جميع انواع الساعات.. في العلم والعلوم
 

الساعة الذرية


الساعة الذرّية جهاز لقياس فترات الوقت (الزمن) بقياس ترددات الموجات الكهرومغنطيسية التي تطلقها أو تمتصها الذرات أو الجزيئات. وتعمل هذه الساعات الذرية بترددات منتظمة جدًا، ولا يزيد تفاوت تقدم أو تأخر هذه الساعات على ثانية في كُلِّ مليون سنة. والساعات الآلية تتأثَّر بالعديد من الأشياء مثل التغيرات في درجات الحرارة، والتآكل في بعض أجزائها.
والذرات والجزيئات المستخدمة في الساعات الذرية تضم ذرَّات السيزيوم والهيدروجين وجزيء غاز الأمونيا. تتحكم الساعات الذرية في إشارات الوقت المرسلة إلى العالم من مختبرات وطنية. وفي عام 1958م تبنّى العلماء معدل ترددات ساعة ذرية مقياسًا لتعريف وحدات الوقت.


http://mousou3a.educdz.com/img/12_094745_01.jpg


الساعة الرملية

الساعة الرملية استخدمت لقياس الوقت قبل أن تخترع الساعات الآلية.

الساعة الرملية أداة لقياس الوقت (الزمن) تتكون من بصيلتين زجاجيتين تصل بينهما فتحة صغيرة.
تحتوي إحدى البصيلتين على حبّات من الرمل الجاف الناعم الدقيق، ويأخذ الرمل ساعة كاملة بالضبط لكي ينساب من البصيلة العليا إلى البصيلة السفلى. وعندما ينساب الرمل كله من البصيلة العليا، تقلب الساعة الرملية، ويبدأ الرمل في الانسياب إلى البصيلة الفارغة، كما حدث من قبل. وقد كانت مثل هذه الساعات تحتوي على الزئبق ولكن استبدل به الرمل لأنه ينساب بمعدل ثابت بصرف النظر عن الكمية التي تحتوي عليها البصيلة.
وتقيس ساعات رملية أصغر مثل ساعات نصف الساعة، فترات زمنية أقصر. وكانت بعض الساعات الرملية تستخدم لتحديد مقدار الزمن الذي كان على المتحدث أن يلقي حديثه فيه. وحتى بداية القرن العشرين، كان البحارة يستخدمون أداة، مثل الساعة الرملية كانت تقيس مدة أقل من الدقيقة. وبهذه الأداة كان يمكنهم قياس سرعة سفينتهم. وكانت الساعة الرملية تستخدم على نطاق واسع قبل اختراع الأنواع المختلفة من الساعات. ومع هذا، فقد استُبدلت بها الساعات الصغيرة والكبيرة. وقد ذكر كتّاب كثيرون الساعة الرملية تعبيرًا عن مرور الوقت.

الساعة الزمنية

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:o...7080013182.jpg

الساعة الزمنية فسحة من الزمن تتكون من 60 دقيقة. ويشتمل اليوم، من منتصف الليل إلى منتصف الليل الذي يليه على 24 ساعة. وكل أمة تنظم أنشطتها طبقًا للساعة الزمنية. وقد بدأ الناس يستخدمون الساعات الزمنية كفترات منتظمة من اليوم في القرن الرابع عشر الميلادي، وذلك عندما أخترعت الساعة الميكانيكية.
استخدم الرومان القدماء الساعة الزمنية ليعبّروا عن نقطة معينة من الزمن، مثل شروق الشمس وغروب الشمس، ثم أضافوا فيما بعد ساعة الظهيرة. وفي بداية العصر المسيحي، قسَّم الرومان ساعات النهار إلى خمس فترات حددوا لها علامات على وجه ساعاتهم الشمسية. وفي عام 605ميلادية وضعت الكنيسة المسيحية ساعات العبادة اليومية السبع أو ساعات الصلاة. وكانت كما يلي: 1- الصبح والتمجيد 2- الساعة الأولى 3- الساعة الثالثة 4- الساعة السادسة 5- الساعة التاسعة 6- المساء 7- الختام. ولم تحدد هذه الساعات سوى فترات من النهار، ابتداء من الساعة السادسة صباحًا. أما الليالي فكانت أحيانًا تقسَّم إلى حراسات كانت تُحدد الأوقات التي يُبلَّغ الحراس فيها بأن قيامهم بالعمل قد حل أوانه، أو أنه قد حل وقت تغيير حراستهم. وكان طول الساعة يختلف باختلاف الفصول. فساعات الشتاء كانت أقصر من ساعات الصيف، وذلك لأن النهار في أثناء الشتاء كان أقصر.
وبحلول القرن السادس عشر الميلادي أخذت كنائس وقصور كثيرة في أوروبا في تركيب الساعات الميكانيكية التي كان لكل منها قرص مدرج إلى 12 ساعة على وجهها. ولم تكن هذه الساعات مضبوطة، ولذا كانت تصحح ظهر كل يوم مشمس، عندما تكون الشمس في أعلى نقطة لها أو عند الزوال. ومن هنا جاء استخدام تعبيري قبل الظهر أو صباحًا وبعد الظهر أو مساء.
وقد ينتج فوضى وارتباك إذا لم تستخدم كلمتا صباحًا ومساء، ولذا تنظم مواعيد السكك الحديدية والطائرات باستخدام نظام واحد يعطي الزمن حتى الساعة الرابعة والعشرين. وفي هذا النظام يُعطى الوقت باستخدام أربعة أرقام. فالساعة 1,00 صباحًا أو قبل الظهر مثلا، تكتب01,00، بينما تكتب الساعة 1,00 مساء أو بعد الظهر 13,00 والساعة 12,00 منتصف الليل 24,00.


