بحث متكامل عن الساعة منذ اختراعها حتى اليوم. مع الصور


الساعة آلة تستخدم في قياس الوقت, يوجد منها العديد من الأنواع منها الساعة الرملية والساعة الميكانيكية والساعة الرقمية و من أشهر الساعات ساعة بيج بن.
الساعة الشمسية: هي أول ساعة إخترعها الإنسان فقد كتب عنها العالم الخوارزمي وكان العرب المسلمون يستخدمونها لتحديد أوقات الصلاة فهي تعتمد على الشمس وزاوية إنحرافها عن الأفق أي مبدئها يعتمد على الزوايا عوضاً عن الساعة والدقائق والثواني.

ساعة فلكية (Astronomical watch) هي آلة فلكية. أخترعها قدماء المصريين عام 2500 ق.م. وكانت تقسم فيها الفترة بين الغسق والفجر الي 12ساعة بالليل . واليوم كان مقسما 24ساعة والساعة 60 دقيقة . لهذا استخدم قدماء المصريين المزولة لقياس طول النهار بالساعات بدلا من استخدامهم خيط بسيط أو الساعة المائية.
اكتشاف الساعات وتطورها عبر الأزمان
كانت مشكلة قياس الزمن هي الشغل الشاغل لحياة الناس وكان الانسان قديما يقوم بمراقبة الليل والنهار والكواكب وسير الانهار حتى أصبحت جوهرية في حياته. ‏ فالانسان البدائي كان يعتمد على الشمس في شروقها وغروبها ووقت جوعه لحساب الزمن لأن حياته كانت بسيطة ومقاييسه بسيطة خالية من التعقيدات والقيود فكان ينام عند غروب الشمس ويصحو عند شروقها ويأكل عندما يجوع فمسألة تحديد الزمن لم تكن تعنيه كثيرا ولكن نتيجة للتطور في الحياة وعيشه ضمن قبائل أصبح ينتبه الى الزمن وتحديده. فكانت الاشجار والظلال والقمر والنجوم هي ساعاته الطبيعية، وقد استعمل الانسان «المزولة» الساعة الشمسية منذ 3500 ق.م وهي عبارة عن عصا مغروسة في الارض فيتحدد الزمن بها بتحديد ظل العصا تبعا لحركة الشمس وقد وجدت عند الصينيين وقدماء المصريين مع وجود المسلات الفرعونية فكانت تقسم النهار الى أربعة أقسام ثم تطورت الى اثني عشر قسما تتحدد بين شروق الشمس وغروبها أي اثنتي عشرة ساعة ونظرا لبعض عيوبها ولاسيما انها لاتستطيع التحديد ليلا فقد استعمل الانسان الساعة المائية وكانت تستخدم في مصر القديمة ويعود تاريخها الى 1400ق.م، وهي عبارة عن إناء يملأ بالماء ثم يتسرب منه الماء عن طريق ثقب صغير في قاعدته وهي تختلف باختلاف فصول السنة حتى اصبحت ساعة الصيف أطول من ساعة الشتاء وكانت فيه تدريجات تشير الى الزمن. وقد استخدمها الاغريق في خطاباتهم فعندما كان الماء ينقضي يُنهي الخطيب خطبته. فقد وجدت الساعة الرملية حيث كان انقضاء الرمل من الزجاجة يستغرق ساعة كاملة حتى طورها العرب. وصنعوا الساعات من نحاس وعلى مبدأ علم المثلثات فكانوا يحددون وقت صلاتهم بها ونتيجة إبداعهم في صناعة الساعات فقد نقلته أوروبا عنهم ثم طورت هذه الصناعة فكانت ساعة الرقاص ثم الزنبرك ثم ساعة اليد. ومن الجدير ذكره ان العمال الريفيين كانوا يقومون وقت فراغهم بصناعة الساعات وكانت «جنيف» هي الاكثر عددا ودقة في الصناعة حيث بدأت هناك في القرن 16 واشتهرت الساعات السويسرية في كل مكان. ‏
كانت توضع الساعات قديما في أماكن عالية وفي الساحات العامة، وكانت ثقيلة الحجم حتى اكتشف «غاليلو» ان جميع الاثقال المتأرجحة اذا كانت أطوالها متساوية وأوزانها متساوية فإنها تؤدي ذبذبات متساوية الزمن. ‏ واستمرت صناعة الساعات بالتطور حتى وصلت اليوم الى صنع الساعة الذرية.
*****
منذ القدم وهاجس الزمن يؤطر الإنسان بذلك القلق الذي يوحي بفنائه. ولأن فكرة الزمن جاءت بعد أن اكتشف الإنسان وجوده الفيزياوي على اليابسة وصار له هاجساً يلازمه في كيفية حساب وقته وكيفية اكتشافه للمتغيرات التي تطرأ عليه جراء تطوره وملاحظة بروز أعضائه وهي تتجسد من خلال اصطدامه بظله أول مرة "ولأنه مرهون بحساب أيامه وتحديد وقت حصاده صار لزاماً عليه ابتداع وسيلة لتحديد أوقاته يساعده في ذلك فطنته في اكتشاف تقلبات المناخ واقترافه المعلن من الخوف الذي يلوح له في اقتراب نهايته.
ولأن الكائن البشري مبتكر وطموح اكتشف فكرة الساعة لحساب زمنه ووضع تواريخ وأجندة لحياته، وكانت أول ساعة تم ابتكارها هي الساعة الرملية. تؤكد الأبحاث التاريخية في علم الآثار، أن السومريين هم أول من اكتشف حساب الزمن في شكل ساعة حسب ما تم اكتشافه بالرقم الطينية التي تم العثور عليها في أرض بابل.. ولأن الساعة التي أهديت لشارلمان ملك فرنسا في عهد هارون الرشيد كانت بمثابة المفاجأة العلمية في حينها لقلب أوروبا".
إن تطور صناعة الساعات أخذ بالاتساع ففي عصر النهضة تم صنع أول ساعة على شكل مسدس في فرنسا.
وكانت أول صناعة للساعات هي الساعات المنضدية وأبدعت شركة فاشيرون كونستانتين في صناعتها وهي أول شركة لصناعة الساعات في سويسرا. وكان الايرانيون قد ابتكروا أول ساعة جيب شمسية في القرن السابع عشر الميلادي ونقش عليها أشهر أسماء المدن الإسلامية على وجه الغطاء.
ولأن السويسريين أول من قام بصناعة الساعات المتطورة والحديثة وكانوا بارعين بها فقد أهدت شركة باتك فيليب أول ساعة يدوية لإمبراطور فرنسا نابليون بونابرت! وكان تأسيس تلك الشركة من اقتراح قدمه الكونت انطوني دي باتك لصانع الساعات السويسرية الشهير أدريان فيليب وتم الاتفاق وأصبحت تسمى بالساعة الملكة أو الملكية.
وقد عرف عالم الساعات الكثير من الأسماء التي دخلت في صناعة تلك الدائرة التي تطوق معهم أغلب الكائنات البشرية بأشكالها وهندستها الرائعة ومن الصناع الماهرين كان هناك الكثير منهم روسكوف وسركسوف الروسيان اللذان أصبحا من الأسماء الذائعة الصيت في صناعة الساعات وقد أطلق اسميهما على الساعات التي قاما بتصنيعها.
وإن تاريخ 1700 و1752 و1810 و1865 وهذا التاريخ الأخير ارتبط باسم أحد الماهرين في صناعة الساعات السويسرية ألا وهو زينيث وهو تاريخ صناعة الساعة الحديثة.
وكانت شركة بياجيت من المؤسسين في صناعة الساعات السويسرية المهمة ومن أبرز (الماركات) في العالم.
وقد كانت اللمسة الجمالية والتفرد في إنتاج الساعة اليدوية منحى آخر من الناحية الجمالية وصار الإقبال على الساعات ذات الأشكال المستطيلة والدائرية والمربعة أمراً مربحاً للشركات المنتجة لتلك الساعات.
وصارت الساعات المخصصة للسباحة والأخرى لسباق السيارات، وأخر للغطس وساعات للحكام وساعات لقياس ومتابعة عدد اللكمات والركلات وهي خاصة بالملاكمين.
ومن أشهر شركات صناعة الساعات السويسرية شركة انترناشيونال ووج كمباني وشركة لونجين وشركة بولكاري وشركة هاري ونستون وشركة أوميجا وشركة كوروم وشركة أبراهام لويس التي تختص بصناعة الساعات الراقية التي يعتبرها بعضهم بالساعات التحفة وكانت آخر ساعة في يد نوري السعيد هي من صنع شركة باتك فيليب قبل مماته بساعات.

