Meranie času v minulosti a súčasnosti

Snaha o meranie času je tak stará ako ľudstvo samé. Človek sa vždy snažil zaznamenať časové úseky všetkých opakujúcich sa činností a javov. Na dlhšie periodické udalosti slúžil kalendár, tie kratšie oddávna zaznamenávali hodiny, hlavne pri periodicite jedného dňa.

Slnečné hodiny

Najstaršími boli slnečné hodiny, ktoré slúžili aj ako kalendár. Mnohé sú zahalené tajomstvami a opradené legendami pre ich úctyhodné rozmery (Stonehenge na Britských ostrovoch či Machu Picchu v Andách). Slnečné hodiny sa prvý raz objavili v starom Egypte okolo roku 3000 pred naším letopočtom a v Číne približne o tisícročie neskôr. Niektoré historické výskumy uvádzajú objavenie egyptských slnečných hodín už v piatom tisícročí pred n. l. a čínskych o tisícročie neskôr. V Grécku zostrojil prvé slnečné hodiny Alexander Lakedaimonský v prvej polovici 5. storočia pred n. l. Do Ríma ich priniesol konzul Maximus Mesalla v roku 263 pred n. l.

Antické slnečné hodiny boli zložené z pologuľatej misy so zvislým polomerom, ktorý slúžil ako os. Koniec tyče (gnómonu) zapadal do stredu gule a vodorovného kruhu, ktorý bol okrajom pologule. Polkruh v mise bol členený na 12 rovnakých dielov a tyč vrhala v priebehu dňa na polkruh svoj tieň. Prvé slnečné hodiny s gnómonom kolmým na zemský povrch však boli nepresné. Ich podstatné zlepšenie nastalo, keď sa gnómon umiestnil tak, že koniec tyče smeroval do polohy svetového pólu a bol tak rovnobežný so zemskou osou. Pri takejto úprave sa nemerala dĺžka vrhnutého tieňa, ale smer.

Okrem pevných slnečných hodín sa od stredoveku používali aj prenosné slnečné hodiny. Z niektorých slnečných hodín sa dali vyčítať aj rôzne kalendárne údaje - napríklad náboženské sviatky či čas východu a západu Slnka.
Sviečka ako meradlo času

Na meranie času sa v minulosti používala aj sviečka. Pri tomto spôsobe však bolo potrebné zabezpečiť rovnaké rozmery sviečok a knôtov, aby sa čas nameraný rôznymi sviečkami navzájom príliš neodlišoval. Podstata merania času spočívala v zisťovaní úbytku zhoreného vosku alebo parafínu, ktorý vyjadroval časové jednotky. Sviečky sa v minulosti používali prevažne v kostoloch a kláštoroch.

Tiažová energia vody a piesku

V Egypte na meranie času využili aj tiažovú energiu vody. Tá napríklad určovala čas, ktorý mal obžalovaný na súde vyčlenený na obhajobu. Vodné hodiny sa používali aj na verejných zhromaždeniach. Rečník mal presne vymedzený čas na vyjadrenie svojich názorov.

Presýpacie hodiny boli založené na podobnom princípe. Boli nenáročné na prepravu, takže ich s obľubou používali námorníci a cestovatelia. Piesok rinúci sa cez zúžené hrdlo spojených nádob zaznamenával plynutie času a ak bola nádoba označená značkami, dali sa odčítať aj menšie časové úseky. Podobne ako vodné hodiny, aj tieto si vyžadovali neustálu obsluhu.

Mechanické hodiny

Veľkým pokrokom v meraní času bolo zostrojenie mechanických hodín. Prvé so závažím a systémom ozubených kolies plynule regulujúcich chod stroja boli zhotovené najpravdepodobnejšie v 9. storočí. Hodiny poháňala tiažová energia klesajúceho závažia, ktorá uvádzala do pohybu ozubené súkolie. Neskôr vznikli kyvadlové hodiny. Podnet k ich vytvoreniu dal pravdepodobne Galileo Galilei okolo roku 1600, keď si všimol, že kyvy rozličných kyvadiel trvajú rovnako dlho. Skutočné kyvadlové hodiny zhotovil až o 50 rokov neskôr Holanďan Christian Huygenson.