الساعة البيولوجية

الساعة البيولوجية اسم شائعٌ يطلق على النظام الزمني الغامض الذي يؤثر في النباتات والحيوانات، ويحفظ الوقت الدقيق للأيام والأسابيع والشهور وحتى السنين. وهو يحدّد أيضًا مواعيد أنشطة الكائنات الحية ليجعلها في تناسق مع التغيرات المنتظمة في بيئاتها. فتهاجر الطيور، وتنمو الأسماك، وتتفتح الزهور حسب جداول زمنية تحددها الساعات المبنية في داخلها. وتحدد الساعة البيولوجية في البشر أوقات نومنا، واستيقاظنا وكثيرًا من أنشطة الجسم. ويسمى العلم الذي يتعامل مع دراسة الساعات البيولوجية، علم التسلسل الزمني الأحيائي. ولايعرف أحدٌ أين تكمن الساعات البيولوجية، أو كيف تعمل. ويعتقد بعض العلماء أن كل كائنٍ حيٍّ لديه نظامه الزمني الخاص المركب داخله، والذي يعمل باستقلالية. أما الآخرون فيعتقدون أن الساعات بنتها الإيقاعات الطبيعية للقوى الكهرومغنطيسية والجاذبية الأرضية.
ومازال البعض يفترض أن هناك قوى داخل الجسم وخارجه ضرورية للحفاظ على دقة الساعات. ويأمل العلماء أن تعطيهم التجارب على النباتات والحيوانات في الفضاء الخارجي، بعيدًا عن إيقاعات الأرض الطبيعية، معلومات أكثر عن كيفية عمل الساعات البيولوجية.

أهمية الساعات البيولوجية

تحافظ الساعات البيولوجية على متابعة مسار التغيرات المتناغمة في البيئة، بما فيها النهار، والليل، وحركة المد والجزر في المحيطات، وأوجه أو أطوار القمر، وفصول السنة. ويبدو أن الكثير من الكائنات الحية وربما كلها، لديها دورات داخلية تسمى الإيقاعات البيولوجية (الحيوية) تستجيب لتلك التغيرات التناغمية الخارجية. وتبدو الإيقاعات البيولوجية لكل نوع معين، وكأنها موقّتة لتُمكن الكائن من الإفادة من التغيرات الحادثة في بيئته. وتستمر الإيقاعات البيولوجية حسب جدولٍ زمني حتى في المختبرات، حيث تحجب النباتات والحيوانات عن كل إشارات مرور الوقت والتغير الخارجي. ولكن الإيقاعات يمكن أن تتغير ـ ويعاد تركيب الساعة البيولوجية ـ عن طريق تغيير الوقت الذي يستقبل فيه الحيوان أو النبات الضوء. وعلى سبيل المثال تجري الفئران في العادة بالليل، وسرعان ما تعيد وقت جريانها إذا ما نُقلت إلى فترة زمنية أخرى، أو وُضعت تحت جدول زمني ضوئي اصطناعي.

الإيقاعات اليومية. يعتمد الكثير من الإيقاعات البيولوجية على دورة الليل والنهار، وتسمى الإيقاعات اليومية، لأنها تحدث كل 24 ساعة. وبالنسبة لمعظم الكائنات الحية فإن دورة الليل والنهار تقسم إلى فترات نشاط وفترات راحة. ولكن هذه الفترات لاتحدث في الوقت نفسه من اليوم لدى كل الكائنات الحية. فالبشر ينشطون بدرجة كبيرة في النهار، ويخلدون إلى الراحة في الليل. وتتبعُ القرود الكبيرة والصغيرة، والنحل، والفراشات، والكثير من أنواع الحيوانات أيضًا الجدول الزمني نفسه. ومن جهة أخرى فإن الخفافيش والقطط والعث والبوم تنشط في الليل. وتحدد الساعة البيولوجية في كل نوع الجدول الزمني الذي يناسبه.
وتُفْصِحُ النباتات أيضًا عن إيقاعات يومية. فهي على سبيل المثال، ترفع أوراقها في وقت النهار وتخفضها بالليل. وتسمى هذه التغيرات المتناغمة حركات النوم. وهي عادة ما تستمر حتى حينما تُحفظ النباتات في أماكن لايتغير فيها الضوء أو درجة الحرارة.

إيقاعات أخرى. تُظِهر السرطانات اللاهية وحيوانات الشاطئ الأخرى إيقاعات معقدة. فجلد السرطانات العازفة يسود عند الفجر، ويصير شاحبًا عند الغسق. وتتكيف أنشطتها في الجريان مع المد الذي يعلو ويهبط، بعد ذلك بخمسين دقيقة كل يوم. وتستمر السرطانات العازفة المحفوظة في المختبرات في تغيير لونها في الظلام، وتستجيب لحركة المد في موطنها الأصلي على الشاطئ. وحينما تنقل، على أية حال، إلى شاطئ جديد تختلف فيه أوقات المد والجزر، فإنها تكيف أنشطتها مع توقيت المد الجديدة، وتعيد توقيت ساعاتها البيولوجية آليا.
ويملك الكثير من الكائنات الحية، بما فيها سمك الجرونيون، وهو سمك صغير يوجد على امتداد ساحل كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية، إيقاعات ولادة شهرية أو شبه شهرية، من فبراير إلى سبتمبر عند أقصى ارتفاع للمد. ويَعْتلي سمك الجرونيون كل 14,8 يومًا موجة المد المتجهة إلى الشاطئ، حيث تضع الإناث بيضها في الرمال الرطبة، وتأتي الذكور لتخصبها.
وتحمل الموجة التالية الأسماك ثانية إلى المحيط، ولكن يبقى البيض على الشاطئ. وعند المد العالي التالي ـ بعد 14,8 يومًا أخرى ـ تأتي موجة، وتحطم البيض، وتحمل الأسماك الصغيرة إلى عرض المحيط.
وتحدد الساعات البيولوجية الجداول الزمنية للإيقاعات السنوية في الكائنات الحية؛ فهي تتحكم في نمو البذور، وسكون وهجرة الطيور والحيوانات الأخرى. وتبدو هذه الساعات مهمة أيضًا في مساعدة الطيور والأسماك والقشريات والحشرات على الملاحة. والساعات التي تستخدم في الاقتران مع الشمس والقمر، والنجوم تساعدها على التصحيح باستمرار بالنسبة لدوران الأرض، والبقاء على المسار الصائب.

