Zaman olcme aracları hakkında bilgi

Kum Saatleri


Kum saatleri zamanın geleneksel semboludur Saatin ilk tasarımı olan yumurta biciminde cam kaptan akan kum yuzyıllar boyunca sabit kalmıştır Saatlerde kumun yanında, zaman zaman pudra haline getirilmiş yumurta kabuğu, civa ya da ince toz siyah mermer de kullanılmıştır Kum saati, Avrupa ’da ilk kez 8 yuzyılda bir papazın buluşuyla kullanılmaya başlamıştır Camcılık becerisi geliştikce, kumun doldurulduğu ağız da eritilerek kapatılmış ve nemlenerek akışın zorlaşmasının onune gecilmiştir
16 yuzyıldan gunumuze bu saatler surekli zamanı olcmek icin değil, belirli bir surenin başlangıcını ve bitişini gostermek icin kullanılmıştır; kiliselerde dua suresi, gemilerde tayfaların nobet suresi ya da gemilerin hızlarının belirlenmesi
Belirli sayıda kulac aralıklarıyla duğum atılmış ve ucuna bir kutuk bağlanmış bir ip denize atılıyor ve bir gemici kum saatiyle belirli zaman dilimleri icinde kac duğumun suya girdiğini sayıyordu Eğer belirlenen surede beş duğum inmişse, geminin hızı beş deniz mili oluyordu 19 yuzyıl sonuna kadar yelkenli gemilerde hız belirlemek icin bu yontem kullanılmıştır Soğuk iklimlerde su saatine gore daha yaygın kullanımı olduğu halde, kum saati gun boyunca zaman olcumu icin cok uygun bir gerec değildi Bunun icin, ya cok buyuk yapılması, ya da başında her an birinin beklemesi gerekiyordu Bazı kum saatlerinde bulunan kadrandaki gosterge, saatin her başaşağı edilişinde bir saat ileri alınıyordu Yine de, kum saati uzun bir donem boyunca kucuk zaman aralıklarının olculmesinde başarıyla kullanılmıştır
Bugun hala ahcılar yumurta kaynatırken kum saati kullanıyorlar
Ateş Saati
Zamanın olculmesi icin değişik yontem arayışlarıyla yapılan bircok deneme arasında ateş saati de bulunuyor Petrol lambasının alevi ile calışan saat mekanizmasında, tuketilen yağın bolmeli bir saydam kapta izlenmesi ya da kısalan mumun golgesinin, arkadaki bir cetvel uzerindeki boyuna gore saatler belirleniyordu
Cin, Japonya, ve Kore ’de zaman olculmesi icin ateş kullanımı değişik bir nitelik kazanmıştır Bu ulkelerde ozellikle tapınaklarda odağacı ve benzeri kokulu nesneler dovulerek toz haline getiriliyor ve sonra da sıkıştırılarak saydam bir tup icine yerleştiriliyordu Zaman olcumu tup icinde ateşin ulaştığı yere gore yapılıyordu
Değişik turleri olan ateş saatleri alarm saati olarak bile kullanılıyordu İstenen saat yerine iple bağlanan iki kucuk ağırlık, alev ipi koparınca bakır bir yuzeye duşup ses cıkarıyordu
Kral Alfred ’in buluşu olan mum saati belki de butun zaman olcme araclarının en basit olanıdır Bu saat eşit aralıklara bolunmuş bir mumdan oluşuyor Mum yandıkca zamanın gecişi olculebiliyor
Ateş saatlerinin de doğruluğu her zaman şupheliydi Yine de, butun zaman olcme aracları gibi kendi sınırları icinde bir amaca hizmet etmişlerdir


