TEMA BROJA

Pripremio:M.T

Merenje vremena
Bog koji poravnava sve puteve

“Vreme i njegova egzistencija su usko povezani sa egzistencijom svemira!” - Platon

U staroj Grčkoj, doletanje ždralova označavalo je vreme za setvu i sađenje povrća a povratak lasta završetak vreme obrezivanja drveća. Ali, mnogo ranije, ljudi su uočili da tačnije vremenske podatke mogu dobiti posmatranjem kretanja nebeskih zvezda i planeta. U Egiptu su astronomi i matematičari još od 2.100–1.800 g.p.n.e, posmatranjem položaja i kretanja zvezde Sirijus na nebu, određivali početak godine. Arhitas iz Tarenta, (428–347. g.p.n.e.), u svojoj rečenici “vreme je veliki broj malih pomeranja, odnosno određeni interval u strukturi svemira”, verovatno je prvi matematičko vreme definisao kretanjem svemirskog sistema. Za Platona, vreme je matematička veličina a njena veličina je izvedena iz kretanja planeta. Aristotel je bio još precizniji: “Ne samo što kretanje merimo pomoću vremena već i vreme prema kretanju zbog toga što jedno uslovljava drugo”. Prodor heliocentrične teorije i teorije kretanja planeta prema Keplerovim zakonima doveo je do matematičkog definisanja pojma. Francuski astronom i matematičar Pjer Simon de Laplas okarakterisao je vreme kao “...umnožavanje kontinuiteta niza događaja u našoj svesti”. A Isak Njutn je 1687. pisao: “...apsolutno vreme, stvarno i matematički, teče ravnomerno samo od sebe i iz svoje prirode bez bilo kakvog odnosa sa spoljnim svetom.”

Promena dana i noći najviše je uticala na stvaranje predstave o vremenu. U staroj Grčkoj se smatralo da je dovoljno da se vreme između izlaska i zalaska sunca podeli na jutro, podne i veče. Na isti način se delilo i noćno vreme. Nešto tačniju podelu razvili su Rimljani u I v. kod kojih je dan imao sedam delova: mane, dies, merides, suprema, vesper, nox i intempestas. Vreme noći delili se na četiri dela zbog smene noćnih straža.

Kod Egipćana i Rimljana novi dan je započinjao u ponoć. Vavilonci, Sirijci i Persijanci su za početak dana smatrali izlazak Sunca, Arabljani podne a Jevreji i Kinezi zalazak Sunca. Prema Hiparhu (2.v.p.n.e.) dan je započinjao u ponoć. A grčki astronom Ptolomej (90–160. g.), početak dana je stavio u podne. Mnogo vekova kasnije, Ptolomejev način je preuzeo i poljski astronom Nikola Kopernik, koji je određivanje podneva pasažnom metodom, tj. tako da se ono izmeri u vreme prolaza Sunca kroz teritorijalni meridijan, smatrao veoma tačnim, pa je prema tome prikladno za računanje početka dana.

Sunčani sat

Prvi sunčani časovnici pravljeni su u Egiptu, u obliku ogromnog kamenog obeliska sa špicem na vrhu, postavljenog na trgu ispred hrama koji je služio za poštovanje kulta boga Sunca. Prvi sačuvani obelisci namenjeni merenju vremena potiču iz 14.v.p.n.e. Iz promene dužine i smera dobijene senke bilo je moguće posmatrati međusobno kretanje Sunca i Zemlje. Do danas je sačuvan visoki obelisk na Trgu Sv. Petra u Rimu, visok 35,5 m. koji je iz Heliopolisa dopremio car Kaligula, 38. g.

Pored statičnih visokih kamenih obeliska – gnomona, kojima se merilo vreme, Egipćani su stvorili i pokretne, ručne merne instrumente. Kod merenja, donji deo instrumenta sa skalom koji se drži u ruci usmeravan je u pravcu Sunca. Na gornji poprečni deo instrumenta, koji stoji upravno na deo sa skalom, pada zrak Sunca čija senka pokazuje vreme na donjoj graviranoj strani. Treća vrsta egipatskog sunčanog sata bile su Stepenice sunca sa površinom za senku, podeljenu na stepene. Građevina je postavljena u pravcu istok-zapad. Pri izlasku Sunca, senka je padala na gornji rub zapadnih stepenica a potom opadala da bi u podne potpuno nestala. U poslepodnevnim satima senka se ponovo pojavila u donjem delu stepeništa, odakle je rasla da bi, pri zalasku Sunca, dotakla ivicu gornje istočne stepenice.