الساعة البيولوجية عند البشر

تعمل الساعة البيولوجية عند البشر حسب جداول زمنية ضرورية للحياة وللصحة. وللبشر إيقاعات بيولوجية يومية، وأسبوعية، وشهرية، وسنوية. ويختلف مستوى الهورمون والكيميائيات الأخرى في الدم على مدى هذه الفترات الزمنية. وكثير من عمليات الجسم الحيوية تتم بانتظام كل 24 ساعة وتتسق أنشطة الخلايا والغدد والكليتين والكبد والجهاز العصبي بعضها مع بعض، ومع إيقاع النهار والليل في البيئة.
يتغير المعدل الذي تتم به عمليات الجسم تدريجيًّا في أثناء اليوم. وعلى سبيل المثال تختلف درجة حرارة الجسم بمقدار درجة واحدة خلال فترة الأربع والعشرين ساعة. وتبلغ درجة الحرارة أدنى مستوى لها في وقت الراحة بالليل، وترتفع في أثناء النهار، وهي الفترة النشيطة.
وتصبح ـ أنت مثلاً ـ على أكبر قدر من الوعي بنظام التوقيت البيولوجي، عندما تسافر بطائرة نفاثة إلى مناطق يختلف فيها التوقيت. فإذا سافرت بالطائرة من شيكاغو إلى لندن في وقت متأخر بعد العصر، فستصل لندن وسكانها على وشك أن يبدأوا يومهم. وعلى أية حال سوف يظل نظامك التناغمي يعمل حسب توقيت شيكاغو. وحسب الوقت في لندن سوف تصاب بالأرق ليلاً، ويغلب عليك النعاس أثناء النهار. وسوف تعيد ساعتك البيولوجية توقيت نفسها، ولكن ذلك يستغرق عدة أيام. وبالتالي سوف تكون وظائف جسمك خارج الإيقاع، وتهبط كفاءتك، وتشعر بالتعب. ويسمى هذا تخلف النفاثة أو إرهاق النفاثة.
ويعتقد بعض الباحثين أنه كلما تم التحكم بطريقة أفضل في معرفة الساعات البيولوجية والإيقاعات البيولوجية، فسوف يساعد هذا العلماء في إيجاد الطرق لاستخدام الإيقاعات لمصلحتنا. وعلى سبيل المثال، ربما يستطيع الأطباء تشخيص المرض وهو في طوره المبكر بوساطة التغير في إيقاعات الجسم. ويعتقد العلماء أن الإيقاعات البيولوجية تؤثر في الوقت الذي ربما يحدث فيه المرض أو يشتد. وعلى سبيل المثال تزداد أزمات المصابين بداء الربو عند وقت النوم، وتحدث معظم نوبات الصرع في الصباح أو المساء. وتؤثر أيضًا الإيقاعات البيولوجية في مدى السرعة التي يؤثر بها الدواء والفترة التي يستمر فيها التأثير. وهكذا فإن معرفة الإيقاعات البيولوجية ربما تمكن الطبيب من إعطاء الدواء في الوقت الذي يزيد فيه احتمال استفادة جسم المريض منه إلى أقصى درجة ممكنة. وسوف يزيد التوسع في المعرفة العلمية للإيقاعات البيولوجية من نجاحنا في اكتشاف الفضاء الخارجي والحياة فيه.

السَّاعة آلة لتحديد الوقت (الزمن).

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:3...is.p21.n20.jpg

ولا تستخدم الساعات لتحديد الوقت فقط، ولكنها أيضاً تستخدم في تزيين المنازل والمباني.
ويُحتمل أن تكون الساعات الأولى التي لم يكن لها أذرع (عقارب) أو أقراص مدرَّجة قد طُورت في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي، وكانت تعلن عن الوقت بقرع جرس.

أنواع الساعات

تغطي الساعات الحديثة مجالاً واسعًا يتفاوت بين الساعات ذات الحجم الصغير والنماذج الرخيصة وساعات الأجداد الأثرية المزخرفة ذات الحجم الكبير والعلب الخشبية ومجموعات الأجراس الموسيقية المعقدة. وتُعرف الساعات التقليدية بالساعات ذات الأقراص المدرَّجة، وهي ساعات ذات أذرع (عقارب) تُظهر الوقت بالإشارة إلى الأرقام على القرص المدرَّج. أما الأنواع الأخرى من الساعات التي تعرف باسم الساعات الرقمية، فتظهر الوقت بالأرقام على وجه الساعة العلوي. ويوجد في العديد من الساعات أجراس، أو أنها تحدث صوتاً للتنبيه.
تتكون كل ساعة من جزءين رئيسيين هما: العلبة والعدة الداخلية أو الأجزاء المتحركة بداخل العلبة. وتقوم العدة الداخلية بثلاث وظائف؛ فهي بالإضافة إلى إظهار الوقت، توفر القدرة لتشغيل الساعة وتحافظ على دقة الوقت. وتختلف الساعات طبقاً لكيفية أداء أجزائها. وتصنف هذه المقالة الساعات إلى مجموعتين ساعات ميكانيكية وساعات كهربائية تبعاً لكيفية حصول كل منها على القدرة اللازمة لتشغيلها.
تُبنى عملية المحافظة على دقة الوقت في معظم الساعات على تردُّد بعض الأحداث التي تقع بصفة متكررة ومنتظمة، كتأَرجُح البندول. وتحافظ الساعات ذات التردد الثابت بدرجة عالية على دقة الوقت أكثر من الساعات ذات التردد الأقل ثباتاً. وعلى سبيل المثال، تعتمد إدارة الساعات الذرية ـ أدق الساعات التي صُنعت حتى الآن ـ على أساس تذبذب بعض الذرات والجزيئات. ولكل واحدة من هذه الجسيمات تردد طبيعي مميز وخاص بها ذو ثبات شديد بدرجة عالية. ونتيجة لذلك، فإن أفضل الساعات الذرية لا تؤخر أو تقدم أكثر من ثانية واحدة في غضون 250,000 سنة.

