανισμός ρολογιού, όπου αντί του σημερινού ελατηρίου χρησιμοποιούσε τη ροή του νερού.
Ο Φίλων ο Βυζάντιος, μηχανικός της Αλεξάνδρειας (χρονολογείται στο 250 π.Χ.), κατασκεύασε συσκευή ελέγχου στάθμης υγρού. Πρόκειται για ένα κλειστό κύκλωμα ελέγχου όπου πραγματοποιείται συνεχής ανάδραση του υγρού δύο κυπέλλων. Ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς, πιθανόν το έτος 100 π.Χ. περιγράφει ένα αντίστοιχο μηχανισμό ελέγχου στάθμης, μέσω μηχανικού συστήματος.
Το ρολόι του Πολύχρονου και του Κυρρήστου
Η ιστορία του ρολογιού συνεχίζεται στην περίοδο των ελληνορωμαϊκών χρόνων, που εντοπίστηκαν άθικτα, τα παγκοσμίως γνωστά ρολόγια και ανασύρθηκαν από την αρχαιολογική υπηρεσία στο Πολύχρονο Χαλκιδικής. Το συγκεκριμένο εύρημα έχει μεγάλη σημασία, καθώς τα ηλιακά ρολόγια μέχρι τότε κατασκευάζονταν για συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος. Ήταν, δηλαδή, ακριβή μόνο για τον τόπο στον οποίο κατασκευάζονταν. Το ρολόι, όμως, του Πολύχρονου έχει κατασκευαστεί έτσι ώστε να δείχνει τη σωστή ώρα κάθε ημέρας τόσο στην Χαλκιδική, στη Ρώμη, στη Γαλλία, στην Κίνα ή σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου.
Οι «Αέριδες» είναι το αρχαίο μνημείο που βρίσκεται στους βόρειους πρόποδες της Ακρόπολης των Αθηνών. Το επίσημο όνομα του ρολογιού αυτού είναι το «Ωρολόγιο του Κυρρήστου» και θεωρείται πως το ανήγειρε ο Ανδρόνικος ο Κυρρήσιος. Πρόκειται για ένα οκταγωνικό κτίσμα, που στην κορυφή του έφερε ανεμοδείκτη. Κάτω από κάθε ανάγλυφη προσωποποίηση των οκτώ ανέμων, εγχάρακτες ακτίνες κατά διάφορους σχηματισμούς αποτελούσαν ένα ηλιακό ρολόι. Για τον υπολογισμό της ώρας σε ανήλιαγες ημέρες υπήρχε μέσα στο κτίσμα εγκατάσταση υδραυλικού ρολογιού.
Ο κατασκευαστής του μνημείου συνδύασε τις εφευρέσεις προηγούμενων κατασκευών, όπως του Αρχιμήδη, του Κτησίβιου και του Φίλωνα. Οι αρχαίοι Έλληνες είχαν εφεύρει και χρησιμοποιούσαν πολλές παραλλαγές ρολογιών. Πολλές από αυτές βρίσκονται με μορφή ομοιωμάτων στο Τεχνικό Μουσείο Θεσσαλονίκης.
Μηχανικό ρολόι
Το μηχανικό ρολόι έγινε πραγματικότητα χάρις στον «Μηχανισμό διαφυγής» (escapement). Το 725 μ.Χ. κατασκευάστηκε στην Κίνα το πρώτο ρολόι με μηχανισμό διαφυγής. Το σύστημα διαφυγής αυτού του ρολογιού, είναι μια διάταξη που περιλαμβάνει έναν οδοντωτό τροχό ο οποίος επιτρέπει κίνηση μόνο προς μια κατεύθυνση, κατά καθορισμένα βήματα. Ο μηχανισμός διαφυγής ρυθμίζει τη μεταβίβαση ενέργειας από την κινητήριο πηγή στον απαρριθμητικό μηχανισμό (ώρες, λεπτά). Η προέλευση του πλήρους μηχανικού ρολογιού είναι άγνωστη. Πιθανολογείται ότι πρώτοι το χρησιμοποίησαν μοναχοί σε μοναστήρια. Τα πρώτα μηχανικά ρολόγια ήταν ογκώδεις συσκευές με μηχανισμό αντίβαρων. Αυτές οι πρώιμες συσκευές δεν διέθεταν δείκτες.
