La historia de los dispositivos de cronometraje se remonta a cuando las civilizaciones antiguas observaron el Sol y la Luna mientras se movían por el cielo. El actual sistema sexagesimal de medición del tiempo se remonta aproximadamente al año 2000 a. C. de los sumerios .
Los antiguos egipcios dividieron el día en dos períodos de 12 horas y usaron obeliscos para seguir el sol. Desarrollaron relojes de agua , empleados más tarde por los chinos (después de que fueran introducidos desde Mesopotamia ), los persas y los griegos . Otros dispositivos antiguos de cronometraje incluyen el reloj de vela , el cronómetro y el reloj de arena .
Se sabe que el mecanismo de escape se utilizó en la antigua Grecia. Los chinos utilizaron un mecanismo de escape impulsado por mercurio en sus relojes del siglo X, y los inventos islámicos medievales incluían relojes accionados por engranajes y pesos. Los relojes mecánicos que utilizaban el mecanismo de escape de borde con un cronómetro foliot se inventaron en Europa a principios del siglo XIV. Los relojes portátiles se construyeron por primera vez después de la invención del muelle real a principios del siglo XV; Los primeros relojes de bolsillo aparecieron durante el siglo XVII, y su precisión mejoró después de que se agregó el resorte de equilibrio al volante.
Durante la Edad de Oro holandesa , el erudito Christiaan Huygens inventó un reloj de péndulo preciso y práctico y la espiral , lo que condujo al desarrollo del reloj . Sus inventos aumentaron drásticamente la precisión del cronometraje y se utilizaron ampliamente. Los osciladores de cuarzo se inventaron en la década de 1930 y los relojes atómicos surgieron después de la Segunda Guerra Mundial. Los avances tecnológicos durante la década de 1960 hicieron que los relojes de cuarzo fueran compactos y baratos, lo que llevó a su dominio durante la década de 1980. Los relojes atómicos son más precisos que cualquier otro dispositivo de cronometraje. Se utilizan para calibrar otros dispositivos. Un sistema estandarizado para medir el tiempo, el Tiempo Universal Coordinado , se basa en el tiempo atómico.
Dispositivos de cronometraje de las primeras civilizaciones
Muchas civilizaciones antiguas observaron cuerpos astronómicos , a menudo el Sol]] y la Luna, para determinar tiempos, fechas y estaciones. [1] [2] Los primeros calendarios pueden haber sido creados durante el último período glacial , por cazadores-recolectores que empleaban herramientas como palos y huesos para rastrear las fases de la luna o las estaciones. [2] Los círculos de piedra , como el Stonehenge de Inglaterra , se construyeron en varias partes del mundo, especialmente en la Europa prehistórica , y se cree que se utilizaron para medir el tiempo y predecir eventos estacionales y anuales como equinoccios o solsticios. [2] [3] Como esas civilizaciones megalíticas no dejaron historia registrada , se sabe poco de sus calendarios o métodos de cronometraje. [4] Los métodos de cronometraje sexagesimal , ahora comunes en las sociedades occidentales y orientales , se atestiguaron por primera vez hace casi 4.000 años en Mesopotamia y Egipto . [1] [5] Los mesoamericanos modificaron de manera similar su sistema de conteo vigesimal habitual cuando se trata de calendarios para producir un año de 360 días. [6]
Antiguo Egipto
El reloj de sol más antiguo que se conoce es de Egipto ; se remonta aproximadamente al 1500 a. C. (XIX dinastía) y fue descubierto en el Valle de los Reyes en 2013. [7] Los relojes de sol tienen su origen en los relojes de sombra , que fueron los primeros dispositivos utilizados para medir las partes de un día. [8] Los obeliscos del antiguo Egipto, construidos alrededor del 3500 a. C., también se encuentran entre los primeros relojes de sombra. [2] [9]
Los relojes de sombra egipcios dividieron el día en 12 partes y cada parte se dividió en partes más precisas. [7] Un tipo de reloj de sombras consistía en un vástago largo con cinco marcas variables y una barra transversal elevada que proyectaba una sombra sobre esas marcas. Se colocó hacia el este por la mañana de modo que el sol naciente proyectara una sombra sobre las marcas, y se giró hacia el oeste al mediodía para captar las sombras de la tarde. Los obeliscos funcionaban de la misma manera: la sombra proyectada sobre los marcadores a su alrededor permitió a los egipcios calcular el tiempo. El obelisco también indicaba si era de mañana o de tarde, así como los solsticios de verano e invierno . [2] [10] Un tercer reloj de sombras, desarrollado c. 500 a. C., tenía una forma similar a una escuadra en T doblada . Midió el paso del tiempo por la sombra proyectada por su barra transversal sobre una regla no lineal. La T estaba orientada hacia el este por las mañanas y giraba al mediodía para poder proyectar su sombra en la dirección opuesta. [11]
Aunque precisos, los relojes de sombra se basaban en el sol, por lo que eran inútiles por la noche y en tiempo nublado. [10] [12] Por lo tanto, los egipcios desarrollaron una serie de instrumentos alternativos de cronometraje, incluidos relojes de agua, y un sistema para rastrear los movimientos de las estrellas. La descripción más antigua de un reloj de agua proviene de la inscripción de la tumba de Amenemhet, oficial de la corte egipcia de principios de la XVIII Dinastía ( c. 1500 a . C.), que lo identifica como su inventor. [13] Había varios tipos de relojes de agua, algunos más elaborados que otros. Un tipo consistía en un cuenco con pequeños orificios en el fondo, que flotaba en el agua y se dejaba llenar a una velocidad casi constante; las marcas en el costado del cuenco indicaban el tiempo transcurrido, a medida que la superficie del agua los alcanzaba. El reloj de agua más antiguo conocido se encontró en la tumba del faraón Amenhotep I (1525-1504 a. C.), lo que sugiere que se utilizaron por primera vez en el antiguo Egipto. [10] [14] Otro método egipcio para determinar el tiempo durante la noche era usar plomadas llamadas merkhets . En uso desde al menos el año 600 a. C., dos de estos instrumentos se alinearon con Polaris , la estrella del polo norte , para crear un meridiano norte-sur . El tiempo se midió con precisión observando ciertas estrellas a medida que cruzaban la línea creada con los merkhets . [10] [15]
Grecia y Roma antiguas
Los filósofos griegos Anaxágoras y Empédocles se refirieron a una forma simple de reloj de agua . [16] Se supone que el filósofo ateniense Platón inventó una forma de reloj despertador para despertar a sus alumnos. [17] Podría haber consistido en bolas de plomo en un recipiente flotante, que se hizo caer al suelo, las bolas de plomo cayendo en cascada ruidosamente sobre una bandeja de cobre . [18] La invención de Platón puede haber consistido alternativamente en dos tinajas conectadas para permitir que el agua fuerce el aire a través de un silbato. [17]
El astrónomo griego Andrónico de Cirro supervisó la construcción de la Torre de los Vientos en Atenas en el siglo I a.C. En la tradición griega, las clepsidras se usaban en la corte ; más tarde, los romanos también adoptaron esta práctica. Hay varias menciones de esto en los registros históricos y la literatura de la época; por ejemplo, en Theaetetus , Platón dice que "Esos hombres, en cambio, siempre hablan con prisa, porque el agua que fluye los impulsa". [19] Otra mención se produce en Lucio Apuleyo ' The Golden Culo :.. "El Secretario de la Corte comenzó a llorar de nuevo, esta vez invocando el principal testigo de la acusación a aparecer hasta dio un paso a un anciano, a quien no sabía que estaba invitaba a hablar mientras hubiera agua en el reloj; se trataba de un globo hueco en el que se vertía agua a través de un embudo en el cuello, y del que se escapaba gradualmente a través de finas perforaciones en la base ”. [20] El reloj del relato de Apuleyo era uno de los varios tipos de relojes de agua utilizados. Otro consistía en un cuenco con un agujero en el centro, que flotaba en el agua. El tiempo se mantuvo observando cuánto tiempo tardaba el recipiente en llenarse de agua. [21] [ página necesaria ]
Aunque las clepsidras eran más útiles que los relojes de sol (podían usarse en interiores, durante la noche y también cuando el cielo estaba nublado) no eran tan precisos; los griegos, por tanto, buscaron una forma de mejorar sus relojes de agua. [22] Aunque todavía no son tan precisos como los relojes de sol, los relojes de agua griegos se volvieron más precisos alrededor del año 325 a. C., y se adaptaron para tener una esfera con una aguja horaria , lo que hizo que la lectura del reloj fuera más precisa y conveniente. Uno de los problemas más comunes en la mayoría de los tipos de clepsidras fue causado por la presión del agua : cuando el recipiente que contenía el agua estaba lleno, el aumento de presión hizo que el agua fluyera más rápidamente. Este problema fue abordado por los relojeros griegos y romanos a partir del año 100 a. C., y continuaron realizándose mejoras en los siglos siguientes. Para contrarrestar el aumento del flujo de agua, se les dio forma cónica a los recipientes de agua del reloj, generalmente cuencos o jarras; posicionado con el extremo ancho hacia arriba, una mayor cantidad de agua tuvo que fluir para caer la misma distancia que cuando el agua estaba más abajo en el cono. Junto con esta mejora, los relojes se construyeron con más elegancia en este período, con horas marcadas por gongs, puertas que se abren a figurillas en miniatura, campanas o mecanismos móviles. [10] Sin embargo, quedaron algunos problemas que nunca se resolvieron, como el efecto de la temperatura. El agua fluye más lentamente cuando está fría, o incluso puede congelarse. [ cita requerida ]
Entre el 270 a. C. y el 500 d. C. , los matemáticos helenísticos Ctesibio , héroe de Alejandría y Arquímedes , y los horólogos y astrónomos romanos comenzaron a desarrollar relojes de agua mecanizados más elaborados. La complejidad añadida tenía como objetivo regular el flujo y proporcionar una visualización más elegante del paso del tiempo. Por ejemplo, algunos relojes de agua sonaban campanas y gongs , mientras que otros abrían puertas y ventanas para mostrar figuras de personas, o movían punteros y diales. Algunos incluso mostraban modelos astrológicos del universo.