الساعات الميكانيكية. تُزوَّد هذه الساعات بالقدرة من خلال أجزاء ميكانيكية متنوعة، وهي تحتاج إلى تعبئة ـ أو لف ـ على فترات متعددة. ويحتاج بعضها إلى التعبئة كل يوم، ويمكن للبعض الآخر العمل لمدة سبعة أو ثمانية أيام بدون إعادة تعبئة.
يوجد نوعان رئيسيان من الساعات الميكانيكية: النوع الأول يدار بوساطة الثقل والنوع الثاني يدار بوساطة النابض، ومعظم ساعات هذين النوعين ذات أقراص مدرَّجة.

http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_01.jpg

ساعات تُدار بالثقل (إلى أعلى) وهي تزود بالطاقة بوساطة ثقل يتدلى من أسطوانة (يبدو باللون الأخضر). عندما يهبط الثقل أو ينحدر إلى أسفل تدور الأسطوانة وتدير معها مجموعة الأقراص المسننة والمعشقة (تبدو باللون الوردي) التي تحرك العقارب. يتحكم البندول وميزان الساعة (اللون البرتقالي) في سرعة دوران الساعة.

الساعات العاملة بالثقل. تُدار هذه الساعات بوساطة ثقل يعلق بحبل أو سلسلة. يلف الحبل عندما تعبأ الساعة، حول أُسطوانة ويُجذب الثقل إلى أعلى بقرب الأسطوانة. وعندما يسحب الثقل إلى أسفل ـ تحت تأثير الجاذبية ـ يُفك الحبل، وتؤدي حركة الحبل لأسفل إلى تحريك عدد من التروس المسننة والمعشقة بشكل متسلسل، تعرف باسم القافلة. وتتصل عقارب الساعة انفرادياً بتروس هذه القافلة، حيث يدور كل ترس منها بسرعة محددة. ويمنع كل من البندول وآلة تسمى ميزان الساعة الثقل من التدلي بسرعة كبيرة. وينظم كل من البندول وميزان الساعة أيضاً سرعة الساعة.
يشتمل ميزان الساعة على عجلة الانفلات ومحور دوار مسنن. وتتصل عجلة الانفلات بالقافلة ويدور عندما تعمل الساعة. ويتأرجح البندول الذي يُعْد أداة الساعة لحفظ الوقت، من طرف لآخر، بمعدل تردد منتظم. وعندما يتأرجح البندول يقوم بإزاحة محور دوار مسنن، ومع كل إزاحة يقوم خطافان يُعرف كل واحد منهما بالحابسة ـ واحدة عند كل طرف للمحور الدوار المسنن ـ بإمساك عجلة الانفلات وإيقافها. وعندما يتأرجح البندول عائدًا إلى الخلف تفلت الحابسة العجلة التي تقوم بدورها بالدوران قليلاً، وتنظِّم هذه العملية سرعة عجلة الانفلات وكذلك العجلات في حزمة التروس. ويسبب هذا الأمر صدور الصوت تك ـ توك من الساعة.
الساعات العاملة بالنابض. تحتوي الساعات التي تعمل بالنابض على نابض ملفوف يعرف بالنابض الرئيسي، يُلف حول محور عند تعبئة الساعة. وعندما ينفك هذا النابض من لفته ببطء، فإنه يدير العجلات في حزمة التروس. وتدير الساعات العاملة بالنابض بطاريات تقوم بإعادة لف النابض الرئيسي تلقائياً قبل انفكاكه بشكل كامل، ويشبه ميزان الساعة العاملة بالنابض ميزان الساعة التي تُدار بالثقل. غير أن العديد من الساعات العاملة بالنابض ذات عجلة توازن تعمل كأداة لحفظ الوقت بدلاً من البندول. ويقوم نابض شعري لولبي دقيق يُسمى نابض التوازن، متصل بعجلة توازن الساعة، بتنظيم حركة هذه العجلة. وعندما يلتف وينفك نابض التوازن فإنه يؤرجح عجلة التوازن ذهاباً وإياباً بمعدل ثابت. وتؤدي حركة الأرجحة هذه إلى إمالة المحور الدوار. وتعمل الحابسة على الإمساك بعجلة الانفلات وإفلاته بالتعاقب، مما يؤدي إلى تنظيم سرعة حزمة التروس.

الساعات الكهربائية. تشمل الساعات الكهربائية الساعات العاملة بالبطارية، والساعات العاملة بالتيار الكهربائي. وتحصل الساعات المدارة بالتيار الكهربائي على القدرة اللازمة لإدارتها من مخرج مصدر التيار. وتعد جميع الساعات الرقمية ـ تقريباً ـ التي صُنعت منذ الثلاثينيات من القرن العشرين نماذج للساعات الكهربائية.
الساعات العاملة بالبطارية. يوجد في العديد من الساعات العاملة بالبطارية عجلة توازن أو بندول ينظم سرعاتها. كما يوجد في بعضها شوكات اهتزازية صغيرة جداً تقوم بعملية المواءمة، أو قضيب صغير جداً من بلورة الكوارتز للغرض نفسه. وتقوم البطارية بتنشيط الشوكة الاهتزازية التي تهتز بدورها بترددات عالية ومنتظمة. وتعمل آلية التقسيم في الساعات ذات الشوكة الاهتزازية على تغيير عدد الاهتزازات إلى سرعات منتظمة لعجلات التروس. وفي ساعات الكوارتز، أي الساعات المبنية على بلورة الكوارتز، تقوم دائرة كهربائية معقدة بترجمة عدد الاهتزازات إلى معلومات دقيقة للوقت. وتنظم هذه الدائرة أيضاً عملية إظهار الوقت. ومعظم ساعات الكوارتز دقيقة أو مضبوطة في حدود 60 ثانية في العام.
http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_02.jpg