Prvé mechanické hodiny boli vežové. Hodiny spočiatku iba odbíjali čas, ručičky pribúdali postupne - najprv hodinová, o 700 rokov neskôr minútová. Sekundová ručička bola použitá na hodinách až okolo roku 1800. Vežové hodiny boli veľké a dômyselné stroje, často s obdivuhodnou presnosťou, ktoré merali nielen čas v hodinách, ale ukazovali aj dni, týždne, mesiace.

Koncom 13. storočia sa objavuje už klasický hodinový stroj. Mnohí historici to považujú za jeden z prelomov vdejináchľudstva. Stroj bol veľký a drahý, a preto si meranie času mohli dovoliť iba veľmi bohatémestá. Tie ich inštalovali na veže. Prvé údajne skrášľovali talianske Miláno. Vrcholom umenia boli orloje, radničné a vežové hodiny s komplikovaným mechanizmom, pohyblivými figúrkami a bohatou výzdobou (napríklad orloj v Prahe).

Známe postavičky hlásnika a vartáša

Vežové hodiny boli v čase svojho vzniku pre bežných ľudí nezrozumiteľné, pretože, ako sme už uviedli, nemali ručičky. Preto mestá zaviedli funkciu zvonára a neskôr aj hlásnika. Keď hodinový stroj prešiel určitý bod stanovujúci celú hodinu, zvonár udrel zodpovedajúci počet rán do zvonu. Hlásnik zase verejnosti oznamoval čas, ktorý v danom momente nastal. Navyše sprostredkovával aj rozhodnutia mestskej rady, súdu, ale hlásil aj dátumy svadieb. Hlásnikvo svojej podstatenahrádzal dnešné médiá.

Hlásnik spočiatku nosil halapartňu, multifunkčnú bodnú a sečnú zbraň. Bola to kopija, sekera i hák v jednom. Jej použitie bolo naozaj všestranné. Súčasťou halapartne bola aj trúba zkravského rohu. Hlásnici chodili najmä po slovenských dedinách a malých mestečkách ešte aj v prvej polovici 20. storočia. Vždy zastavili na určených miestach a vyhlasovali dôležité správy. Po čase namiesto halapartne nosili bubon, ktorým vyvolávali pozornosť občanov. Hlásnikova funkcia oznamovateľa času od renesancie postupne upadala, čo súviselo s rozšírením domácich kyvadlových hodín a vreckových hodiniek.

Úloha hlásnika a zvonára obchádzať mesto alebo z veže oznamovať každú celú hodinu, niekedy aj štvrť hodinu už nebola tak potrebná. V slovenských pomeroch funkcia hlásnika prežívala dlhšie a pribudol k nemu aj vartáš. Hlásnik a vartáš pracovali v súčinnosti alebo sa ich funkcie spájali. V niektorých obciach spolupracovali pri hlásení a strážení. Po zotmení strážil a čas hlásil vartáš, cez deň hlásnik.

Dodnes nie je úplne docenená funkcia hlásnika v minulosti. Je však isté, že to bola dôležitá postavička stredovekých miest. Hlásnik, ale najmä vartáš boli i priekopníkmi prevencie požiarovosti. Prvé hasičské zbory boli síce vytvárané už od16. storočia, ale ich masívny rozvoj nastal až v 17. storočí.

Z dnešného pohľadu kuriózna postavička hlásnika sa opäť vracia do niektorých slovenských miest počas leta alebo len v priebehu rôznych kultúrnych podujatí. V každom prípade hlásnik bol významnou postavou slovenských miestv minulosti a patril do koloritu typických predstaviteľov mestského koloritu, ako bol napríklad aj kat.

Vreckové a náramkové hodiny

Asi v roku 1510 norimberský hodinár Peter Henlein použil namiesto závažia pero a zostrojil prvé vreckové hodinky. O 25 rokov neskôr ich zdokonalil Jakub Zech z Prahy. Jeho výrobky poznali ďaleko za hranicami Česka. Tieto hodinky dostali názov norimberské vajce, pretože boli zostrojené v Norimbergu. Tešili sa veľkému záujmu a vyrábali sa až do konca 19. storočia.