Aunque los griegos y los romanos hicieron mucho para avanzar en la tecnología de los relojes de agua, todavía continuaron usando relojes de sombra. Se dice que el matemático y astrónomo Teodosio de Bitinia , por ejemplo, inventó un reloj de sol universal que era preciso en cualquier lugar de la Tierra, aunque se sabe poco sobre él. [23] Durante el reinado del emperador Augusto , los romanos construyeron el reloj de sol más grande jamás construido, el Solarium Augusti . Su gnomon era un obelisco de Heliópolis . [24] De manera similar, el obelisco de Campus Martius se usó como gnomon para el reloj de sol zodiacal de Augusto. [25] El comandante militar y naturalista romano Plinio el Viejo registra que el primer reloj de sol llegó a Roma en el 264 a. C., saqueado de Catania , Sicilia ; según él, dio el tiempo incorrecto hasta que se usaron las marcas y el ángulo apropiados para la latitud de Roma, un siglo después. [26]
Persia antigua y medieval
Según el historiador griego Calístenes , los persas utilizaban relojes de agua en el 328 a. C. para garantizar una distribución justa y exacta del agua de los qanats a sus accionistas para el riego agrícola. El uso de relojes de agua en Irán , especialmente en Zeebad , se remonta al 500 a. C. Más tarde, también se utilizaron para determinar los días sagrados exactos de las religiones preislámicas, como Nowruz , Chelah o Yaldā , los días y noches más cortos, más largos y de igual duración de los años. Los relojes de agua utilizados en Irán eran una de las herramientas antiguas más prácticas para cronometrar el calendario anual. [27]
Los relojes de agua, o Fenjaan , en Persia alcanzaron un nivel de precisión comparable a los estándares actuales de cronometraje. El fenjaan era el dispositivo de cronometraje más preciso y comúnmente utilizado para calcular la cantidad o el tiempo que un agricultor debe tomar agua de un qanat o pozo para el riego de las granjas, hasta que fue reemplazado por un reloj actual más preciso. [27] Los relojes de agua persas eran una herramienta práctica y útil para que los accionistas de qanat calcularan el tiempo que podían desviar el agua a su granja. El qanat era la única fuente de agua para la agricultura y el riego, por lo que una distribución justa y equitativa del agua era muy importante. Por lo tanto, se eligió a una persona mayor que se consideraba justa e inteligente para ser el administrador del reloj de agua, y se necesitaron al menos dos administradores de tiempo completo para controlar y observar el número de fenjaans y anunciar la hora exacta durante los días y las noches. . [28]
El fenjaan era una olla grande llena de agua y un cuenco con un pequeño agujero en el centro. Cuando el cuenco se llenaba de agua, se hundía en la olla, y el administrador vaciaba el cuenco y lo volvía a poner encima del agua de la olla. Registraría el número de veces que se hundió el cuenco colocando piedras pequeñas en un frasco. [28]
El lugar donde se encontraba el reloj y sus administradores se conocían colectivamente como khaneh fenjaan . Por lo general, este sería el último piso de una taberna, con ventanas orientadas al oeste y al este para mostrar la hora del atardecer y el amanecer. También había otra herramienta para medir el tiempo llamada staryab o astrolabio , pero se usaba principalmente para creencias supersticiosas y no era práctica para usar como calendario de agricultores. El reloj de agua Zeebad Gonabad estuvo en uso hasta 1965 cuando fue sustituido por relojes modernos. [27]
China antigua y medieval
El historiador británico de la ciencia china Joseph Needham especuló que la introducción de la clepsidra de salida a China, quizás desde Mesopotamia, se remonta al segundo milenio antes de Cristo, durante la dinastía Shang y, a más tardar, en el primer milenio antes de Cristo. A principios de la dinastía Han , en 202 a . C., la clepsidra de salida fue reemplazada gradualmente por la clepsidra de entrada, que presentaba una varilla indicadora en un flotador. Para compensar la caída de presión en el depósito, que ralentizó el cronometraje a medida que el recipiente se llenaba, Zhang Heng agregó un tanque adicional entre el depósito y el recipiente de entrada. Alrededor del 550 d.C., Yin Gui fue el primero en China en escribir sobre el desbordamiento o tanque de nivel constante agregado a la serie, que luego fue descrito en detalle por el inventor Shen Kuo . Alrededor del año 610, este diseño fue superado por dos inventores de la dinastía Sui , Geng Xun y Yuwen Kai, quienes fueron los primeros en crear la clepsidra de equilibrio, con posiciones estándar para el equilibrio de acero . [29] Needham declaró que:
... [la clepsidra de equilibrio] permitió el ajuste estacional de la altura de presión en el tanque de compensación al tener posiciones estándar para el contrapeso graduado en la viga, y por lo tanto pudo controlar la tasa de flujo para diferentes longitudes de día y noche. Con esta disposición no se requería un tanque de desbordamiento, y se advirtió a los dos asistentes cuando la clepsidra necesitaba ser rellenada. [29]
Innovaciones tempranas de cronometraje
El término reloj abarca un espectro de dispositivos, que van desde relojes de pulsera hasta el Reloj del Largo Ahora . La palabra deriva del clokke inglés medio , cloque francés del norte antiguo o clocke holandés medio , todos los cuales significan "campana", y se derivan del latín medieval clocca ("campana"). [30] Las campanas se utilizaron para marcar el paso del tiempo en el mar y en las abadías . [31]
A lo largo de la historia, los relojes han tenido una variedad de fuentes de energía , que incluyen gravedad , resortes y electricidad . [32] Los relojes mecánicos se generalizaron en el siglo XIV, cuando se utilizaron en los monasterios medievales para mantener el horario regulado de las oraciones. [ cita requerida ]
Relojes de vela
Una de las primeras menciones de un reloj con vela se encuentra en un poema chino, escrito en el año 520 d.C. por You Jianfu, quien escribió que la vela graduada es un medio para determinar la hora en la noche. En Japón se utilizaron velas similares hasta principios del siglo X. [33]
El reloj de velas más comúnmente mencionado y escrito se atribuye a Alfredo el Grande , rey de los sajones occidentales . Consistía en seis velas hechas de 72 peniques de cera, cada una de 12 pulgadas (30 cm) de alto y de espesor uniforme, marcadas en cada pulgada (2,54 cm). Como estas velas ardieron durante aproximadamente cuatro horas, cada marca representó 20 minutos. Una vez encendidas, las velas se colocaron en cajas de vidrio con marco de madera, para evitar que la llama se apagara. [34]
Los relojes de vela más sofisticados de su tiempo fueron los del erudito musulmán Al-Jazari en 1206. Uno de sus relojes de vela incluía un dial para mostrar la hora y, por primera vez, empleaba un ajuste de bayoneta , un mecanismo de fijación que todavía se utiliza en la actualidad. veces. [35] El historiador científico británico Donald Routledge Hill describió los relojes con velas de Al-Jazari de la siguiente manera:
La vela, cuya velocidad de combustión era conocida, se clavó en la parte inferior de la tapa y su mecha pasó a través del orificio. La cera se acumulaba en la hendidura y se podía quitar periódicamente para que no interfiriera con la combustión constante. La parte inferior de la vela descansaba en un plato poco profundo que tenía un anillo en su costado conectado a través de poleas a un contrapeso. Cuando la vela se consumió, el peso la empujó hacia arriba a una velocidad constante. Los autómatas se hicieron funcionar desde el plato en la parte inferior de la vela. No se conocen otros relojes de vela de esta sofisticación. [36]
Una variación de este tema fueron los relojes con lámparas de aceite . Estos primeros dispositivos de cronometraje consistían en un depósito de vidrio graduado para contener aceite, generalmente aceite de ballena, que se quemaba de manera limpia y uniforme, suministrando el combustible para una lámpara incorporada. A medida que el nivel del depósito descendía, proporcionó una medida aproximada del paso del tiempo.