ساعة رقمية تُدار بالكهرباء (أعلى) تزود بتيار كهربائي متناوب يسري من خلال المحول إلى الدائرة المدمجة التي تقوم بتغيير تردد التيار إلى نبضات زمنية كهربائية. ويقوم ناقل الحركة بإظهار الأرقام الإلكترونية من خلال جعل هذه النبضات قوية بدرجة كافية لإدارة أو إبراز الأرقام الإلكترونية.

الساعات العاملة بالتيار الكهربائي. التيار الكهربائي الذي يحصل عليه من مصدر الكهرباء يمد الساعة العاملة بالتيار الكهربائي، بالقدرة. كما أنه يعمل على تنظيم سرعتها. ومن المعلوم أن التيار المتناوب يغير اتجاهه بمعدل 120 مرة في الثانية. انظر: التيار الكهربائي. وتعمل الدائرة المتكاملة أو المحرِّك على إحصاء التغيرات في اتجاه تدفق التيار، ومن ثم تستخدم المعلومات التي يُحصل عليها لتنظيم عملية إظهار الوقت.
وتُدار معظم الساعات الرقمية بالتيار الكهربائي. وتطبع الأرقام في بعض هذه الساعات على أقراص مثقبة، أو أسطوانات دوارة أو شريط متحرك. والبعض الآخر من نماذج الساعات العاملة بالتيار الكهربائي، وبعض ساعات الكوارتز ذات أداة إلكترونية لإظهار الأرقام. وتشمل أدوات عرض أو إظهار الأَرقام أشكالاً متنوعة كالبلورات السائلة، وأدوات العرض بوساطة إشعاع الضوء من صمام كهربائي ثنائي. وتستخدم أداة عرض الأرقام بوساطة البلورات السائلة أرقامًا تعكس الضوء من حولها. أما أداة عرض الأرقام بوساطة إشعاع الضوء من صمام ثنائي، فلها أرقام يتم تشكيلها بوساطة أجهزة إلكترونية تعطي ضوءًا وتعرف بالصمامات الثنائية.

نبذة تاريخية

http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_03.jpg

القرص الشمسي المدرَّج يستخدم حركة الشمس عبر السماء للإخبار عن الوقت. تلقي الشمس ظلها الذي يتحرك عبر القرص المدرَّج ويشير إلى الساعات. ويرجع تاريخ القرص الشمسي المدرَّج إلى القرن الثاني عشر الميلادي.

http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_04.jpg

الساعات الميكانيكية المبكرة تُدار بوساطة الثقل، وكان لها عقرب واحدة فقط. كان لبعضها حراس يقرعون الساعات للإعلام عن الوقت. لقد صُنعت هذه الساعات في ألمانيا خلال القرن الخامس عشر.

من المحتمل أن يكون إنسان ما قبل التاريخ قد حدد الوقت في النهار من خلال مشاهداته للظلال التي تسقطها الشمس نتيجة لحركتها عبر السماء، وتغير أطوال الظلال. فعندما يكون طول الظل قصيراً يعلم المراقب أن وقت الظهيرة قد اقترب، وعندما تكون الظلال طويلة يعلم مراقبها أن النهار إما أن يكون في بدايته أو في نهايته.
ولقد تطورت الأقراص الشمسية المدرَّجة أو المزاوِل (جمع مِزْوَلة) قبل ما يقرب من 4000 سنة مضت، وهي أقدم الأدوات المعروفة التي صُممت لتحديد الوقت. وتقوم المزولة على أساس تحرك الشمس عبر السماء وتقدير الظل المتكون على القرص المدرَّج. ويقدر الوقت من طول الظل أو زاوية تقدير الوقت القديمة. انظر: المزولة.
تشمل أجهزة حساب الوقت الأخرى الساعات الرملية والساعات المائية. وينساب الماء أو الرمل من هذه الأجهزة من إحدى حاوياته إلى حاوية أخرى بمعدل ثابت. وعن طريق قياس كمية المادة في أي من الحاويتين استطاع الإنسان معرفة الوقت الذي انقضى. انظر: الساعة الرملية؛ الساعة المائية.
وقد برع المسلمون في صناعة الساعات التي تعمل بالماء والرمل والزئبق والأثقال المختلفة. واخترعوا الساعات الشمسية النقالة وساعة الرحلة والساعة الشمسية المنبهة التي عرفت بالرخامة. وقد أهدى هارون الرشيد عام 192هـ، 807م، الملك شارلمان ساعة نحاسية أدهشته. واخترع ابن يونس المصري (ت 399هـ، 1009م) رقاص الساعة (البندول). انظر: العلوم عند العرب والمسلمين (الفيزياء).
يعتقد المؤرخون أن أول الساعات الميكانيكية في الحضارة الغربية قد طورها عدد من المخترعين في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي. وكانت تلك الساعات تُدار بالثقل، ولم يكن لها عقارب أو بندول، بل كان لها أجراس تدق لتحديد الوقت أو للإعلان عنه. ثم أضيف إلى الساعة القرص المدرَّج وذراع أو عقرب الساعات. ويُعتقد أن أولى الساعات المدارة بالنابض قد طُوِّرت في إيطاليا في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي.
كانت غالبية الساعات البدائية تعمل بصفة غير منتظمة وغير دقيقة.إلى أن حُسِِّنت الأدوات، كالبندول ونابض التوازن اللذين تم تطويرهما خلال منتصف القرن السابع عشر الميلادي، بدرجة كبيرة للمحافظة على دقة الوقت. وانتشر استخدام عقارب الدقائق والثواني. وفي منتصف القرن الثامن عشر، طور المخترعون معظم آليات الساعات الميكانيكية الحالية.
أدخلت الساعات الكهربائية للاستعمال في منتصف القرن التاسع عشر. وانتشرت في عدة بيوت بحلول عشرينيات القرن العشرين. كما ظهرت ساعات الكوارتز خلال الثلاثينيات. وطور العلماء أول ساعة ذرية في الأربعينيات، وأصبحت الساعات الرقمية شائعة الاستعمال في السبعينيات، وبصفة خاصة ساعات المعصم. وفي الثمانينيات أدمجت رقائق السليكون وهي دوائر كهربائية معقدة مطبوعة على قطع صغيرة جدًا من السليكون في آليات الساعات. وبالإضافة إلى إمكانية إظهار الوقت في هذه الساعات فبإمكانها تخزين المعلومات والقيام بعمل الحاسوب وبدور اللوحات المصغرة للألعاب.