Εκκρεμές
Το 1582 ο Γαλλιλαίος παρατήρησε την χαρακτηριστική χρονομετρική ιδιότητα του εκκρεμούς, μετρώντας τον χρόνο που έκαναν οι πολυέλαιοι του καθεδρικού ναού της Πίζας όταν ταλαντεύονταν. Ανακάλυψε ότι οι ταλαντώσεις τους ήταν ισόχρονες και σκέφθηκε ότι μπορούσαν να χρησιμεύσουν για την μέτρηση του χρόνου.
Την παρατήρηση αυτή αξιοποίησε ο Ολλανδός, Κρίστιαν Χόυχενς από το 1656 και μετά. Ρολόγια με κίνηση αντίβαρων και βραχέα εκκρεμή αναρτώνταν σε τοίχους. Αργότερα εισήχθη το μακρό εκκρεμές δευτερολέπτων από τον Άγγλο, Κλέμενζ. Τα πρώτα φορητά ρολόγια εμφανίστηκαν λίγο μετά το 1500, όταν χρησιμοποιήθηκε το ελατήριο. Μέχρι περίπου το 1580, οι μηχανισμοί των φορητών ρολογιών κατασκευάζονταν πλήρως από σίδηρο αλλά αυτή την εποχή άρχισε η χρήση του ορειχάλκου. Η χρήση πολύτιμων λίθων άρχισε το 1704 με διαμάντια και ζαφείρια. Σήμερα, χρησιμοποιούνται συνθετικοί λίθοι τα λεγόμενα «ρουμπίνια». Για την κατασκευή του αυτοκουρδιζόμενου ρολογιού εκδόθηκε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1780 στο Λονδίνο.
Η μέτρηση του χρόνου με μεγάλη ακρίβεια απαιτήθηκε, αρχικώς, για τον υπολογισμό του γεωγραφικού μήκους, πράγμα πολύ χρήσιμο για τους θαλασσοπόρους. Η ακρίβεια που απαιτείτο για το σκοπό αυτό ήταν της τάξης των τριών δευτερολέπτων ημερησίως. Ο Άγγλος Τζών Χάρισον με το τέταρτο ρολόι που κατασκεύασε κατόρθωσε να φθάσει την ακρίβεια αυτή και να κερδίσει το έπαθλο των 20.000 στερλινών που προσφέρθηκε από την Βρετανική κυβέρνηση το έτος 1740. Ο κύριος σκοπός του ρολογιού αυτού ήταν ο υπολογισμός του γεωγραφικού μήκους. Τα μηχανικά ρολόγια αυτού του τύπου έφθασαν να έχουν ακρίβεια 0,1 του δευτερολέπτου ημερησίως.
Το πρώτο ηλεκτρικό ρολόι μπαταρίας εφευρέθηκε το 1840. Διέθετε κινητήριο μηχανισμό ελατηρίου και χρησιμοποιούσε ηλεκτρικές παλμωθήσεις για την οδήγηση των δεικτών. Η τελειοποίηση αυτού του ηλεκτρικού ρολογιού επιτεύχθηκε το 1905 με κατάληξη στο αυτοτελές ρολόι μπαταρίας. Το συγχρονισμένο ηλεκτρικό ρολόι ανακαλύφθηκε το 1918 που κινείται (in step) συγχρονισμένο με την συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος.
Κρύσταλλοι χαλαζία
Το φαινόμενο του πιεζοηλεκτρισμού ανακαλύφθηκε από τους αδελφούς Κιουρί το 1880 (Pierre και Paul-Jacques Curie). Ο πρώτος κρύσταλλος χαλαζία εφαρμόστηκε στην ωρολογοποιία το 1929. Ο χαλαζίας και μερικοί άλλοι κρύσταλλοι μπορεί να ταλαντώνεται σε υψηλές συχνότητες, έως 100.000 κύκλοι το δευτερόλεπτο, όταν διοχετευθεί σ’ αυτόν ηλεκτρικό ρεύμα. Το ρολόι με χαλαζία έχει ακρίβεια, ένα δευτερόλεπτο κάθε δέκα χρόνια.