Relojes de incienso
Además de los relojes de agua, mecánicos y de velas, los relojes de incienso se utilizaron en el Lejano Oriente y se fabricaron en varias formas diferentes. [37] Los relojes de incienso se utilizaron por primera vez en China alrededor del siglo VI; en Japón, todavía existe uno en el Shōsōin , [38] aunque sus caracteres no son chinos, sino devanagari . [39] Debido a su uso frecuente de caracteres devanagari, lo que sugiere su uso en ceremonias budistas , el sinólogo estadounidense Edward H. Schafer especuló que los relojes de incienso se inventaron en la India . [39] Aunque son similares al reloj de las velas, los relojes de incienso arden uniformemente y sin llama; por lo tanto, eran más precisos y seguros para uso en interiores. [40]
Se han encontrado varios tipos de relojes de incienso, las formas más comunes incluyen la varilla de incienso y el sello de incienso. [41] [42] Un reloj de varilla de incienso era una varilla de incienso con calibraciones; [42] la mayoría eran elaborados, a veces con hilos, con pesos adjuntos, a intervalos uniformes. Los pesos caerían en una bandeja o gong debajo, lo que significa que había transcurrido una cierta cantidad de tiempo. Algunos relojes de incienso se guardaban en elegantes bandejas; También se utilizaron bandejas de fondo abierto, para permitir el uso de las pesas junto con la bandeja decorativa. [43] [44] También se usaban varillas de incienso con diferentes aromas, de modo que las horas se marcaban con un cambio de fragancia. [45] Las varillas de incienso pueden ser rectas o en espiral; los en espiral eran más largos y, por lo tanto, estaban destinados a un uso prolongado y, a menudo, se colgaban de los techos de las casas y los templos. [46] En Japón, a una geisha se le pagaba por la cantidad de senkodokei (varitas de incienso) que se habían consumido mientras ella estaba presente, una práctica que continuó hasta 1924. [47]
Los relojes con sellos de incienso se utilizaron para ocasiones y eventos similares a los del reloj de varilla; Si bien los propósitos religiosos eran de importancia primordial, [41] estos relojes también eran populares en reuniones sociales y eran utilizados por intelectuales y eruditos chinos. [48] El sello era un disco de madera o piedra con una o más ranuras grabadas [41] en las que se colocaba incienso. [49] Estos relojes eran comunes en China, [48] pero se produjeron en menor número en Japón. [50] Para señalar el paso de un período de tiempo específico, se pueden colocar pequeños trozos de maderas fragantes, resinas o diferentes inciensos perfumados en los senderos de polvo de incienso. Los diferentes relojes de incienso en polvo usaban diferentes formulaciones de incienso, dependiendo de cómo se distribuyera el reloj. [51] La longitud del rastro de incienso, directamente relacionada con el tamaño del sello, fue el factor principal para determinar cuánto duraría el reloj; todos quemados durante largos períodos de tiempo, que oscilan entre las 12 horas y un mes. [52] [53] [54]
Si bien los primeros sellos de incienso estaban hechos de madera o piedra, los chinos introdujeron gradualmente discos de metal, probablemente a partir de la dinastía Song . Esto permitió a los artesanos crear más fácilmente sellos grandes y pequeños, así como diseñarlos y decorarlos de manera más estética. Otra ventaja fue la capacidad de variar las trayectorias de las ranuras, para permitir el cambio de duración de los días en el año. A medida que los sellos más pequeños se volvieron más disponibles, los relojes aumentaron en popularidad entre los chinos y, a menudo, se regalaban. [55] Los coleccionistas de relojes de hoy en día suelen buscar relojes con sellos de incienso; sin embargo, quedan pocos que no hayan sido comprados o exhibidos en museos o templos. [50]
Relojes de sol
Los relojes de sol se habían utilizado para medir el tiempo desde el antiguo Egipto. Los diales antiguos estaban basados en nodus con líneas horarias rectas que indicaban horas desiguales, también llamadas horas temporales, que variaban con las estaciones. Cada día se dividió en 12 segmentos iguales independientemente de la época del año; así, las horas eran más cortas en invierno y más largas en verano. El reloj de sol fue desarrollado por astrónomos musulmanes . La idea de utilizar horas de igual duración durante todo el año fue la innovación del matemático árabe Abu'l-Hasan Ibn al-Shatir en 1371, basada en desarrollos anteriores en trigonometría del matemático árabe sirio Muhammad ibn Jābir al-Harrānī al-Battānī (Albategni ). Ibn al-Shatir era consciente de que "el uso de un gnomon que sea paralelo al eje de la Tierra producirá relojes de sol cuyas líneas horarias indican horas iguales en cualquier día del año". Su reloj de sol es el reloj de sol de eje polar más antiguo que existe. El concepto apareció en los relojes de sol occidentales a partir de 1446. [56] [57]
Tras la aceptación del heliocentrismo y la igualdad de horas, así como los avances en trigonometría, los relojes de sol aparecieron en su forma actual durante el Renacimiento , cuando se construyeron en grandes cantidades. [58] En 1524, el astrónomo francés Oronce Finé construyó un reloj de sol de marfil , que todavía existe; [59] más tarde, en 1570, el astrónomo italiano Giovanni Padovani publicó un tratado que incluía instrucciones para la fabricación y disposición de relojes de sol murales (verticales) y horizontales. Del mismo modo, el astrónomo italiano Giuseppe Biancani 's Constructio instrumenti anuncio horologia solarios ( c. Discute 1620) cómo construir relojes de sol. [60]
Relojes de arena
Dado que el reloj de arena era uno de los pocos métodos fiables para medir el tiempo en el mar, se especula que se utilizaba a bordo de barcos ya en el siglo XI, cuando habría complementado la brújula magnética como ayuda para la navegación. Sin embargo, la evidencia inequívoca más temprana de su uso aparece en la pintura Alegoría del buen gobierno , del artista italiano Ambrogio Lorenzetti , de 1338. [61] Desde el siglo XV en adelante, los relojes de arena se utilizaron en una amplia gama de aplicaciones en el mar, en iglesias, en la industria y en la cocina; fueron los primeros dispositivos de medición del tiempo confiables, reutilizables, razonablemente precisos y de fácil construcción. El reloj de arena también adquirió significados simbólicos, como el de la muerte, la templanza, la oportunidad y el Padre Tiempo , generalmente representado como un anciano barbudo. [62] El navegante portugués Fernando de Magallanes usó 18 relojes de arena en cada barco durante su circunnavegación del globo en 1522. [63] Aunque también se usó en China, se desconoce la historia del reloj de arena allí, [64] pero no parece haber sido usado en China antes de mediados del siglo XVI, [65] y el reloj de arena implica el uso del vidrio soplado, que parece ser un arte enteramente europeo y occidental. [66]
Relojes con escapes impulsados por líquido