http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_05.jpg http://mousou3a.educdz.com/img/12_040860_06.jpg

الساعات المتنقلة الأولى. تزوَّد هذه الساعات بالطاقة بوساطة النابض الرئيسي. ولا يوجد في هذه الساعات غطاء منفصل. لقد صُنعت هذه الساعة في فرنسا خلال منتصف القرن السادس عشر الميلادي.


الساعة المائية
الساعةُ المائية آلة تسجل الوقت (الزمن) عن طريق قياس الماء الذي ينقص من وعاء. وتسمى أيضًا كليبسدرا. ويرجع الفضل في اختراعها إلى أفلاطون في حوالي عام 400ق.م.
تتكون الساعة المائية من وعاء زجاجي على جانبه مقياس مدرج معد بإحكام. فعندما يخرج الماء من الوعاء يحدد الماء المتبقي فيه الوقت. وتم إدخال تحسينات عديدة على أداة قياس الوقت مثل استخدام جسم عائم يشير إلى الزمن. وفي تصميم آخر لهذه الأداة كان الماء المتساقط على شكل قطرات، يدير عجلة صغيرة متصلة بعقارب على واجهة القرص المدرج. وقد استخدمت الساعة المائية في روما في وقت مبكر يرجع إلى عام 159 ق. م. واستخدمت في أثينا لضبط طول المرافعات في المحاكم.

ساعة اليد

ساعة اليد منبه صغير للوقت (الزمن)، يستخدمها الناس للتعرف على الوقت وقد يلبسونها في اليد أو يحملونها.
استخدم رجال المراقبة الساعة الكبيرة ـ أو المنبهات ـ المتنقلة لأول مرة في أوروبا في القرن السادس عشر الميلادي. وكلما قام هؤلاء الرجال بدوراتهم التفتيشية، حملوا منبهاتهم المتنقلة المربوطة بأشرطة حول رقابهم. وعندما بدأ أناس آخرون في حمل آلات الوقت اختُصِر الاسم ليُصْبِح ساعة اليد.

أنواع الساعات

http://encyclopedia.educdz.com/img/12_210745_01.jpg

بعض الساعات القديمة. تظهر في الصورة ساعة يد فرنسية قديمة يعود تاريخها إلى حوالي عام 1540م تحتوي على عقرب الساعة فقط، وساعة يد إنجليزية بنابض شعري. كما تظهر ساعة يد فرنسية موسيقية تعلن الوقت بعزف أحد الألحان، وساعة يد فرنسية مطلية بالمينا مع سوار ذهبي وساعة جيب أمريكية محفوظة داخل علبة ذهبية.

تُلْبَس معظم ساعات اليد حول المعصم. وقبل العشرينيات من القرن العشرين كان يُحمل معظمها في الجيوب أو في حقيبة اليد. وقد استخْدَمت النساء في الماضي ساعة اليد للزينة والزخرفة وحملنها كقلائد وأقراط أو مشابك. وتتراوح ساعة اليد في وقتنا الحاضر بين النماذج الصغيرة قليلة التكلفة جداً والنماذج المزخرفة المرصَّعة بالأحجار الكريمة باهظة التكلفة التي تكلف أكثر مما تكلفه سيارة غالية الثمن. وتظهر ساعة اليد التقليدية الوقت بوساطة عقارب تشير إلى أرقام أو علامات على قرص مدرج أو ميناء ساعة اليد. وقد عُرفت هذه الطريقة لإظهار الوقت بطريقة العرض المقارن. وتُستخدم حاليًا البلُّورات السائلة لإظهار الوقت بطريقة تُعرف بطريقة العرض الرقمي.
ويقدم العديد من ساعات اليد معلومات إضافية زيادة على مرور الساعات والدقائق إذ توضح الغالبية أيضاً مرور الثواني. ويُظْهِر العديد منها أيام الأسبوع والتاريخ والسنة. وتُصْدِر بعض ساعات اليد صوت إنذار عند الوقت المرغوب فيه. كما تظهر بعض ساعات اليد الجديدة ذات الوظائف الخاصة نبض حاملها أو درجة حرارة جسمه. وتحتوي بعض ساعات اليد على ألعاب إلكترونية وآلات حاسبة صغيرة لحل بعض المسائل الرياضية.



