Abia oarecum recent - cel puțin în ceea ce privește istoria omenirii - oamenii au simțit nevoia să știe ora din zi. Marile civilizații din Orientul Mijlociu și Africa de Nord au inițiat prima dată fabricarea ceasurilor în urmă cu aproximativ 5.000 până la 6.000 de ani. Cu birocrațiile și religiile lor formale, aceste culturi au găsit nevoia de a-și organiza timpul mai eficient.

Elementele unui ceas

Toate ceasurile trebuie să aibă două componente de bază: ele trebuie să aibă un proces sau o acțiune regulată, constantă sau repetitivă prin care să marcheze creșteri egale de timp. Printre primele exemple de astfel de procese se numără mișcarea soarelui pe cer, lumânări marcate în trepte, lămpi cu ulei cu rezervoare marcate, ochelari de nisip sau „clepsidre” și, în Orient, mici labirinturi de piatră sau metal pline de tămâie care ar arde la un anumit ritm.

Ceasurile trebuie să aibă, de asemenea, un mijloc de a ține evidența incrementelor de timp și să poată afișa rezultatul.

Istoria cronometrării este povestea căutării unor acțiuni sau procese din ce în ce mai consistente pentru a regla rata unui ceas.

Obeliscuri

Cei Egiptenii au fost printre primii care împart în mod oficial zilele lor în părți asemănătoare ore. Obeliscurile - monumente subțiri, conice, pe patru fețe - au fost construite încă din 3500 î.Hr. Umbrele lor mișcătoare au format un fel de cadran solar, permițând cetățenilor să împartă ziua în două părți, indicând prânzul. Au arătat, de asemenea, cele mai lungi și mai scurte zile ale anului, când umbra de la prânz a fost cea mai scurtă sau cea mai lungă din an. Mai târziu, marcatori au fost adăugați în jurul bazei monumentului pentru a indica alte subdiviziuni de timp.

Alte ceasuri de soare

Un alt ceas de umbră egiptean sau cadran solar a intrat în uz în jurul anului 1500 î.Hr. pentru a măsura trecerea „orelor”. Acest dispozitiv a împărțit o zi luminată de soare în 10 părți, plus două „ore de amurg” dimineața și seara. Când tulpina lungă cu cinci semne distanțate variabil a fost orientată spre est și vest dimineața, o bară transversală ridicată la capătul estic a aruncat o umbră mișcătoare peste semne. La prânz, dispozitivul a fost rotit în direcția opusă pentru a măsura „orele” după-amiezii.

Merkhet, cel mai vechi instrument astronomic cunoscut, a fost o dezvoltare egipteană în jurul anului 600 î.Hr. Două merkhete au fost folosite pentru a stabili o linie nord-sud, alinindu-le cu steaua polară. Acestea ar putea fi apoi utilizate pentru a marca orele de noapte determinând când anumite alte stele au traversat meridianul.

În căutarea unei precizări mai mari pe tot parcursul anului, cadranele solare au evoluat de la plăci plate orizontale sau verticale la forme care erau mai elaborate. O versiune a fost cadranul emisferic, o depresiune în formă de bol tăiată într-un bloc de piatră care purta un gnomon vertical sau un indicator și a fost scris cu seturi de linii orare. Hemiciclul, despre care se spune că a fost inventat în jurul anului 300 a îndepărtat jumătatea inutilă a emisferei pentru a da apariția unei jumătăți de bol tăiate în marginea unui bloc pătrat. Până în 30 î.Hr., arhitectul roman Marcus Vitruvius ar putea descrie 13 stiluri de cadran solar diferite utilizate în Grecia, Asia Mică și Italia.

Ceasuri de apă

Ceasurile de apă erau printre primii cronometri care nu depindeau de observarea corpurilor cerești. Unul dintre cele mai vechi a fost găsit în mormântul lui Amenhotep I, care a fost îngropat în jurul anului 1500 î.Hr. Mai târziu numiți clepsidre sau „hoți de apă” de către greci care au început să le folosească în jurul anului 325 î.Hr., acestea erau vase de piatră cu laturi înclinate care permiteau scurgerea apei la o rată aproape constantă dintr-o mică gaură din partea de jos.

Alte clepsidre erau recipiente cilindrice sau în formă de castron concepute să se umple încet cu apă care intră într-un ritm constant. Marcajele de pe suprafețele interioare au măsurat trecerea „orelor” pe măsură ce nivelul apei le-a atins. Aceste ceasuri au fost folosite pentru a determina orele pe timp de noapte, dar s-ar putea să fi fost folosite și în lumina zilei. O altă versiune consta dintr-un bol metalic cu o gaură în partea de jos. Vasul s-ar umple și se va scufunda într-un anumit timp atunci când este plasat într-un recipient cu apă. Acestea sunt încă utilizate în Africa de Nord în secolul XXI.

Ceasuri de apă mecanizate mai elaborate și mai impresionante au fost dezvoltate între 100 și 500 CE de către horologii și astronomii greci și romani. Complexitatea adăugată a urmărit să facă debitul mai constant prin reglarea presiunii apei și să ofere afișări mai îndrăznețe ale trecerii timpului. Unele ceasuri de apă au sunat clopote și gong-uri. Alții au deschis ușile și ferestrele pentru a arăta figuri mici ale oamenilor sau mișcări de indicatoare, cadrane și modele astrologice ale universului.

Debitul de apă este foarte dificil de controlat cu precizie, astfel încât un ceas bazat pe acel debit nu ar putea atinge niciodată o precizie excelentă. Oamenii au fost în mod firesc conduși la alte abordări.

Ceasuri mecanizate

Un astronom grec, Andronikos, a supravegheat construcția Turnului Vânturilor din Atena în primul secol î.Hr. Această structură octogonală a arătat atât cadranele solare, cât și indicatorii orari mecanici. Prezenta o clepsidra mecanizată 24 de ore și indicatori pentru cele opt vânturi de la care turnul și-a luat numele. A afișat anotimpurile anului și datele și perioadele astrologice. Romanii au dezvoltat, de asemenea, clepsidre mecanizate, dar complexitatea lor a realizat puține îmbunătățiri față de metodele mai simple de determinare a trecerii timpului.

În Orientul Îndepărtat, fabricarea mecanizată a ceasului astronomic / astrologic s-a dezvoltat în perioada 200-1300 CE. Clepsidra chineză din secolul al III-lea a condus diverse mecanisme care au ilustrat fenomenele astronomice.