Mekanik Saatler


Zamanın mekanik olarak olculmesi yonundeki ilk adımlar din adamlarından gelmiştir Keşişler dua etmek icin kesin saati bilmek zorundaydılar İlk mekanik saatler, saati gostermek değil duyurmak uzere yapılmışlardı Bu saatler birer ağırlığa bağlı olarak calışıyorlardı ve belirli zaman aralıkları ile gonga vuran tokmaklarla donatılmışlardı Daha onceki yuzyıllarda, eski saat sistemlerinin sesli birer uyarı vermesini sağlama cabaları olumlu sonuclanmamıştı Gecen sureyi ufak taş parcacıkları atarak ya da duduk otturerek belirten karmaşık mekanizmalar uretilmişti
Guneş saati, su saati ve kum saati, değişik şekillerde sureyi gostermek amacına yonelikti Mekanik saat ise manastır hayatında belli bir mekanik işlevi yerine getirmek, bir cekic aracılığıyla ses uretmek ve boylece belirli zaman aralıklarını belirtmek amacını gutmekteydi O donemlerde saatlerin can calması gerektiğine inanılıyordu İngilizcede saat anlamına gelen “clock kelimesi Latince “cloccadan gelmektedir ve can anlamındadır Ancak, daha sonra bu kelime butun saatleri tanımlamaya başlamıştır
Mekanik saatler icin bulunan mekanizma, ağırlığın asılı olduğu ipi ya da zinciri kısa aralıklarla tutan ve bırakan bir vargel duzenidir ve tum modern saatlerin de ortak ozelliğidir Boylece, kısa aralıklarla duran ve inen bir ağırlık, saat mekanizmasını gunun uzunluğuna ya da kısalığına bağlı olmaktan kurtarıyordu
Bu mekanizmanın en eski turu “kamalı olarak biliniyor Ucuna ağırlık bağlı iki yanından atlamalı olarak tırnaklarla donatılmış bir metal cubuk ve yatay olarak gidip gelen bir milden oluşan mekanizmada, her gidişte bir tırnak salıveren bir duzen oluşturulmuş ve milin ivmesi de dış ucuna takılmış bir ağırlıkla kontrol edilmiş Ağırlık uzağa cekilince salınım hızlanıyor, yaklaştırılınca da yavaşlıyor Boylece, başlangıcta dakikaların ve daha sonra da saniyelerin belirlenmesi mumkun olmuştur Mekanik saatlerin icinde en unlulerinden olan Giovanni di Dondi ’nin tasarımı, ağırlıkla işleyen mekanizmaya bağlı sarkac ve sekteli rakkas dişlisinden oluşuyordu ve saatte kadran bulunmuyordu
Gunduz saatlerinin gece saatlerine uymayan saat sistemi, 14 yuzyılda mekanik saatlerin yapılmasına kadar devam etmiştir Gunu eşit saatler halinde bolen ilk saat, Milan ’daki Saint Gottard kilisesi saatidir Yuzyılın ortasına doğru buyuk Avrupa şehirlerinin kulelerinde mekanik saatler gorulmeye başlanmış ve gittikce yayılmıştır Vargel duzeniyle calışan bu saatler 300 yıl boyunca devam etmiştir
1500′lerde Nurnberg ’de Peter Heinlein ’ın zembereği bulmasıyla, buyuk ağırlıklar kalkarak taşınabilir kucuk saatler olanaklı kılınmıştır İlk saatlerde kadran, akrep ve yelkovan bulunmuyordu Okuma yazma oranının duşuk olması, saatlere insanların bakıp anlayacağı yazılar koymak yerine can sesleri konmasını gerektiriyordu Sureyi gorsel olarak gostermek icin saatlere kadranı ilk olarak kullanan ve 1344′te 24 dilimlik saati yapan Dondi ’dir
Saat gelişiminde atılan başka bir buyuk adım da sarkacın bulunmasıdır Kilisede papazı dinlerken kursunun uzerinde sallanan lambanın salınım zamanının sabit olduğunu farkeden Galileo, sarkacın salınım periyodunun, ağırlığına ya da genişliğine değil, uzunluğuna bağlı olduğunu bulmuştur Galileo, olumune yakın, sarkacla calışan bir saat tasarlasa da bunu gercekleştirememiştir İlk calışan sarkaclı saati 1656′da, Galileo ’nun olumunden 14 yıl sonra, Alman astronom Christian Huygens yapmıştır Huygens ’in saati onceleri gunde bir dakikadan az hata veriyordu İlk olarak sağlanan bu hassaslığı, Huygens calışmalarıyla hatayı gunde 10 saniyeye duşurerek, artırmıştır
Sarkacın bulunmasıyla ilk defa olarak saatlere dakika ve saniye kolları eklenmiştir1670′lerin ortalarında Huygens ’in balans yayını geliştirmesi taşınabilir saatlerin gercek bir cep saati haline getirilebilmesini sağlamıştır Yay mekanizmasının bulunması, zamanın hem karada hem de denizde aynı doğrulukta olculebilmesini sağlamıştır Balans yayının geliştirilmesi ile gittikce kuculen saatler cepte ya da kolda taşınabilmeye başlamış, ilk ucuz cep saatleri ABD ’de uretilmiş, kol saatleri ise 1890′larda ortaya cıkmıştır Başlangıcta sadece kadınların kullandığı kol saatleri I Dunya Savaşı sırasında erkekler arasında da yaygınlaşmıştır
Zamanı karada ve denizde aynı olarak olcebilen bu yeni saatlerle zaman birimlerinin hassaslığı sorgulanmaya başlanmıştır Bir saniyenin uzunluğu neydi? Basit bir hesapla saniye dakikanın 160′ı, dakika saatin 160′ı ve saat te gunun 24′te biri olduğu icin bir saniye ortalama guneş gununun 86 400′de biri olarak ortaya cıkar 1820′de zaman aralıkları bu hesaba gore standardize edilmiştir