Na kraju 5.veka p.n.e. Grk Aleksandar, iz Mileta, koji je učio astronomiju u Egiptu, prvi je gradio gnomone za merenje vremena upravljajući se prema Suncu. Anaksimandar, koji je učio od Vavilonaca, 547. g.p.n.e. u Sparti je postavio prvi sunčani sat.

Prvi grčki sunčani satovi napravljeni su na ostrvu Dodekanezu, gde su ih doneli Haldejci. Poznavanje vremena bilo je za Grke veoma važno. Ono je određivalo trenutke za rad, jelo i počinak. Na sunčanim satovima radio je i astronom Eudoks, iz Knida (408-356. g.p.n.e). Aristarh, sa Samosa (320-250. g.p.n.e), uradio je pločaste, kružne sunčane satove sa polukružnim skalama, podeljene na pet nejednako dugačkih delova (sati). Pravljeni su statični i prenosivi satovi. Pošto se u to vreme nije znalo za kompas, postavljanje sunčanog sata određivano je posmatranjem solisticijuma i ravnodnevice, a to je bilo dva puta godišnje.

Obelisk na trgu Sv. Petra

U Rim, sunčani satovi donešeni su iz Grčke. Rimski vojskovođa Papirius Kursor je 293. g.p.n.e. postavio sunčani sat na hramu Gvirinova. Trideset godina kasnije, konzul Marius Valerius Mesala, sa Sicilije, dopremio je sunčane satove i postavio ih na rimskom Forumu. Satovi su bili napravljeni za paralelu pomerenu za 40 južnije i služili su u Rimu sve do 164. g.p.n.e. Sto godina kasnije, Marcius Filipus je, pored ovih, izgradio druge sunčane satove priređene za geografski položaj Rima. Oko 250. g.p.n.e. u Rimu su se pojavili prenosivi sunčani satovi u obliku pločica, pravljeni od bronze ili slonovače. Na površini sata bilo je označeno sedam vodoravnih i uspravnih krugova a ispod njih 12 meseci. Sa strane je postavljen šiljak koji je obavljao ulogu gnomona. Poznati rimski arhitekta i graditelj Marko Vitruvije Polion, koji je gradio u vreme Cezara i Avgusta, u svom spisu “Arhitektura” opisuje 13 vrsta sunčanih satova.

Epohu modernih sunčanih satova otvorilo je otkriće iz 1431. g. prema kom se Sunčeva senka kretala u smeru Zemljine ose. To je podrazumevalo da je ploču – polos, sunčanog sata na koju pada senka, potrebno postaviti pod uglom od 150.

Na ovaj način cele godine se mogla primenjivati ista dužina senke, bez obzira na promenljivu visinu Sunca. Sunčane satove sa polosom spominje rukopis Teodorika Rufika iz 1447. Neki satovi iz tog doba imali su istovremeno i gnomon i polos. Slične satove pravili su arapski astronom Sibt al Maridini u 15.veku i egipatski astronom Ibn al Magdi.

Sunčani satovi su mogli pokazivati tačno vreme samo pod uslovom da su bili postavljeni na tačnoj geografskoj širini mesta merenja, tačnog kalendarskog datuma i ugla deklinacije Sunca u trenutku merenja vremena. Da bi se ispunili svi ovi uslovi, trebalo je na brojčanik nacrtati složene krivulje i izračunavati tačan položaj pet pokazivača na brojčaniku. Sve je to odbačeno uvođenjem kompasa i polosa. Za precizno očitavanje vremena bilo je potrebno tačno postavljanje sata prema ravni mesnog meridijana – polos nagnut u pravcu Zemljine ose morao je ležati u ravni meridijana. Pomoću kompasa je potrebno odrediti severno–južni smer ose Zemlje. Prvi koji je proizvodio sunčane satove sa korigovanim kompasom bio je astronom i matematičar iz 14.veka Johanes Miler, iz Nirnberga.

