W dziedzinie pomiaru czasu średniowieczni Europejczycy pozostawali nieco w tyle za mieszkańcami Chin czy Bliskiego Wschodu. U schyłku epoki pojawił się jednak wynalazek, który na dobre zmienił nie tylko sposób mierzenia, ale też postrzegania upływu czasu. O przełomie, jaki przyniosły pierwsze mechaniczne zegary pisze Rebecca Struthers w książce Nieco dłuższa historia czasu.
Uznawszy wodę za niepewne źródło energii — w europejskich warunkach latem zdarzało się jej odparować, zimą zaś miała w zwyczaju zamarzać — uczeni późnego średniowiecza dokonali znacznych postępów w kwestii rozwoju prawdziwie mechanicznych zegarów.
Pierwszy w pełni mechaniczny zegar
Kluczem do sukcesu w budowie w pełni mechanicznego i stosunkowo niewymagającego pod względem obsługi czasomierza było znalezienie niezawodnego źródła energii. Problem ten udało się ostatecznie rozwiązać z niewielką pomocą grawitacji.
W czternastym stuleciu, nie wiemy dokładnie, kiedy i gdzie ani za czyją sprawą, pojawił się niezwykły zegar. Napędzała go lina z ciężkim odważnikiem, na jednym końcu przymocowana do ustawionego poziomo wałka (podobnego do szpulki, na którą nawija się nić), na drugim natomiast połączona z mechanizmem zegara.
Najstarsze zachowane urządzenie wykorzystujące takie rozwiązanie zostało zbudowane w 1386 roku i można je dziś oglądać w katedrze w angielskim Salisbury. W tym konkretnym przypadku zegar wprawiały w ruch dwa kamienne odważniki — wraz z ich opadaniem odwijały się liny nawinięte na duże drewniane szpule.
Reklama
Jedna z nich napędzała przekładnię chodu (odpowiedzialną za odmierzanie czasu), druga przekładnię bicia (która wybijała godziny uderzeniem w dzwon). Korbę można było obracać ręcznie przy pomocy wałka naciągowego, na który powoli nawijało się linę, a tym samym podnosiło się ciężarki.
Mechanizm zapadkowy pozwalał kręcić wałkiem tylko w jednym kierunku i blokował go w osiągniętym położeniu, by zapobiec jego przypadkowemu odwinięciu (trochę jak z kołowrotkiem wędkarskim). Po nawinięciu liny na wałek do gry wkraczała siła grawitacji, ciągnąca odważnik z powrotem w dół, co niechybnie skończyłoby się odkręcaniem wałka w szaleńczym tempie. Aby do tego nie dopuścić i utrzymać prędkość obrotową wałka, potrzebne było jeszcze jedno nowe urządzenie — nazywamy je wychwytem wrzecionowym.
Konstrukcja pierwszych zegarów
W tych wczesnych zegarach wychwyt jest wykonany z cienkiego, długiego pręta ze stali będącego osią mechanizmu i zwieńczonego drugim, poziomym pręcikiem, przez co całość przypomina dużą literę T. Na górze i na dole ośki znajdują się dwie prostokątne „flagi”, zwane paletami, umocowane do niej i zwrócone pod kątem około dziewięćdziesięciu stopni względem siebie.
Odstęp między paletami jest dobrany tak, że kiedy jedna z nich odchyla się wraz z oscylującą osią, łapie ząb koła wychwytowego (ang. crown wheel — nazwane tak ze względu na uzębienie przypominające królewską koronę). Wraz z obrotem koła jedna z palet odsuwa się na bok, by przepuścić ząbek, a druga w tym czasie chwyta przeciwległy ząbek, kontrolując w ten sposób uwalnianie energii.
Reklama
Zębatka napiera na opartą o nią paletę, a wreszcie zmusza ją do odchylenia się z powrotem w przeciwnym kierunku. Jedna paleta przepuszcza ząbek, druga chwyta inny. I tak na przemian. Gdy cykl dobiegnie końca, rozpoczyna się od nowa. Powtarza się tysiące razy na godzinę, pilnując równomiernego uwalniania energii i wydając z siebie słyszalne tyk-tyk-tyk za każdym razem, kiedy paleta uderza o ząbek.
Zegary na wieżach
Wynalazek w postaci mechanizmu wychwytowego umożliwił budowę pierwszych zegarów kościelnych — urządzeń, których wnętrzności kryły się w wieżach i wieżyczkach górujących nad ulicami większych i mniejszych miast, widocznych z odległości wielu kilometrów.
Najwcześniejsze konstrukcje nie miały tarczy; zamiast tego wskazywały czas, wybijając pełne godziny uderzeniami dzwonu, czym pomagały ludziom trzymać się ustalonego porządku dnia, na przykład zwołując ich na nabożeństwa. Elżbietański dramaturg Thomas Dekker opisywał, że dzwon zegara „słychać z dala, czy to leżąc nocą w łożu czy dzienną porą, choćby w oddaleniu od Cyferblatu”.
Zresztą samo angielskie słowo clock, czyli „zegar”, pochodzi z łaciny średniowiecznej, od rzeczownika clocca, oraz francuskiego cloche. Oba te słowa tłumaczymy jako „dzwon”. W późnośredniowiecznej i wczesnonowożytnej Europie czas pozostawał sprawą publiczną, znacznie rzadziej prywatną, i był ustalany u samej góry.
Taki stan rzeczy utrzymał się aż do siedemnastego wieku. W czasach, gdy chłopi stanowili dziewięćdziesiąt procent ludności Europy, koncepcja posiadania własnego zegara, za pomocą którego można by samodzielnie zarządzać czasem, musiała jeszcze długo poczekać na urzeczywistnienie.
Źródło
Tekst stanowi fragment książki Rebecci Struthers pt. Nieco dłuższa historia czasu. Jej polskie tłumaczenie ukazało się w 2024 roku nakładem Wydawnictwa Poznańskiego. Przekład: Michał Kramarz.
Historia tego, jak ludzie ujarzmili czas
Ilustracja tytułowa: Fragment tarczy XV-wiecznego zegara astronomicznego z Bazyliki Mariackiej w Gdańsku (Diego Delso/CC BY-SA 4.0).