El primer ejemplo de un escape impulsado por líquido fue descrito por el antiguo ingeniero griego Filón de Bizancio (siglo III a.C.) en su tratado técnico Neumática (capítulo 31), donde compara el mecanismo de escape de un autómata de lavabo con los empleados en (agua) relojes. [67] Otro reloj temprano para usar los escapes fue construido durante el siglo VII en Chang'an , por el monje y matemático tántrico , Yi Xing , y el funcionario del gobierno Liang Lingzan . [68] [69] Un instrumento astronómico que servía como reloj, fue discutido en un texto contemporáneo de la siguiente manera: [70]
[Fue] hecho a imagen de los cielos redondos y en él se mostraban las mansiones lunares en su orden, el ecuador y los grados de la circunferencia celestial. El agua, que fluía en forma de palas, hacía girar una rueda automáticamente, haciéndola girar una revolución completa en un día y una noche. Además de esto, había dos anillos colocados alrededor de la esfera celeste exterior, con el sol y la luna enhebrados en ellos, y estos estaban hechos para moverse en órbita circular ... E hicieron una carcasa de madera cuya superficie representaba el horizonte, ya que el instrumento estaba medio hundido en él. Permitió determinar con exactitud el tiempo de los amaneceres y atardeceres, lunas llenas y nuevas, tardanzas y prisas. Además, había dos gatos de madera colocados en la superficie del horizonte, uno con una campana y el otro con un tambor delante, la campana se tocaba automáticamente para indicar las horas y el tambor se tocaba automáticamente para indicar los cuartos. Todos estos movimientos fueron provocados por maquinaria dentro de la carcasa, cada uno dependiendo de ruedas y ejes, ganchos, pasadores y varillas de enclavamiento, dispositivos de parada y cerraduras que se verifican mutuamente. [70]
Dado que el reloj de Yi Xing era un reloj de agua, se vio afectado por las variaciones de temperatura. Ese problema fue resuelto en 976 por el astrónomo e ingeniero chino Zhang Sixun reemplazando el agua con mercurio , que permanece líquido hasta -39 ° C (-38 ° F). Zhang implementó los cambios en su torre del reloj , que tenía unos 10 metros (33 pies) de altura, con escapes para mantener el reloj girando y campanas para señalar cada cuarto de hora. Otro reloj digno de mención, el elaborado Motor Cósmico, fue construido por el erudito Su Song , en 1088. Tenía aproximadamente el tamaño de la torre de Zhang, pero tenía una esfera armilar que giraba automáticamente, también llamada globo celeste, desde la cual las posiciones de las estrellas podría ser observado. También contó con cinco paneles con maniquíes haciendo sonar gongs o campanas, y tabletas que muestran la hora del día u otros momentos especiales. [10] Además, contó con la primera transmisión de cadena de transmisión de potencia sin fin conocida en relojería. [71] Originalmente construido en la capital de Kaifeng , fue desmantelado por el ejército de Jin y enviado a la capital de Yanjing (ahora Beijing ), donde no pudieron volver a montarlo. Como resultado, se ordenó al hijo de Su Song, Su Xie, que construyera una réplica. [72]
Las torres de reloj construidas por Zhang Sixun y Su Song, en los siglos X y XI, respectivamente, también incorporaron un mecanismo de reloj llamativo , el uso de tomas de reloj para hacer sonar las horas. [73] Un reloj que suena fuera de China fue el Reloj de Agua Jayrun , en la Mezquita Omeya en Damasco , Siria , que sonó una vez cada hora. Fue construido por Muhammad al-Sa'ati en el siglo XII, y luego descrito por su hijo Ridwan ibn al-Sa'ati , en su obra Sobre la construcción de relojes y su uso (1203), al reparar el reloj. [74] En 1235, se completó en el vestíbulo de entrada de la madraza Mustansiriya en Bagdad , un reloj despertador monumental a base de agua que "anunciaba las horas de oración fijadas y la hora tanto de día como de noche" . [75]
El primer reloj de engranajes fue inventado en el siglo XI por el ingeniero árabe Ibn Khalaf al-Muradi en la Iberia islámica ; era un reloj de agua que empleaba un complejo mecanismo de tren de engranajes , que incluía engranajes tanto segmentarios como epicíclicos , [76] [77] capaces de transmitir un par elevado . El reloj no tenía rival en el uso de engranajes complejos y sofisticados, hasta los relojes mecánicos de mediados del siglo XIV. [77] El reloj de Al-Muradi también empleó el uso de mercurio en sus conexiones hidráulicas , [78] [79] que podrían funcionar con autómatas mecánicos. [79] El trabajo de Al-Muradi era conocido por los estudiosos que trabajaron bajo Alfonso X de Castilla , [80] por lo que el mecanismo pudo haber jugado un papel en el desarrollo de los relojes mecánicos europeos. [77] Otros relojes de agua monumentales construidos por ingenieros musulmanes medievales también empleaban complejos trenes de engranajes y conjuntos de autómatas. [81] Como los primeros griegos y chinos, los ingenieros árabes de la época también desarrollaron un mecanismo de escape impulsado por líquido que emplearon en algunos de sus relojes de agua. Se utilizaron flotadores pesados como pesos y se utilizó un sistema de carga constante como mecanismo de escape, [76] que estaba presente en los controles hidráulicos que utilizaban para hacer descender flotadores pesados a una velocidad lenta y constante. [81]
Un reloj de mercurio, descrito en los Libros del saber de Astronomia , una obra española de 1277 que consta de traducciones y paráfrasis de obras árabes, a veces se cita como evidencia del conocimiento musulmán de un reloj mecánico. Sin embargo, el dispositivo era en realidad un reloj de agua cilíndrico compartimentado, [82] que el autor judío de la sección correspondiente, el rabino Isaac, construyó utilizando principios descritos por un filósofo llamado "Irán", identificado con el héroe de Alejandría (fl. Siglo I d. C. ), sobre cómo se pueden levantar objetos pesados. [83]
Las torres de reloj en Europa occidental en la Edad Media también eran a veces relojes de campana. El original más famoso que aún se conserva es posiblemente el Reloj de San Marcos en la parte superior de la Torre del Reloj de San Marcos en la Plaza de San Marcos en Venecia , ensamblado en 1493 por el relojero Gian Carlo Rainieri de Reggio Emilia . En 1497, Simone Campanato moldeó la gran campana en la que cada lapso de tiempo definido es batido por dos estatuas mecánicas de bronce (altura 2,60 m.) Llamadas Due Mori ( Dos moros ), manejando un martillo. Posiblemente antes (1490) es el Reloj Astronómico de Praga del maestro relojero Jan Růže (también llamado Hanuš); según otra fuente, este dispositivo fue ensamblado ya en 1410 por el relojero Mikuláš de Kadaň y el matemático Jan Šindel . El desfile alegórico de esculturas animadas suena cada hora todos los días.
Relojes astronómicos
Durante el siglo XI en la dinastía Song , Su Song creó un reloj astronómico impulsado por agua para su torre del reloj de Kaifeng. Incorporaba un mecanismo de escape, así como la transmisión por cadena de transmisión de potencia sin fin más antigua conocida, que impulsaba la esfera armilar.