كيفية عمل ساعات اليد

تتكون ساعة اليد من جزءين أساسيين هما العلبة والأجزاء الحركية الموجودة داخل العلبة. وتقوم أجزاء الحركة بإظهار الوقت وإدارة ساعة اليد، وضبط سرعتها. وتختلف بعض ساعات اليد عن بعضها الآخر تبعًا للطريقة التي تُؤدِّي بها أجزاؤها المتحركة هذه الوظائف. وتقسم هذه المقالة ساعات اليد إلى مجموعتين: 1- ساعات يد ميكانيكية 2- ساعات يد إلكترونية، وذلك تبعًا للكيفية التي تُزَوَّد بها كل منهما بالقدرة المحركة.

http://encyclopedia.educdz.com/img/12_210745_02.jpg

الساعة الميكانيكية لها عقارب تشير إلى الوقت. تشتمل الأجزاء الحركية للساعة الميكانيكية (أقصى اليسار) على النابض الرئيسي الذي يزود الساعة بالقدرة المحركة. وعجلة التوازن تنظم سرعة الساعة وتحرك العتلة السقاطة ذات الخطافين لتسمح لعجلة الانفلات بالحركة البسيطة. يحرك هذا العمل سلسلة التروس المعشقة التي تقوم بدورها بإدارة (تحريك) عقارب الساعة الموجودة على وجهها.

ساعات اليد الميكانيكية. تزوَّد ساعات اليد هذه بالقوة المحرِّكة بوساطة نابض ـ أو زنبرك ـ ملفوف يُعْرف باسم النابض الرئيسي. يُلَفُّ النابض الرئيسي في العديد من ساعات اليد الميكانيكية بوساطة مقبض تدوير أو تاج يتصل بعمود التشغيل داخل العلبة. وتحتوي ساعات اليد الأخرى المعروفة باسم الساعات ذاتية التعبئة على آلية وزن تقوم بلف النابض الرئيسي تلقائيًا عندما تتحرك ساعة اليد. وحالما تدور ساعة اليد، ينفلت النابض الرئيسي وتدير القدرة الناتجة عن انفلاته أو انفكاكه العديد من العجلات الصغيرة جداً المسننة والمعشقة والمتصلة ببعضها على هيئة قافلة. وتتصل عقارب ساعة اليد كل على حدة بالعجلات المسننة والمعشقة التي تدور بسرعات محددة. وتحدد سرعة العجلات جزئيًا بآلية تسمى ميزان الساعة.
يحتوي ميزان الساعة على عجلة الانفلات، وعجلة التوازن، ونابض التوازن، والعتلة السقاطة. وتتصل عجلة الانفلات بمجموعة التروس، وهي تدور عندما تعمل ساعة اليد. وتنقل عجلة ميزان الساعة أيضًا .القوة المحركة إلى عجلة التوازن التي تعتبر قاعدة الوقت، أو أداة حفظ الوقت لساعة اليد. ويعمل نابض التوازن الذي يدعى كذلك النابض الشَّعري على تذبذب عجلة الاتزان ذهاباً وجيئة بتردد محدد. وتتذبذب معظم عجلات التوازن خمس أو ست مرات في الثانية. ولعتلة السقاطة خطافان، واحد عند كل نهاية من نهاياتها. ويقوم خطَّافا عتلة السقاطة بالإمساك بعجلة الانفلات. وتتسبب كل ذبذبة لعجلة التوازن في تأرجح عجلة السقاطة وبالتالي تتمكن عجلة الانفلات لفترة وجيزة من الإفلات من قبضة خطافي العتلة، ويؤدي هذا إلى دورانها قليلاً قبل أن يعود خطافا العتلة بالإمساك بها من جديد ويوقفا حركتها. وتنتج من آلية عمل عجلة الانفلات صوت الطرق (تيك تيك) المُميز لساعات اليد الميكانيكية. ويتم نقل كل حركة بسيطة لعجلة الانفلات من خلال تروس أخرى في القافلة إلى عقارب الساعة. ونظراً لقيام عجلة التوازن من خلال تذبذباتها بالتحكم في سرعة عجلة الانفلات، لذا تعتبر عملية التوازن هي المسؤولة عن دقة التوقيت في الساعة.
يوجد في ساعات اليد الميكانيكية ما يزيد على 100 جزء ضمن مجموعة أجزاء الحركة. وتُصنع بعض أجزاء ساعات اليد باهظة التكاليف يدويًا لضمان الدقة والديمومة. كما تُصنع المشابك الخطافية وأجزاء أخرى متنوعة لساعات اليد من قطع مجوهرات صغيرة وصلدة مثل الياقوت الطبيعي أو الاصطناعي، وذلك لتقليل التحات أو التآكل. وتحتوي مثل ساعات اليد هذه على أكثر من 15 قطعة من الجواهر.
وهناك نوع من ساعات اليد الميكانيكية يعرف بساعات اليد إبرية العتلة. ولاتجهز أجزاء هذه الساعات يدوياً؛ والمشابك الخطافية للعتلة السقاطة إبر فلزية بدلاً من الجواهر. وتمتاز هذه الساعات بانخفاض التكلفة، ولكنها تبلى بسرعة أكبر من ساعات اليد الأخرى الفاخرة. وإذا ضبطت ساعات اليد إبرية العتلة بدقة بمعرفة الساعاتي فيمكنها العمل بدقة مماثلة لأكثر ساعات اليد تكلفة، المزودة بالجواهر.

http://encyclopedia.educdz.com/img/12_210745_03.jpg

الساعة الإلكترونية الرقمية تظهر الوقت بالأرقام التي تتكون عندما يمر تيار كهربائي من خلال أنماط من البلورات السائلة. تشتمل أجزاء الحركة للساعة الإلكترونية (أقصى اليسار) على بطارية تتسبب في اهتزاز بلورات الكوارتز، ودائرة متكاملة مثبتة على لوحة الدائرة تقوم بترجمة الاهتزازات إلى بيانات يتم عرضها على وجه الساعة.