Zvezdani sat

Stari astronomi utvrdili su da se merenje vremena može odrediti samo u uočavanju i poređenju položaja i kretanja zvezda i planeta. Zato su prva pomagala za merenje vremena bili zvezdani satovi – astrolab koji je prvi opisao grčki astronom i matematičar Ptolomej. U opisu se kaže da su to dva prstena koji predstavljaju ekliptiku i ekvator, s okretnom osom. Astrolabom su određivani položaj Sunca, njegova visina iznad horizonta, izlazak i zalazak Sunca, dužina dana i noći. Otkriće načina određivanja vremena merenjem visine zvezda pripisivano je Grku Hiparhu, 2.vek p.n.e. Od Grka, ovaj metod preuzeli su Arapi koji su svojim astrolabom merili vreme sa greškom od 1 do 2 minuta. Mnogi su astronomi, metodom visine, merili vreme sve do 17. veka. Među njima i Tiho Brahe koji je dostigao tačnost merenja s razlikom od samo nekoliko sekundi.

Vodeni sat

Prilikom oblačnog vremena, nepogoda i drugih promena, Sunce je zaklonjeno pa je nemoguće meriti vreme. Zato je stvorena veštačka jedinica vremena – određena količina materije koja prolazi kroz uređaj za merenje. Za materiju za proticanje upotrebljavana je voda. Merenje vremena proticanjem vode poznavali su Egipćani i narodi Bliskog istoka, Indije i Kine. Bile su to polukružne činije sa obeleženom skalom u njoj i malim otvorom na dnu. Činija je potapana i voda ju je kroz otvor punila a na obeleženoj skali je praćeno vreme.

Za vreme faraona Amenhotepa III (1414-1375. g.p.n.e.) upotrebljavani su isticajni vodeni satovi sa gravurom na unutrašnjoj strani i dvanaest dvanaestosatnih skala za merenje vremena u određenim mesecima. Posuda se punila do ruba vodom koja je isticala kroz mali otvor na dnu. Iako jednostavni i neprecizni, ovim instrumentima egipatski astronomi prilično su tačno izmerili prečnik Sunca. U Indiji su bili poznati vodeni satovi pod nazivom jala–jantra, 300. g. p.n.e. Bili su to satovi za isticanje vode, sa otvorom na dnu. Oko 650. g.p.n.e. vodene satove pravili su i Asirci. Empedoklo iz Agriganta je 450. g.p.n.e. vodenim časovnicima određivao trajanje sudskih procesa. Amfora visoka 1 m, široka 40 cm. i zapremine 1 hektolitar, napunjena je vodom. Na dnu je imala otvor 1,4 mm. Pražnjenje amfore trajalo je 10 sati. Proticanje vremena kontrolisano je na skali nanesenoj na plovak koji se spuštao sa padom nivoa istekle vode.Vodeni satovi su bili dobar pokazatelj rasporeda noćnih straža.

Sveća, ulje, pesak

Početkom 13.veka uvedeni su i satovi sveće. Bile su to sveće sa obeleženom skalom. Sagorevanjem, pokazivale su vreme i ujedno osvetljavale prostorije. Dužina ovih sveća bila je oko 1 m. Nekada su na stranicama sveća bili pričvršćeni ekseri ili metalne kuglice koji su pri topljenju voska postupno otpadali a njihov udarac na metalnu zdelu na kojoj stoji sveća bio je zvučni signal o vremenu.

Uljani satovi su imali ulje koje je trajalo 6 sati. Iznad je bio stakleni cilindar koji je sa spoljne strane bio graviran. (sl.11) Nivo ulja u posudi i njegova potrošnja određivali su vreme. Nastali su oko 300 g. i trajali sve do 20.veka.

Vreme nastanka presipnih peščanih satova je teško utvrditi. Bili su poznati u Aziji od davnina a pominju se u spisima iz vremena Arhimeda. Heron Aleksandrijski, navodi primenu peska, prosa ili semena gorušice kao materijala za presipanje iz posude u posudu. Jedan od najstarijih tragova peščanih satova je izveštaj iz 1339. nađen u Parizu. Sadrži uputstvo za pripremu sitnog peska iz prosejane prašine crnog mermera, prokuvanog u vinu i osušenog na suncu. Mana ovih presipnih satova je kratko trajanje i stalno prevrtanje posude. Zato su još 1679. izmišljeni automatski preklopno-presipni peščani satovi. Oblik posuda peščanog sata je oblika kupe zbog eliminisanja pritiska materije na otvor na dnu i skretanja težine sile na bokove posude.