Los astrónomos musulmanes contemporáneos también construyeron una variedad de relojes astronómicos de alta precisión para usar en sus mezquitas y observatorios , [84] como el reloj astronómico de agua de Al-Jazari en 1206, [85] y el reloj astrolabico de Ibn al-Shatir. a principios del siglo XIV. [86] Los astrolabios de cronometraje más sofisticados fueron los mecanismos de astrolabios con engranajes diseñados por el erudito iraní Abū Rayhān Bīrūnī en el siglo XI y por Muhammad ibn Abi Bakr en el siglo XIII. Estos dispositivos funcionaban como dispositivos de cronometraje y también como calendarios. [76]
Al-Jazari construyó un sofisticado reloj astronómico impulsado por agua en 1206. Este reloj de castillo era un dispositivo complejo que tenía aproximadamente 11 pies (3,4 m) de altura y tenía múltiples funciones además del cronometraje. Incluía una exhibición del zodíaco y los caminos solares y lunares, y un puntero en forma de luna creciente que viajaba a través de la parte superior de una puerta, movido por un carro oculto y haciendo que las puertas se abrieran, cada una revelando un maniquí , cada hora. [36] [87] Fue posible restablecer la duración del día y la noche para tener en cuenta la duración cambiante del día y la noche a lo largo del año. Este reloj también presentaba una serie de autómatas, incluidos halcones y músicos, que automáticamente tocaban música cuando se movían mediante palancas operadas por un árbol de levas oculto unido a una rueda hidráulica . [88]
Relojes y relojes mecánicos tempranos
Cuando se empezaron a utilizar los relojes mecánicos, a menudo se les daba cuerda al menos dos veces al día para garantizar la precisión. [89] Los monasterios transmiten los tiempos y duraciones importantes con campanas, tocadas con la mano o con un dispositivo mecánico, como por medio de un peso que cae o mediante un batidor giratorio. [ cita requerida ]
Aunque la inscripción mortuoria de Pacificus , archidiácono de Verona , registra que construyó un reloj nocturno ( horologium nocturnum ) ya en 850, [90] su reloj ha sido identificado como un tubo de observación utilizado para localizar estrellas con un libro de astronomía. observaciones, en lugar de un reloj mecánico o de agua, una interpretación apoyada por ilustraciones de manuscritos medievales. [91] [92]
Las necesidades religiosas y la habilidad técnica de los monjes medievales fueron factores cruciales en el desarrollo de los relojes, como escribe el historiador Thomas Woods :
Los monjes también contaban entre ellos a hábiles relojeros. El primer reloj registrado fue construido por el futuro Papa Silvestre II para la ciudad alemana de Magdeburgo , alrededor del año 996. Monjes posteriores construyeron relojes mucho más sofisticados. Peter Lightfoot, un monje de Glastonbury del siglo XIV , construyó uno de los relojes más antiguos que aún existen, que ahora se encuentra en excelentes condiciones en el Museo de Ciencias de Londres . [93]
La aparición de relojes en los escritos del siglo XI implica que eran muy conocidos en Europa en ese período. [94] A principios del siglo XIV, el poeta florentino Dante Alighieri se refirió a un reloj en su Paradiso ; [95] la primera referencia literaria conocida a un reloj que dio las horas. [94] Giovanni da Dondi , profesor de astronomía en Padua , presentó la descripción detallada más antigua del mecanismo de relojería en su tratado de 1364 Il Tractatus Astrarii . [96] Esto ha inspirado varias réplicas modernas, incluidas algunas en el Museo de Ciencias de Londres y la Institución Smithsonian . [96] Otros ejemplos notables de este período se construyeron en Milán (1335), Estrasburgo (1354), Rouen (1389), Lund ( c. 1425) y Praga (1462). [96]
El reloj de la catedral de Salisbury , que data aproximadamente de 1386, es uno de los relojes en funcionamiento más antiguos del mundo y puede que sea el más antiguo. Aún conserva la mayoría de sus partes originales, [97] aunque su mecanismo original de cronometraje de borde y foliot se ha perdido, habiendo sido convertido en un péndulo , que fue reemplazado por una réplica de borde en 1956. No tiene dial, ya que su propósito era tocar una campana en momentos precisos. [97] Las ruedas y los engranajes están montados en un marco de hierro abierto, similar a una caja, que mide aproximadamente 1,2 metros cuadrados. El marco se mantiene unido con tacos y clavijas de metal. Dos grandes piedras, colgadas de poleas, suministran la energía. A medida que caen los pesos, las cuerdas se desenrollan de los barriles de madera. Un barril acciona la rueda principal, que está regulada por el escape, y el otro acciona el mecanismo de golpe y el freno de aire. [97]
Tenga en cuenta también el reloj de la catedral de Wells de Peter Lightfoot , construido c. 1390. [98] [99] El dial representa una vista geocéntrica del universo, con el Sol y la Luna girando alrededor de una Tierra central fija . Es único por tener su rostro medieval original, mostrando un modelo filosófico del universo precopernicano . [100] Encima del reloj hay un conjunto de figuras, que tocan las campanas, y un conjunto de caballeros en justas que giran alrededor de una pista cada 15 minutos. [100] [101] El reloj se convirtió en un escape de péndulo y ancla en el siglo XVII y se instaló en el Museo de Ciencias de Londres en 1884, donde sigue funcionando. [101] Relojes astronómicos similares , u horologes , sobreviven en Exeter , Ottery St Mary y Wimborne Minster .
Un reloj que no ha sobrevivido es el de la Abadía de St Albans , construido por el abad del siglo XIV Ricardo de Wallingford . [102] Puede haber sido destruido durante la disolución de los monasterios por parte de Enrique VIII , pero las notas del abad sobre su diseño han permitido una reconstrucción a gran escala. Además de mantener el tiempo, el reloj astronómico podría predecir con precisión los eclipses lunares y puede haber mostrado el Sol, la Luna (edad, fase y nodo), estrellas y planetas, así como una rueda de la fortuna y un indicador del estado. de la marea en el Puente de Londres . [103] Según Woods, "un reloj que lo igualara en sofisticación tecnológica no apareció durante al menos dos siglos". [93] [104] Giovanni de Dondi fue otro de los primeros relojeros mecánicos cuyo reloj no sobrevivió, pero su trabajo se ha replicado basándose en los diseños. El reloj de De Dondi era una construcción de siete caras con 107 partes móviles, que mostraba las posiciones del Sol, la Luna y cinco planetas, así como los días festivos religiosos. [103] Alrededor de este período, los relojes mecánicos se introdujeron en abadías y monasterios para marcar eventos y momentos importantes, reemplazando gradualmente a los relojes de agua que habían servido para el mismo propósito. [105] [106]
Durante la Edad Media, los relojes tenían principalmente fines religiosos; el primero empleado para el cronometraje secular surgió alrededor del siglo XV. En Dublín , la medición oficial del tiempo se convirtió en una costumbre local, y en 1466 un reloj público estaba en la cima del Tholsel (el tribunal de la ciudad y la cámara del consejo). [107] Fue el primero de su tipo que se registró claramente en Irlanda, y solo habría tenido una aguja horaria. [107] El aumento de la fastuosidad de los castillos llevó a la introducción de relojes de torreta. [108] Un ejemplar de 1435 sobrevive del castillo de Leeds ; su rostro está decorado con las imágenes de la Crucifixión de Jesús , María y San Jorge . [108]
Los primeros diales del reloj mostraban horas: la visualización de minutos y segundos evolucionó más tarde. En un manuscrito de 1475 se menciona un reloj con esfera de minutos [109], y en el siglo XV existían en Alemania relojes que indicaban los minutos y los segundos . [110] A partir de ese momento se fabricaron ocasionalmente relojes que indicaban minutos y segundos, pero esto no fue común hasta que el aumento de la precisión fue posible gracias al reloj de péndulo y, en los relojes, al resorte de equilibrio en espiral. El astrónomo del siglo XVI Tycho Brahe usó relojes con minutos y segundos para observar las posiciones estelares. [109]
El ingeniero otomano Taqi al-Din describió un reloj impulsado por peso con un escape de borde y foliot, un tren de engranajes llamativo, una alarma y una representación de las fases de la luna en su libro Las estrellas más brillantes para la construcción de relojes mecánicos. ( Al-Kawākib al-durriyya fī wadh 'al-bankāmat al-dawriyya ), escrito alrededor de 1556. [111]
Relojes
El concepto de reloj de pulsera se remonta a la producción de los primeros relojes en el siglo XVI. Isabel I de Inglaterra recibió un reloj de pulsera de Robert Dudley, primer conde de Leicester en 1571, descrito como un reloj de brazo. Desde el principio, los relojes de pulsera fueron usados casi exclusivamente por mujeres, mientras que los hombres usaron relojes de bolsillo hasta principios del siglo XX. No se trataba solo de una moda o de un prejuicio; Los relojes de la época eran notoriamente propensos a ensuciarse por la exposición a los elementos, y solo podían mantenerse a salvo de daños si se llevaban de forma segura en el bolsillo. Cuando el chaleco se introdujo como una moda masculina en la corte de Carlos II en el siglo XVII, el reloj de bolsillo estaba metido en su bolsillo. El príncipe Alberto , el consorte de la reina Victoria , presentó el accesorio "cadena Alberto", diseñado para sujetar el reloj de bolsillo a la prenda exterior del hombre mediante un clip. A mediados del siglo XIX, la mayoría de los relojeros produjeron una gama de relojes de pulsera, a menudo comercializados como brazaletes , para mujeres. [112]
Los relojes de pulsera fueron usados por primera vez por los militares a finales del siglo XIX, cuando se reconoció cada vez más la importancia de sincronizar las maniobras durante la guerra sin revelar potencialmente el plan al enemigo a través de la señalización. Estaba claro que usar relojes de bolsillo en el fragor de la batalla o montado en un caballo no era práctico, por lo que los oficiales comenzaron a sujetar los relojes a sus muñecas. La Garstin Company de Londres patentó un diseño de 'Watch Wristlet' en 1893, aunque probablemente estaban produciendo diseños similares de la década de 1880. Claramente, en ese momento estaba surgiendo un mercado de relojes de pulsera para hombres. Los oficiales del ejército británico comenzaron a usar relojes de pulsera durante las campañas militares coloniales en la década de 1880, como durante la Guerra Anglo-Birmana de 1885. [112]
