Přeskočit na obsah

Hodiny

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox přístroj

Hodiny jsou přístroj nebo zařízení určené k měření a zobrazování času. Jsou jedním z nejstarších lidských vynálezů, který zásadně ovlivnil organizaci společnosti, práce, vědy a každodenního života. Princip hodin je založen na využití nějakého pravidelně se opakujícího děje (oscilace), jehož cykly jsou počítány a převáděny na standardní jednotky času, jako jsou sekundy, minuty a hodiny.

Od starověkých slunečních a vodních hodin prošly hodiny dlouhým vývojem přes mechanické stroje poháněné závažím či perem až po moderní křemenné a atomové hodiny, které dosahují extrémní přesnosti. Menší, přenosné verze hodin se nazývají hodinky. Věda zabývající se měřením času a konstrukcí hodin se nazývá horologie.

📜 Historie

Vývoj hodin je fascinujícím příběhem lidské vynalézavosti a touhy po přesnosti, která byla klíčová pro navigaci, astronomii i průmysl.

☀️ Nejstarší metody

Nejstaršími způsoby měření času bylo sledování přirozených cyklů, především pohybu Slunce po obloze.

  • Sluneční hodiny: Patří mezi nejstarší známé časoměrné přístroje. Využívají stínu vrhaného tyčí (gnómonem) na stupnici. Jejich nevýhodou je závislost na slunečním svitu a nepřesnost způsobená změnami dráhy Slunce během roku. Byly používány již ve starověkém Egyptě a Babyloně.
  • Vodní hodiny (Klepsydra): Byly vynalezeny, aby překonaly závislost na Slunci. Fungovaly na principu kontrolovaného vytékání nebo přitékání vody z nádoby. Hladina vody pak ukazovala uplynulý čas. Byly používány ve starověkém Řecku, Římě i Číně.
  • Ostatní primitivní hodiny: K měření kratších časových úseků sloužily také přesýpací hodiny, svíčkové hodiny (čas se odměřoval podle rychlosti hoření svíčky se značkami) nebo olejové lampy.

⚙️ Mechanická revoluce

Skutečný zlom v měření času nastal ve středověké Evropě s vynálezem mechanických hodin. Klíčovým prvkem byl lihýřový krok, první mechanický oscilátor.

  • Věžní hodiny: První mechanické hodiny byly velké, nepřesné a poháněné závažím. Objevily se na věžích kostelů a radnic ve 13. a 14. století. Neměly ještě ručičky, čas pouze odbíjely zvonem. Jedním z nejznámějších příkladů složitého středověkého stroje je Pražský orloj.
  • Domácí hodiny: S rozvojem řemesla se v 15. a 16. století začaly objevovat menší, i když stále velmi drahé, hodiny pro domácnosti šlechty a bohatých měšťanů.

🕰️ Přesnost a kyvadlo

Další revoluci v přesnosti přinesl objev Christiaana Huygense, který v roce 1656 sestrojil první kyvadlové hodiny na základě teoretických prací Galilea Galileiho. Izochronismus (stejná doba kyvu) kyvadla umožnil snížit denní odchylku hodin z minut na pouhé sekundy. Kyvadlové hodiny se staly standardem přesného měření času na téměř 300 let. Zhruba ve stejné době se objevila i minutová ručička.

⚓ Námořní chronometr

V 18. století byla velkou výzvou přesná námořní navigace, konkrétně určení zeměpisné délky. To vyžadovalo hodiny, které by si udržely přesný čas i na houpající se lodi. Problém vyřešil anglický hodinář John Harrison, který po desetiletích práce sestrojil první spolehlivý námořní chronometr. Jeho stroje využívaly místo kyvadla setrvačku (nepokoj) a byly odolné vůči změnám teploty a vlhkosti.

🔋 Křemenná a atomová éra

20. století přineslo přechod od mechaniky k elektronice.

  • Křemenné hodiny: V roce 1927 byl v Bellových laboratořích vyvinut první křemenný oscilátor. Využívá piezoelektrického jevu krystalu křemene, který po připojení k elektrickému napětí kmitá s velmi stabilní a vysokou frekvencí. První náramkové hodinky s touto technologií (tzv. Quartz hodinky) se objevily v 60. letech a díky své přesnosti a nízké ceně způsobily tzv. křemennou krizi, která téměř zničila tradiční švýcarský hodinářský průmysl.
  • Atomové hodiny: Představují absolutní vrchol v přesnosti měření času. Byly vyvinuty v polovině 20. století a nevyužívají mechanický ani elektrický kmit, ale přirozenou a neměnnou frekvenci rezonance atomů (nejčastěji cesia). Jejich přesnost je tak vysoká, že se odchýlí o jednu sekundu za mnoho milionů let. Slouží jako základ pro definici sekundy a pro globální časové standardy jako Koordinovaný světový čas (UTC).