Kuvars Saatler

1920′lerde kuvars kristalli saatin bulunması, zaman olcumunde yeni bir cığır başlatmıştır Enerjisini bir yıl ya da daha uzun omurlu pilden sağlayan bu saatlerin kurulmasına gerek yoktur Kuvars saatler, kuvars kristallerinin piezoelektrik ozelliğine dayalıdır Eğer, yapısal simetri merkezi bulunmayan bir kristale elektrik uygularsanız bicimini değiştirir; ve eğer onu sıkıştırır ya da bukerseniz elektrik uretir Uygun bir elektronik devreye bağlandığında kristal titreşir ve sabit bir frekansta elektronik saati calıştırabilecek elektrik sinyali uretir
Kuvars kristalinin titreşimleriyle 24 saatlik bir gun milyonda bir saniyelik aksamayla belirlenebiliyordu Ancak, kuvars kristali elektrik akımının etkisiyle bir sure sonra mekanik ozelliklerini değiştirdiği icin başlangıcta cok hassas olan saatler birkac ay sonra geri kalmaya başlarlar Kuvars saatler hassasiyetleri ve fiyatları ile piyasaya hakim olsalar da, daha hassas ve bu hassaslığı uzun sure koruyabilecek saatlere duyulan ihtiyac arayışları devam ettirmiştir


Atom Saatleri

Bilim adamları, atomların cok uzun zaman durağan kalabilen rezonanslara sahip olduklarını anladıklarında, hidrojen veya sezyum atomunun daha hassas saatler icin potansiyel birer sarkac olabileceğini buldular 1930 ve 40′larda radar ve yuksek frekanslı radyo iletişimleri, atomlarla etkileşime girecek elektromanyetik mikrodalgaların uretilebilmesini olanaklı kılmıştır 1949′da ABD ’de NIST laboratuvarlarında amonyağa dayanan ilk atom saati yapılmıştır 1957′de ise yine NIST, ilk sezyum atom saatini gercekleştirmiş ve 1967′de atomun doğal frekansı, yeni uluslaraarası zaman birimi olarak tanınmıştır Buna gore, 1965 yılına kadar bir yılın 31 556 925974 7′de biri olarak kabul edilen saniye sezyum atomunun rezonans frekansının 9 192 631 770 salınımına eşittir Bu, sezyum atomunun ileri geri titreşim yapması icin gecen sureye karşılık gelir
Şu anda 110 trilyonluk hatayla zamanı olcebilen atom saatleri de geliştiriliyor NIST labaratuvarlarında yapılmakta olan yeni sezyum atom saati 300 milyon yıl 14 ondalık haneye, ABD ’de Ulusal Standartlar Enstitusu ’nde uzerinde calışılan cıva iyonu saati ise 30 milyar yıl boyunca 16 ondalık haneye kadar şaşmadan calışabilecek
Atom saatinin keşfiyle sağlanan uzun sureli hassaslığın yanında ceşitli olaylar ve surecler birbiriyle mukemmel bir şekilde senkronize edilebiliyor ve yer tayinleri kesin bir doğrulukla hesaplanabiliyor
Kesin zamana bağlı modern hayatta her gecen gun daha hassas saatlere ihtiyac duyuluyor ancak bu hassaslığın sonu nereye varacak, bu bilinmiyor