Durante la Guerra de los Bóers , la importancia de coordinar los movimientos de las tropas y sincronizar los ataques contra los insurgentes bóers de gran movilidad fue primordial, y el uso de relojes de pulsera se generalizó posteriormente entre la clase de oficiales. La compañía Mappin & Webb comenzó la producción de su exitoso 'reloj de campaña' para soldados durante la campaña en Sudán en 1898 y aumentó la producción para la Guerra de los Bóers unos años más tarde. [112]
Estos primeros modelos eran esencialmente relojes de bolsillo estándar ajustados a una correa de cuero, pero a principios del siglo XX, los fabricantes comenzaron a producir relojes de pulsera especialmente diseñados. La empresa suiza Dimier Frères & Cie patentó un diseño de reloj de pulsera con las ahora estándar orejetas de alambre en 1903. En 1904, Alberto Santos-Dumont , uno de los primeros aviadores, le pidió a su amigo el relojero francés Louis Cartier que diseñara un reloj que pudiera ser útil durante sus vuelos. [113] [114] Hans Wilsdorf se mudó a Londres en 1905 y estableció su propio negocio con su cuñado Alfred Davis, Wilsdorf & Davis, proporcionando relojes de calidad a precios asequibles; la compañía más tarde se convirtió en Rolex . [115] Wilsdorf fue uno de los primeros en convertirse al reloj de pulsera y contrató a la firma suiza Aegler para producir una línea de relojes de pulsera. Su reloj de pulsera Rolex de 1910 se convirtió en el primer reloj de este tipo en recibir la certificación como cronómetro en Suiza y ganó un premio en 1914 del Observatorio Kew en Richmond , al oeste de Londres. [116]
El impacto de la Primera Guerra Mundial cambió drásticamente las percepciones del público sobre la idoneidad del reloj de pulsera del hombre y abrió un mercado masivo en la era de la posguerra. La táctica de artillería de bombardeo progresivo , desarrollada durante la guerra, requería una sincronización precisa entre los artilleros de artillería y la infantería que avanzaba detrás del bombardeo. Los relojes de servicio producidos durante la guerra se diseñaron especialmente para los rigores de la guerra de trincheras , con esferas luminosas y cristales irrompibles. También se descubrió que los relojes de pulsera eran necesarios tanto en el aire como en tierra: los pilotos militares los encontraron más convenientes que los relojes de bolsillo por las mismas razones que Santos-Dumont. El Departamento de Guerra británico comenzó a entregar relojes de pulsera a los combatientes a partir de 1917. [117]
La empresa H. Williamson Ltd., con sede en Coventry , fue una de las primeras en aprovechar esta oportunidad. Durante la Junta General de Accionistas de la empresa de 1916 se observó que "... el público está comprando las cosas prácticas de la vida. Nadie puede afirmar sinceramente que el reloj es un lujo. Se dice que un soldado de cada cuatro lleva un reloj de pulsera, y el otros tres pretenden conseguir uno tan pronto como puedan ". Al final de la guerra, casi todos los hombres alistados usaban un reloj de pulsera, y después de que se desmovilizaron, la moda pronto se puso de moda: el British Horological Journal escribió en 1917 que "... el reloj de pulsera era poco utilizado por el sexo más severo antes de la guerra, pero ahora se ve en la muñeca de casi todos los hombres de uniforme y de muchos hombres vestidos de civil ". En una década, las ventas de relojes de pulsera habían superado a las de los relojes de bolsillo. [112]
Reloj de ecuación
A finales de los siglos XVII y XVIII, se hicieron relojes de ecuación , que permitían al usuario ver o calcular el tiempo solar aparente , como lo mostraría un reloj de sol. Antes de la invención del reloj de péndulo, los relojes de sol eran los únicos relojes precisos. Cuando los buenos relojes estuvieron disponibles, parecían inexactos para las personas que estaban acostumbradas a confiar en los relojes de sol. La variación anual de la ecuación del tiempo hizo que un reloj fuera rápido o lento hasta unos 15 minutos, en relación con un reloj de sol, según la época del año. Los relojes de ecuación satisfacían la demanda de relojes que siempre coincidían con los relojes de sol. Se idearon varios tipos de mecanismos de reloj de ecuaciones. que se puede ver en ejemplos sobrevivientes, principalmente en museos.
Era de la precisión en el cronometraje
Relój de péndulo
Continuaron las innovaciones en el reloj mecánico, con la miniaturización que condujo a los relojes domésticos en el siglo XV y a los relojes personales en el XVI. [96] En la década de 1580, el erudito italiano Galileo Galilei investigó la oscilación regular del péndulo y descubrió que podía usarse para regular un reloj. [32] [118] Aunque Galileo estudió el péndulo ya en 1582, nunca construyó un reloj basado en ese diseño. [32] El primer reloj de péndulo fue diseñado y construido por el científico holandés Christiaan Huygens , en 1656. [32] Las primeras versiones tenían un error de menos de un minuto por día, y las posteriores solo por 10 segundos, muy precisos para su tiempo. [32]
En Inglaterra , pronto se reanudó la fabricación de relojes de péndulo. [119] El reloj longcase (también conocido como el reloj de pie ) fue creado primero en albergar el péndulo y las obras por el relojero Inglés William Clemente en 1670 o 1671; esto se hizo factible después de que Clemente inventara el mecanismo de escape del ancla [120] alrededor de 1670. [121] Antes, los relojes de péndulo usaban el mecanismo de escape de borde más antiguo, que requería oscilaciones de péndulo muy amplias de aproximadamente 100 °. Para evitar la necesidad de una caja muy grande, la mayoría de los relojes que usaban el escape de borde tenían un péndulo corto. Sin embargo, el mecanismo de anclaje redujo la oscilación necesaria del péndulo entre 4 ° y 6 °, lo que permitió a los relojeros utilizar péndulos más largos con, en consecuencia, ritmos más lentos. Estos requerían menos energía para moverse, causaban menos fricción y desgaste, y eran más precisos que sus predecesores más cortos. La mayoría de los relojes de caja larga utilizan un péndulo de aproximadamente un metro (39 pulgadas) de largo hasta el centro de la sacudida, y cada oscilación dura un segundo. Este requisito de altura, junto con la necesidad de un espacio de caída largo para las pesas que alimentan el reloj, dio lugar a la caja alta y estrecha. [122]
Clement también introdujo el resorte de suspensión pendular en 1671. El minutero concéntrico fue agregado al reloj por Daniel Quare , un relojero de Londres, y se introdujo la manecilla de segundos.
Los jesuitas fueron otro importante contribuyente al desarrollo de los relojes de péndulo en los siglos XVII y XVIII, habiendo tenido una "apreciación inusualmente aguda de la importancia de la precisión". [123] [124] Al medir con precisión un péndulo de un segundo, por ejemplo, el astrónomo italiano Padre Giovanni Battista Riccioli persuadió a nueve compañeros jesuitas "para contar casi 87.000 oscilaciones en un solo día". [124] Desempeñaron un papel crucial en la difusión y prueba de las ideas científicas del período y colaboraron con científicos contemporáneos, como Huygens. [123]
Reloj de resorte con espiral
La invención del muelle real a principios del siglo XV permitió la construcción de relojes portátiles, evolucionando hasta convertirse en los primeros relojes de bolsillo en el siglo XVII, pero estos no fueron muy precisos hasta que se añadió el muelle de equilibrio al volante a mediados del siglo XVII. Queda alguna disputa sobre si el científico británico Robert Hooke (el suyo era un resorte directo) o Huygens fue el inventor real del resorte de equilibrio. Huygens fue claramente el primero en usar un resorte de equilibrio en espiral, la forma que se usa en prácticamente todos los relojes hasta el día de hoy. La adición del resorte de equilibrio hizo del volante un oscilador armónico como el péndulo en un reloj de péndulo, que oscilaba a una frecuencia resonante fija y resistía oscilar a otras velocidades. Esta innovación aumentó enormemente la precisión de los relojes, reduciendo el error de quizás varias horas por día a quizás 10 minutos por día, [32] lo que resultó en la adición del minutero a la esfera del reloj alrededor de 1680 en Gran Bretaña y 1700 en Francia.
Al igual que la invención del reloj de péndulo, de Huygens espiral espiral sistema (balanza de resorte) de cronometradores portátiles, ayudó a sentar las bases de la moderna relojería industria. La aplicación del resorte de equilibrio en espiral para los relojes marcó el comienzo de una nueva era de precisión para los cronometradores portátiles, similar a la que había introducido el péndulo para los relojes. Desde su invención en 1675 por Huygens, el sistema de espiral en espiral para cronometradores portátiles, todavía se utiliza en la industria de la relojería mecánica en la actualidad. [125] [126] [127] [128]
Reloj de bolsillo
En 1675, Huygens y Hooke inventaron la balanza en espiral , o espiral, diseñada para controlar la velocidad de oscilación del volante. Este avance crucial finalmente hizo posible relojes de bolsillo precisos . [118] Esto resultó en un gran avance en la precisión de los relojes de bolsillo, de quizás varias horas por día a 10 minutos por día, similar al efecto del péndulo sobre los relojes mecánicos. [10] [129] El gran relojero inglés, Thomas Tompion , fue uno de los primeros en utilizar este mecanismo con éxito en sus relojes de bolsillo, y adoptó el minutero que, después de probar una variedad de diseños, finalmente se estabilizó en el moderno -Día de configuración. [119]
El mecánico inglés Edward Barlow inventó el mecanismo de golpe de cremallera y caracol para hacer sonar los relojes, lo que supuso una gran mejora con respecto al mecanismo anterior. El reloj repetidor , que marca el número de horas (o incluso minutos), fue inventado por Quare o Barlow en 1676. El relojero inglés George Graham inventó el escape inactivo para relojes en 1720.