⚙️ Princip fungování

Každé hodiny, bez ohledu na jejich složitost, se skládají ze tří základních částí: 1. Zdroj energie: Dodává energii pro chod stroje. Může to být závaží (gravitační energie), natažené pero (elastická energie), baterie (chemická energie) nebo přímé napájení ze sítě. 2. Oscilátor: Je "srdcem" hodin. Jedná se o prvek, který kmitá s pravidelnou a známou frekvencí. Tento prvek určuje přesnost hodin. 

   *   U mechanických hodin je to kyvadlo nebo setrvačka (nepokoj).
   *   U křemenných hodin je to krystal křemene.
   *   U atomových hodin jsou to atomy cesia nebo jiných prvků.

3. Počítací a zobrazovací mechanismus: Tento systém počítá kmity oscilátoru a převádí je na srozumitelný údaj o čase. 

   *   U mechanických hodin je to soustava ozubených kol (soukolí), která posouvá ručičky.
   *   U elektronických hodin je to integrovaný obvod, který zpracovává signál z krystalu a zobrazuje čas na displeji (např. LCD).

🗂️ Typy hodin

Hodiny lze dělit podle mnoha kritérií.

Podle mechanismu

Podle zobrazení času

Podle účelu a provedení

  • Náramkové hodinky: Malé hodiny určené k nošení na zápěstí.
  • Kapesní hodinky: Přenosné hodinky nošené v kapse, populární před nástupem náramkových.
  • Budík: Hodiny se zařízením pro zvukový signál v nastavený čas.
  • Orloj: Velké a komplexní věžní hodiny, které kromě času ukazují i astronomické údaje.
  • Stopky: Přístroj pro měření krátkých časových intervalů.
  • Chronometr: Označení pro zvláště přesné hodiny, které splnily přísné normy (např. COSC).
  • Kukačkové hodiny: Typ nástěnných hodin, které odbíjejí čas zvukem imitujícím kukačku.

🌍 Kulturní a společenský význam

Vynález a rozšíření přesných hodin měly hluboký dopad na lidskou civilizaci.

  • Organizace práce: Umožnily synchronizaci činností a vznik pracovních směn v továrnách během průmyslové revoluce. Čas se stal komoditou, což vyjadřuje rčení "čas jsou peníze".
  • Vědecký pokrok: Přesné měření času bylo nezbytné pro experimenty ve fyzice, astronomii a pro přesnou kartografii a navigaci.
  • Vnímání času: Hodiny změnily lidské vnímání času z cyklického (spojeného s přírodními cykly) na lineární a abstraktní. Život se začal řídit umělým, strojovým časem namísto rytmu dne a noci.
  • Symbolika: Hodiny se v umění a literatuře staly symbolem pomíjivosti, osudu, smrti, ale také řádu a preciznosti.

🔬 Horologie

Horologie je umění a věda o měření času a konstrukci časoměrných zařízení. Zahrnuje jak tradiční řemeslnou výrobu mechanických hodinek, tak vývoj nejmodernějších atomových hodin. Za centrum světového hodinářství je tradičně považováno , kde sídlí mnoho luxusních značek.

🤔 Pro laiky

Představte si hodiny jako systém, který umí dvě věci: velmi pravidelně "tikat" a tyto tiky počítat. 1. **Pravidelné tikání (Oscilátor)**: U starých pendlovek toto tikání zajišťuje kyvadlo, které se houpe ze strany na stranu. Důležité je, že každý kyv trvá stejně dlouho. U moderních levných hodinek tuto práci dělá malý kousek křemene, který po připojení baterie začne neuvěřitelně rychle a pravidelně vibrovat (tikat). 2. **Počítání tiků (Mechanismus)**: Za oscilátorem je "mozek" hodin, který každý tik zaregistruje. U mechanických hodin je to soustava ozubených koleček. Po určitém počtu kyvů kyvadla se jedno kolečko pootočí a posune vteřinovou ručičku. Další kolečka pak posouvají minutovou a hodinovou. U digitálních hodinek tuto práci dělá malý čip, který počítá vibrace krystalu a výsledek zobrazí jako čísla na displeji.

V podstatě tedy všechny hodiny jen počítají nějaký velmi pravidelný pohyb a výsledek nám ukazují ve formě hodin, minut a sekund.

✨ Zajímavosti

  • Původ směru hodinových ručiček (po směru hodinových ručiček) je odvozen od pohybu stínu na slunečních hodinách na severní polokouli.
  • Nejpřesnější atomové hodiny na světě, tzv. stronciové optické mřížkové hodiny, by se opozdily nebo předběhly o jedinou sekundu za zhruba 15 miliard let, což je déle, než je odhadované stáří vesmíru.
  • Přesný čas z atomových hodin je klíčový pro fungování globálních navigačních systémů, jako je GPS. Satelity vysílají přesný čas a přijímač na Zemi z rozdílů v časech přijetí signálu z různých satelitů vypočítá svou polohu.
  • Pražský orloj je jedním z nejstarších a nejpropracovanějších orlojů na světě, který je stále v provozu.


Šablona:Aktualizováno

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Hodiny&oldid=15973“