Mehanički satovi

Najstariji nepotvrđeni izveštaji kazuju da je pronalazak mehaničkog sata pripisan papi Silvestru II (999-1003.) koji se, kao redovnik Gerbert Aurilaca (950-1003.) za vreme studija, upoznao sa principom rada arapskih vodenih satova. O mehaničkim satovima piše i Dante Aligijeri u „Božanstvenoj komediji” (1265-1321.). Razvoj mehaničkih satova počinje od 13.veka, proizvodnjom tornjevskih satova, počevši od engleskog Vestminstera 1288. zatim sata crkve u Kenterberiju 1292. pa dalje u Firenci, Kanu, Modeni, Padovi, Brižu, Doveru, Strazburu, Nirnbergu, Parizu, Bazelu, Pragu... Najstariji opis i nacrt mehaničkog sata objavio je profesor medicine i astronomije Đovani de Dondi Palaco del Kapitano, 1364. u Padovi. Razvoj mehaničkih tornjevskih satova trajao je pet vekova.

Glavni i gotovo jedini materijal tornjevskih satova bilo je gvožđe, od kog su izrađivani ne samo delovi ramske konstrukcije već i osovine, zupčanici, vretena, tegovi i ostali delovi. Sve ovo su radili kovači i bravari koji su bili i prvi časovničari velikih satova. Kovačka tehnika je bitno uticala na elemente mehanizma, klinaste spojeve delova okvira, osiguranje zupčanika poprečnim klinovima na osovini protiv osnog pomeranja... Spojevi su zakivani ili zavarivani u vatri. Nosivi vertikalni stubovi sata prvobitno su pratili vertikalu tornja crkve ali su poprečne grede postavljane pod uglom od 450. Vremenom, satni mehanizam je dobijao razne dekoracije i ornamentiku, figure koje su obaveštavale stanovništvo o vremenu, koje su se šetale, udarale u zvono...

Pre pojave mehaničkih satova, po gradovima su danju i noću telali oglašavali protekle sate. Sa pojavom tornjevskih satova, ulogu glasnika vremena preuzeo je mehanizam za zvonjenje. Zvuk sata sa tornja crkve, gradske kuće ili parlamenta obaveštavao je stanovništvo o tačnom vremenu. Kako su se gradovi širili, saopštavanje tačnog vremena bilo je teško uskladiti. Tu ulogu, u mnogim gradovima Evrope vremenom su preuzele astronomske opservatorije. Jednom dnevno, u podne, ispaljivanjem topovskih granata ili podizanje zastave na vrh tornja opservatorije, stanovništvo je obaveštavano o tačnom vremenu.

Na prelazu iz 14. u 15.vek, sve se više izrađuju kućni zidni satovi, isključivo od metala sa tegovima. Zidni satovi sa tegom bili su omiljeni i kasnije, kada je uveden pogon oprugom. Oko 1600. u engleskim časovničarskim radionicama nastali su zidni satovi – fenjeri, prvo gvozdeni a kasnije bronzani. Naziv sata je bio izveden iz oblika ormarića (sličan starom fenjeru) gde je smešten satni mehanizam. Brojčanik je bio ukrašen gravirama. Sve do kraja 17.veka, fenjerasti satovi su imali jednu kazaljku, koja je pokazivala sate, a od 18.veka dve kazaljke. Fenjerasti satovi su stajali na zidu a tegovi koji su ga pokretali visili su ispod. U 16.veku u Nemačkoj su se pojavili okrugli, tanjirasti satovi. Od 18.veka satovi poprimaju najraznoraznije likovne izraze i strukture, figuralne i svirajuće automate, slike, reljefe, njihalice, raznorazne verske, građanske i vladarske motive. Razvojem „stojećih“ zidnih satova razvija se i umetnički oblik kućišta. Metal se zadržao u izradi satnog mehanizma a kutija je rađena od drveta sa drvorezom, duborezom, intarzijom i inkrustaracijom. Pored hrasta, božikovine i zelenike, korišćeni su skupoceni mahagoni iz Indije, svetliji mahagoni sa Kube i crveni iz Hondurasa.