Cronómetro marino
Los cronómetros marinos son relojes que se utilizan en el mar como patrones de tiempo , para determinar la longitud mediante la navegación celeste . [130] Un estímulo importante para mejorar la precisión y confiabilidad de los relojes fue la importancia del cronometraje preciso para la navegación. La posición de un barco en el mar podría determinarse con una precisión razonable si un navegante pudiera referirse a un reloj que perdió o ganó menos de unos 10 segundos por día. El cronómetro marino tendría que mantener la hora de una ubicación fija, generalmente la hora media de Greenwich, lo que permitiría a los marinos determinar la longitud comparando el mediodía local con el reloj. [130] [131] [132] Este reloj no podía contener un péndulo, lo que sería prácticamente inútil en un barco oscilante.
Después del desastre naval de Scilly de 1707, donde cuatro barcos encalló debido a errores de navegación, el gobierno británico ofreció un gran premio de £ 20,000, equivalente a millones de libras en la actualidad, para cualquiera que pudiera determinar la longitud con precisión. La recompensa fue finalmente reclamada en 1761 por el carpintero de Yorkshire John Harrison , quien dedicó su vida a mejorar la precisión de sus relojes.
En 1735 Harrison construyó su primer cronómetro, que fue mejorando constantemente durante los siguientes treinta años antes de enviarlo para su examen. El reloj tenía muchas innovaciones, incluido el uso de cojinetes para reducir la fricción, equilibrios ponderados para compensar el cabeceo y balanceo del barco en el mar y el uso de dos metales diferentes para reducir el problema de la expansión por calor.
El cronómetro fue probado en 1761 por el hijo de Harrison y al final de las 10 semanas el reloj tenía un error de menos de 5 segundos. [133]
Reloj electrico
En 1815, Sir Francis Ronalds (1788–1873) de Londres publicó el precursor del reloj eléctrico, el reloj electrostático . [134] Se alimentaba con pilas secas , una batería de alto voltaje con una vida útil extremadamente larga, pero la desventaja de sus propiedades eléctricas variaba con el clima. [135] Probó varios medios para regular la electricidad y estos modelos demostraron ser confiables en una variedad de condiciones meteorológicas. [136]
Alexander Bain , un fabricante escocés de relojes e instrumentos, fue el primero en inventar y patentar el reloj eléctrico en 1840. El 11 de enero de 1841, Bain y el fabricante de cronómetros John Barwise sacaron otra patente importante que describe un reloj en el que un péndulo electromagnético y se emplea una corriente eléctrica para mantener el reloj en marcha en lugar de resortes o pesos. Las patentes posteriores ampliaron sus ideas originales.
Reloj y reloj de cuarzo
Las propiedades piezoeléctricas del cuarzo cristalino fueron descubiertas por los hermanos físicos franceses Jacques y Pierre Curie en 1880. [32] [137] El primer oscilador de cristal de cuarzo fue construido por el ingeniero estadounidense Walter G. Cady en 1921, y en 1927 el primer oscilador de cuarzo. reloj fue construido en Bell Telephone Laboratories en Canadá. [138] [139] Las décadas siguientes vieron el desarrollo de los relojes de cuarzo como dispositivos de medición de tiempo de precisión en entornos de laboratorio: la electrónica de conteo voluminosa y delicada, construida con tubos de vacío , limitó su uso práctico en otros lugares. En 1932, se desarrolló un reloj de cuarzo capaz de medir pequeñas variaciones semanales en la velocidad de rotación de la Tierra. [139] La Oficina Nacional de Estándares (ahora NIST ) basó el estándar de tiempo de los Estados Unidos en relojes de cuarzo desde finales de 1929 hasta la década de 1960, cuando cambió a relojes atómicos. [140] En 1969, Seiko produjo el primer reloj de pulsera de cuarzo del mundo , el Astron . [141] Su precisión inherente y bajo costo de producción ha dado como resultado la subsecuente proliferación de relojes de cuarzo y relojes. [32]
Reloj atómico
Los relojes atómicos son los dispositivos de cronometraje más precisos en uso práctico en la actualidad. Con una precisión de unos pocos segundos durante muchos miles de años, se utilizan para calibrar otros relojes e instrumentos de cronometraje. [142]
La idea de usar transiciones atómicas para medir el tiempo fue sugerida por primera vez por el científico británico Lord Kelvin en 1879, [143] aunque fue solo en la década de 1930 con el desarrollo de la resonancia magnética que hubo un método práctico para hacer esto. [144] Un prototipo de dispositivo máser de amoníaco fue construido en 1949 en la Oficina Nacional de Estándares de los Estados Unidos (NBS, ahora Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST)). Aunque era menos preciso que los relojes de cuarzo existentes, sirvió para demostrar el concepto. [145] [146] [147]
El primer reloj atómico preciso, un estándar de cesio basado en una cierta transición del átomo de cesio-133 , fue construido por el físico inglés Louis Essen en 1955 en el Laboratorio Nacional de Física de Londres. [148] La calibración del reloj atómico estándar de cesio se llevó a cabo mediante el uso de la escala de tiempo astronómico de efemérides (ET). [149]
El Sistema Internacional de Unidades (SI) estandarizó su unidad de tiempo, la segunda, sobre las propiedades del cesio en 1967. [147] El SI define la segunda como 9.192.631.770 ciclos de radiación que corresponde a la transición entre dos niveles de energía de espín de electrones. del estado fundamental del átomo de 133 Cs. [150] El reloj atómico de cesio mantenido por NIST tiene una precisión de 30 mil millonésimas de segundo por año. [147] Los relojes atómicos han empleado otros elementos, como el hidrógeno y el vapor de rubidio , que ofrecen mayor estabilidad, en el caso de los relojes de hidrógeno, y menor tamaño, menor consumo de energía y, por tanto, menor costo (en el caso de los relojes de rubidio). [147]
Industria relojera
Los primeros relojeros profesionales procedían de los gremios de cerrajeros y joyeros . La relojería pasó de ser una artesanía especializada a convertirse en una industria de producción en masa durante muchos años. [151]
París y Blois fueron los primeros centros de la relojería en Francia. Relojeros franceses como Julien Le Roy , relojero de Versalles , fueron líderes en diseño de cajas y relojes ornamentales. [151] Le Roy pertenecía a la quinta generación de una familia de relojeros, y sus contemporáneos lo describieron como "el relojero más hábil de Francia, posiblemente de Europa". Inventó un mecanismo de repetición especial que mejoró la precisión de relojes y relojes, una esfera que se podía abrir para ver el mecanismo de relojería interior, y fabricó o supervisó más de 3500 relojes. La competencia y la rivalidad científica resultante de sus descubrimientos animaron aún más a los investigadores a buscar nuevos métodos para medir el tiempo con mayor precisión. [152]
Los relojeros llegaron a las colonias americanas desde Inglaterra y Holanda a principios del siglo XVII. Entre los primeros relojeros conocidos en las colonias estaban Thomas Nash de New Haven, Connecticut (1638), [153] William Davis de Boston (1683), Edvardus Bogardus de la ciudad de Nueva York (1698) y James Baterson de Boston (1707). [154]
Los relojeros de Connecticut elaboraron relojes llamativos a lo largo del siglo XVII. [153] El Museo Metropolitano de Arte de la ciudad de Nueva York tiene en sus colecciones un reloj llamativo de caja alta que Benjamin Bagnall, Sr., construyó en Boston antes de 1740 y que Elisha Williams probablemente adquirió entre 1725 y 1739 mientras era rector de Yale. Colegio . [155] El Museo de Arte de Dallas tiene en sus colecciones un reloj llamativo similar hecho completamente de piezas estadounidenses que Bagnall construyó en Boston entre 1730 y 1745. [156]
Durante el siglo XVII, cuando el metal era más difícil de conseguir en las colonias que la madera, los trabajos de muchos relojes estadounidenses estaban hechos de madera, incluidos los engranajes, que estaban tallados y hechos a mano, al igual que todas las demás partes. [157] Existe alguna evidencia de que los relojes de madera se fabricaban ya en 1715 cerca de New Haven. [153] [158] Benjamin Cheney de East Hartford, Connecticut , estaba produciendo relojes de madera en 1745. [153] [158] [159] David Rittenhouse construyó un reloj con engranajes de madera alrededor de 1749 mientras vivía en una granja cerca de Filadelfia en el 17 años. [160]
Entre 1794 y 1795, a raíz de la Revolución Francesa , el gobierno francés ordenó el uso del tiempo decimal , con un día dividido en 10 horas de 100 minutos cada una. Un reloj en el Palais des Tuileries mantuvo la hora decimal hasta 1801. [161]
En Alemania, Nuremberg y Augsburg fueron los primeros centros de relojería, y la Selva Negra se especializó en relojes de cuco de madera . [162]
Los ingleses se convirtieron en los relojeros predominantes de los siglos XVII y XVIII. Los principales centros de la industria británica se encontraban en la City de Londres , el West End de Londres , el Soho , donde se establecieron muchos hugonotes franceses calificados y más tarde en Clerkenwell . La Worshipful Company of Clockmakers se estableció en 1631 como una de las compañías de librea de la ciudad de Londres.