ساعات اليد الإلكترونية. تحتوي ساعات اليد الإلكترونية على بلُّورات صغيرة من الكوارتز. وتصل دقة بعض هذه الساعات إلى حوالي 60 ثانية (تقديمًا أو تأخيرًا) في السنة. ويُحسب الوقت في هذه الساعات على ذبذية بلُّورة الكوارتز، حيث تتذبذب معظم البلُّورات حوالي 32,768 مرة في الثانية. وتحتوي ساعات الكوارتز على دائرة إلكترونية متكاملة تُزَوَّد بالقدرة المحركة عن طريق بطارية. وتُثَبَّت الدائرة على قطعة صغيرة جدًا من السليكون تعرف بالرقاقة. انظر:الإلكترونيات. تحافظ هذه الرقاقة على تذبذب البلورة، وتقوم كذلك بترجمة الذبذبات إلى نبضات كهربائية. وتُنَشِّط النبضات في ساعات اليد الإلكترونية المقارنة محرِّكاً صغيرًا جدًا، يقوم بدوره بتحريك عقارب الساعة بالسرعات المضبوطة.
هناك ساعة يد إلكترونية أخرى تعرف بساعة الحالة الصلبة تستخدم أيضاً الكوارتز كأساس للوقت، ولا توجد في هذه الساعة أجزاء متحركة. وبدلاً من ذلك، تقوم الدوائر في ساعات الحالة الصلبة بترجمة بيانات الوقت مباشرة على شاشة عرض البلور السائل على وجه الساعة. وتُظهر معظم شاشات عرض البلور السائل الوقت على هيئة أرقام. وتكمن طبقة البلور السائل الرقيقة في شاشة عرض البلور السائل الرقمية بين طبقتين من الزجاج. وتُطبع الأشكال الرقمية على الزجاج بوساطة طبقة تغليف شفافة موصلة للكهرباء. وتكون هذه الأرقام، في العادة، غير مرئية. ولكن عند تعريض طبقة التغليف لتأثير شحنة كهربائية، يصبح البلور السائل مرئيًّا كأرقام مظلمة. ويشكل البلور السائل نمط عقارب الساعة لإظهار الوقت في الساعات المقارنة بدلاً من الأرقام في الساعات ذات شاشات عرض البلور السائل. ويحتاج إظهار الوقت في البلّور السائل إلى كمية ضئيلة من القدرة. ويتم الحصول على هذه القدرة من بطارية، وهكذا يظهر عرض الوقت بصفة مستمرة ولكن لا يمكن رؤية العرض بوضوح في الضوء الخافت. ويوجد في بعض ساعات شاشات عرض البلور السائل ضوء يمكن إطلاقه لإنارة وجهها؛ ومن ثم قراءة الوقت.

نبذة تاريخية

يُنسب الفضل في صناعة أول ساعة صغيرة، تاريخيًا، إلى بيتر هينلاين، صانع الأقفال الألماني؛ فقد اخترع هينلاين في مطلع القرن السادس عشر الميلادي نابضًا رئيسيًا لتزويد الساعة بالقدرة. وكانت الساعات تدار في ذلك الوقت بوساطة الأوزان المتدلية. ولكي تعمل الساعة فلابد أن تبقى ثابتة في الوضع الرأسي لكي تعمل الأوزان المعلقة بها. ولقد مكنت النوابض صانعي الساعات من إنتاج ساعات صغيرة متنقلة. وسرعان ما انتشرت صناعة الساعات في إنجلترا، وفرنسا، وسويسرا.
كانت الساعات الأولى ثقيلة وغير دقيقة، وكانت ثقيلة لدرجة أنها كانت تعلق حول الرقبة أو تتدلى من حزام. وكانت الساعات الأولى ذات ذراع (عقرب) واحدة فقط، وعلبتها كروية أو أسطوانية. وفي أواسط القرن السابع عشر الميلادي انتشرت أشكال غير عادية للساعات.
وفي أواخر القرن السابع عشر الميلادي، زُوِّد العديد من الساعات بعقارب للدقائق. ولكن لم تصبح عقرب الثواني شائعة في الساعات إلا في القرن العشرين. ولقد طُوِّرت آليات نابض التوازن وعتلة إدارة الانفلات في أواخر القرن الثامن عشر الميلادي.
وأصبحت الساعات، في أواخر القرن السابع عشر، صغيرة وخفيفة بدرجة سمحت بوضعها داخل جيب المعطف أو الصدرية. وكانت ساعات الجيب الأكثر انتشارًا على مدى أكثر من 200 عام. وأصبحت ساعات اليد شائعة في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي، غير أنها كانت آنذاك مصممة للنساء فقط. وتيقن الجنود أثناء الحرب العالمية الأولى (1914- 1918م) أن ساعات اليد أنسب من ساعات الجيب. ونتيجة لذلك، أصبحت ساعات اليد مقبولة للرجال أيضاً.
وقد دخلت الساعات الكهربائية المقارنة التي تزوَّد بالقدرة عن طريق بطارية صغيرة جدًا، إلى الاستعمال خلال خمسينيات القرن العشرين، واستعْملَت هذه الساعات في بداية الأمر عجلة توازن كأساس للوقت، ولكنها احتوت فيما بعد على شوكة ضبط مهتزة عملت كأساس للوقت بنفس الطريقة تقريباً التي تعمل بها بلورات الكوارتز في الساعات الإلكترونية. وظهر في بداية العقد الثامن من القرن العشرين ساعات الكوارتز، ونظراً لدقتها فإنها سرعان ما حلت محل الساعات الكهربائية المبكرة وجعلتها عديمة الاستخدام.

البندولات. طُوِّرت بندولات الساعات في أواسط القرن السابع عشر الميلادي. وقد طورت هذه الأجزاء بدقة كبيرة للمحافظة على الوقت. ويرجع تاريخ هذه البندولات الهولندية إلى الخمسينيات من القرن السابع عشر الميلادي.

مشكووووووورة خيتو ارب

معلومات أكثر من رائعة
شكرا لك أرب
بصراحة خياراتك دائما رائعة
سلمت