U 15.veku počinju da se izrađuju prenosni džepni i satovi na privesku sa pogonom na oprugu. Najveće radionice otvaraju se u Nirnbergu u Nemačkoj, u Bezansonu u Francuskoj, u Parizu, Londonu, Augsburgu, Amsterdamu, Briselu, Hagu. Zbog velikih ratova vođenih na tlu Evrope, mnogi časovničari sele se u Švajcarsku koja postaje centar proizvodnje satova. Godine 1701. u Švajcarskoj je izdata naredba prema kojoj se strancima zabranjuje rad u časovničarskoj struci a stranci koji su već dugo u toj struci nisu smeli svoju decu da uče časovničarskom zanatu.

Pored razvoja mehanizma, sat dobija oblike primenjene umetnosti. Izgledom i oblikovanjem satova bave se slikari, vajari, graveri, zlatari, staklari. Razvijaju se nove tehnike pozlate, pečenja emajla, glazure itd.

Prvi budilnik napravio je 1787. časovničar Levi Hačins. On je živeo u Novoj Engleskoj, gde su se ljudi budili sa izlaskom sunca. Zimi, u tom delu SAD, sunce izlazi kasnije. Pošto je bio savestan i vredan mladić, ova promena vremena ga je mučila jer nije mogao da se probudi u četiri sata kako je sam sebi odredio. I - smislio je da spoji mehanizam sata i alarmno zvono. Napravio je veliki zidni sat i u njega smestio veliko zvono. U određeno vreme satni mehanizam je aktivirao zvono. Od tada pa do kraja života (živeo je 94 godine), Hačins je svakog jutra ustajao u četiri sata uz zvonjavu sata.

Prvi primerak ručnog sata uradili su časovničari iz Ženeve, Žak Droz i Leše, ali ne zato što su to smatrali za praktičnu stvar već za ukras. Tokom celog 19.veka ručni satovi su bili isključivo ukrasi za ženske ruke. Najpoznatiji ženski sat tog vremena izrađen je za Napoleonovu suprugu Žozefinu. Prve ručne satove za muškarce naručila je nemačka vojna komanda 1880. za svoje artiljerijske oficire. Ali sve je to palo u zaborav. Početkom 20.veka u Parizu se našao Brazilac, Alberto Santos Dimon, poznat u mondenskim krugovima po pokušajima da napravi lelelicu i prvi poleti. Bilo je to vreme utrkivanja sa braćom Rajt, Bleriom, Možajskim i drugima ko će se prvi odvojiti od tla i leteti. Kontrolisati rad motora, poletanje i vreme provedeno u vazduhu džepnim satom bilo je nemoguće. Zato je Alberto Santos zamolio svog prijatelja čuvenog francuskog juvelira Luja Kartijea da mu napravi sat koji će nositi na ruci i istovremeno pilotirati i kontrolisati vreme. Dana 17. decembra 1903. Orvil Rajt na avionu tipa “flajer” sa 16 KS poleteo je u nebo. U proleće 1904. na avionu tipa “14 BIS” Brazilac Alberto Santos Dimon preleteo je 200 m brzinom od 41,2 km/čas. Bio je to prvi zvanični svetski rekord u brzini leta. Bio je to prvi čovek koji je vreme merio gledajući na ručni sat.

Obaveštavanje o tačnom vremenu postala je obaveza svake države. Pored javnih gradskih satova, posle pronalaska telegrafa, radio-aparata, televizije, telefona, odašiljanje poruka o tačnom vremenu postalo je sastavni deo života. Bežičnim radio-signalima, Pariska opservatorija i opseravorija u Griniča, dva puta dnevno slale su poruke o tačnom vremenu. Javio se pojam o fizičkom i građanskom vremenu i njihovoj razlici zbog rotacije Zemlje, kočenja i trenja mora pri plimi i oseki, itd. Astronomska skala UT 1 određena je za astronome, geofizičare i geodete a od 1. januara 1972. uvedeno je koordinisano svetsko vreme UTC (Universal Time Coordinated), čija je osnova međunarodno atomsko vreme TAI, proisteklo iz srednje vrednosti atomskog vremena velikog broja vremenskih laboratorija celog sveta.

M.T.