Tompion fue el primer relojero inglés con reputación internacional y muchos de sus alumnos se convirtieron en grandes relojeros por derecho propio, como Graham, que inventó el escape de latido, el orrery y el péndulo de mercurio, y su alumno Thomas Mudge, que creó el primer escape de palanca . Los relojeros famosos de este período incluyeron a Joseph Windmills , Simon de Charmes, quien estableció la firma de relojería De Charmes y Christopher Pinchbeck, quien inventó el pinchbeck de aleación . [163]
Más tarde, los famosos horólogos incluyeron a John Arnold, quien hizo el primer reloj moderno práctico y preciso refinando el cronómetro de Harrison, Thomas Earnshaw, quien fue el primero en ponerlos a disposición del público, Quare, quien inventó un movimiento de reloj repetitivo, un barómetro portátil e introdujo el reloj concéntrico. minutero.
El Worshipful Company of Clockmakers, un gremio que otorga licencias a los relojeros para hacer negocios, impuso a los relojeros el control de calidad y los estándares. Con el auge del consumismo a finales del siglo XVIII, los relojes, especialmente los de bolsillo, se consideraron accesorios de moda y se fabricaron con estilos cada vez más decorativos. Para 1796, la industria alcanzó un punto alto con casi 200,000 relojes producidos anualmente en Londres, sin embargo, a mediados del siglo XIX, la industria había experimentado un fuerte declive debido a la competencia suiza. [164] Suiza se estableció como un centro de relojería tras la afluencia de artesanos hugonotes , y en el siglo XIX, la industria suiza "ganó la supremacía mundial en relojes de alta calidad hechos a máquina". La firma líder del día fue Patek Philippe , fundada por Antoni Patek de Varsovia y Adrien Philippe de Berna . [151]
Cronología
- 270 a. C. - Ctesibius construye un popular reloj de agua, llamado clepsidra
- 46 a. C. - Julio César y Sosigenes desarrollan un calendario solar con años bisiestos.
- Siglo XI: las páginas del barco mantenían conjuntos de relojes de arena para marcar el progreso de un barco durante su viaje.
- Siglo XI: en Europa se utilizaban grandes relojes urbanos para mostrar la hora local , mantenidos a mano
- 1335 - Primer reloj mecánico conocido, en Milán.
- 1502 - Peter Henlein construye el primer reloj de bolsillo
- 1582 - El Papa Gregorio XIII , Aloysius Lilius y Christopher Clavius introducen un calendario gregoriano con un sistema mejorado de años bisiestos.
- 1655 - Cassini construye el heliómetro de San Petronio en Bolonia , para estandarizar el mediodía solar .
- 1656 - Huygens construye el primer reloj de péndulo preciso.
- 1676 - Obras de movimiento y minutero introducidas por Quare
- 1680 - Introducción de la manecilla de segundos
- 1737 - John Harrison presenta el primer cronómetro marino estable , lo que permite una determinación precisa de la longitud en el mar.
- 1850 - Aaron Lufkin Dennison inicia en Roxbury, Massachusetts, EE. UU., La Waltham Watch Company y desarrolla el Sistema Americano de Fabricación de Relojes .
- 1884 - La Conferencia Internacional de Meridianos adopta la hora media de Greenwich para mantener la coherencia con las observaciones del siglo XVIII de Nevil Maskelyne para el método de distancias lunares.
- 1893 - Introducción por Webb C. Ball de los estándares generales de relojes de ferrocarril en América del Norte: cronómetros de ferrocarril
- 1928 - Joseph Horton y Warren Morrison construyen el primer reloj oscilador de cristal de cuarzo
- 1946 - Felix Bloch y Edward Purcell desarrollan resonancia magnética nuclear
- 1949 - Harold Lyons desarrolla un reloj atómico basado en las vibraciones mecánicas cuánticas de la molécula de amoníaco.
- 1982 - Se funda la Federación de la Industria Relojera Suiza FH mediante la fusión de dos organizaciones anteriores.
- 1983 - Los relojes radiocontrolados se convierten en un lugar común en Europa.
- 1983 - La primera colección de 12 modelos Swatch salió a la venta el 1 de marzo en Zúrich: el primer reloj de moda
- 1994 - Los relojes radiocontrolados se vuelven comunes en EE. UU.
Ver también
- Sincronización de reloj
- Hora universal coordinada (UTC)
- Péndulo de segundos
- Metrología de tiempo
- Estándar de tiempo
Notas al pie
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Este llamativo reloj de ocho días sigue de cerca el diseño inglés ...
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(3) Imagen y descripción del movimiento de madera del reloj construido por Benjamin Cheney alrededor de 1760 en exhibición en 2015 en Clock Gallery de Old Sturbridge Village : "Número de imagen: 17680" . Archivado desde el original el 1 de febrero de 2016 . Consultado el 26 de enero de 2017 . En"Colección No.57.1.117: Reloj de caja alta de Benjamin Cheney, Hartford, Connecticut, c. 1760" . Sturbridge, Massachusetts: Antiguo pueblo de Sturbridge. Archivado desde el original el 2 de abril de 2016 . Consultado el 10 de abril de 2015 .Descripción: Este movimiento para un reloj de caja alta fue realizado por Benjamin Cheney en Hartford, Connecticut. El movimiento de madera, impulsado por peso, de treinta horas con golpe de rueda cuenta con un escape de retroceso. La placa del cuadrante es una delgada hoja de latón con enjutas de latón fundido, anillo de capítulo de latón plateado, broca de segundo, anillo de calendario y patrón de nombre, todo unido a una tabla de pino. "Benjamin Cheney" está grabado en el nombre del jefe. ... Materiales: Obras: placas de castaño, ruedas de cerezo; pérgolas y piñones de arce; latón. Caja: La madera primaria es nogal; madera secundaria: pino blanco.
(4) Zea, Philip. "Diversidad y regionalismo en las zonas rurales de Nueva Inglaterra" . Fundación Chipstone. Archivado desde el original el 9 de abril de 2015 . Consultado el 9 de abril de 2015 .Benjamin Cheney, Jr. (1725-1815) y Timothy Cheney (1731-1795) comenzaron a fabricar relojes en East Hartford, Connecticut, alrededor de 1750. ... Quizás porque su padre era carpintero, desarrollaron el concepto de ofrecer opciones en relojes. para ampliar su clientela: movimientos de madera de treinta horas, así como relojes de bronce de ocho días más caros. .... Dos siglos más tarde, estos relojes suelen ser rechazados por los coleccionistas sobre la base de la calidad, aunque el ingenioso mecanismo de madera y el concepto de marketing detrás de ellos fueron algunas de las ideas más sofisticadas en marcha en el mercado de la Nueva Inglaterra del siglo XVIII.
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David Rittenhouse nació el 8 de abril de 1732 en Roxborough Township, condado de Filadelfia . Alrededor de los 17 años construyó un reloj con engranajes de madera. Su padre, reconociendo el potencial de su hijo, ayudó a David a construir una colección de herramientas necesarias para la fabricación de relojes. Después de que se completó la construcción de un pequeño taller en la granja familiar de Norriton, David comenzó a fabricar y vender relojes.
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enlaces externos
- Calculadora de la ciencia de la relatividad - Pregunta filosófica: ¿son los relojes y el tiempo separables?