Vrchol rozvoja dosiahlo hodinárstvo na prelome 16. a 17. storočia. Koncom 17. a začiatkom 18. storočia vznikali prvé manufaktúry, začiatkom 19. storočia už prvé továrne na výrobu hodín a hodiniek. Pôvodní majstri hodinári postupne zanikali. Továrenskú výrobu zaviedli najmä vo Švajčiarsku a deľbou práce dosiahli nielen nižšie ceny, ale i vysokú presnosť svojich výrobkov. Švajčiarsko sa postupne stálo prvou hodinárskou veľmocou. Výrobky hodinárskeho priemyslu hrdých Helvétov zaplavovali svet a boli symbolom spoľahlivosti. Medzičasom sa hodinárskou veľmocou stali aj USA, ako aj Rusko. Masovou produkciou sa neskôr pripojilo aj Nemecko a priemyselne prudko sa rozvíjajúce Japonsko.

Norimberské vajce ustavične podliehalo zmenám, zdokonaľovalo sa. Tvar si tieto výrobky síce udržali, no súčiastky boli čoraz dômyselnejšie, funkčnejšie, presnejšie. A hodinky sa zmenšovali natoľko, že ich výrobcovia mohli vtesnať do stále menšieho priestoru. A tak v roku 1919 vo Švajčiarsku vznikli prvé náramkové hodinky. Našli si miesto nielen na ruke, ale aj na prste či krku.

Hodinky sa nielen zmenšovali, ale nadobúdali aj novú funkčnosť. V súčasnosti sa vyrábajú antimagnetické náramkové hodinky, zabezpečené proti otrasom či vniknutiu vody do vnútorného priestoru hodiniek. Galvanizácia umožňuje dať povrchu zlatý, strieborný alebo niklový povlak. Najdrahšie hodinky stoja niekoľko miliónov eur a sú posiaté desiatkami až stovkami drahých kameňov, prevažne diamantov.

Špecifickým druhom sú digitálne hodinky, ktoré majú špecifický mechanizmus v podobe využitia piezoelektrického javu. Kremeň má totiž zvláštnu vlastnosť – mechanickou deformáciou vzniká na jeho povrchu elektrický náboj. To je tzv. priamy piezoelektrický jav. Existuje aj obrátený piezoelektrický jav, keď sa vhodným elektrickým prúdom kryštál deformuje a rozkmitá. V kremenných hodinkách rozkmitá prúd z batérie veľmi tenkú vrstvu kryštálu kremeňa na frekvencii 32 768 Hertzov. Mikročip potom umožní vyslať každú sekundu signál, ktorý ovláda buď motor otáčajúci ručičku alebo digitálny displej hodiniek.

Atómové hodiny

Vrcholom presnosti sú atómové hodiny, princípom ktorých je pravidelné kmitanie atómov cézia – 9 129 631 770 kmitov za sekundu. Zo zahriateho cézia sa uvoľňujú atómy, ich vibrácie sú sledované pomocou elektromagnetického poľa. Aj keby atómové hodiny išli mimoriadne dlho, ich odchýlka od skutočného astronomického času by nepresiahla ani jednu sekundu. A prečo za meradlo času bolo vybrané práve cézium (latinsky caesium) s chemickou značkou Cs? Tento prvok s protónovým číslom 55 je pre definíciu sekundy vhodný z niekoľkých dôvodov:

Stabilita a presnosť: Atóm cézia-133 má veľmi stabilné a presné frekvenčné vlastnosti. Céziové atómové hodiny sú schopné udržať presnosť na úrovni jednej sekundy minimálne počas jedného milióna rokov.

Dostupnosť a praktickosť: Cézium je relatívne dostupné a jeho fyzikálne vlastnosti umožňujú jednoduchú manipuláciu a použitie v laboratórnych podmienkach.

Technologická vyspelosť: V čase, keď bola definícia sekundy revidovaná, technológia na meranie frekvencie žiarenia cézia bola už dobre vyvinutá a spoľahlivá. Všetky tieto fyzikálne faktory robia z cézia ideálny prvok na presné a stabilné meranie času.

Pôvodná definícia sekundy platná do roku 1967 ako 1/86 400 stredného slnečného dňa bola založená na rotácii Zeme. Tá však nie je úplne konštantná. Môže sa mierne meniť v dôsledku rôznych faktorov, ako sú gravitačné interakcie s Mesiacom a inými nebeskými telesami.

Ján Szabó