--------------------------------------------------------------------------------
الساعة
من المحتمل أن يكون إنسان ما قبل التاريخ، قد حدّد الوقت، في النهار، من خلال مشاهداته للظلال، الناجمة عن أشعة الشمس وحركة الأرض مقابلها. فعلم أن قصر طول الظل، مؤشر إلى اقتراب وقت الظهيرة؛ وأن استطالته دليل على بداية النهار أو نهايته.
ولعل المِزْوَلَة هي أقدم الأدوات التي استخدمت لتحديد الوقت. وقد تطورت الأقراص الشمسية المدرجة، أو المزاول (جمع مِزْوَلة)، قبل ما يقرب من أربعة آلاف سنة. وهي تعتمد على حركة الأرض مقابل الشمس، وتقدير الظل المتكون على القرص المدرَّج.
ومن الأجهزة الأخرى لحساب الوقت، الساعات الرملية والساعات المائية، والتي ينساب الماء أو الرمل من إحدى حاوياتها إلى حاوية أخرى، بمعدل ثابت؛ ومن طريق قياس كمية المادة في أي من الحاويتَين، استطاع الإنسان معرفة الوقت، الذي انقضى.
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 الصليبي شارلمان ساعة نحاسية، أدهشته. واخترع ابن يونس المصري (ت 3399هـ، 1009م) رقاص الساعة، البندول .
يعتقد المؤرخون أن أول الساعات الميكانيكية، في الحضارة الغربية، قد طورها عدد من المخترعين، في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي. وكانت تُدار بالثقل، وخلت من البندول؛ وإنما كان لها أجراس، تدق محدِّدة الوقت أو معلنة به. ثم أضيف إليها القرص المدرَّج وبندول الساعات. ويُعتقد أن أولى الساعات المدارة بالنابض، قد طُوِّرت في إيطاليا، في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي.
لم تكن غالبية الساعات البدائية منتظمة، ولا دقيقة. إلى أن حُسِّنت أدواتها، كالبندول ونابض التوازن، اللذَين طُوِّرا خلال منتصف القرن السابع عشر الميلادي؛ وانتشر استخدام بندولَي الدقائق والثواني. وفي منتصف القرن الثامن عشر، طور المخترعون معظم آليات الساعات الميكانيكية الحالية.
استخدمت الساعات الكهربائية، في منتصف القرن التاسع عشر. كما ظهرت ساعات الكوارتز، خلال الثلاثينيات من القرن العشرين. وطور العلماء أول ساعة ذرية، في الأربعينيات. وأصبحت الساعات الرقمية شائعة الاستعمال، في السبعينيات، وبصفة خاصة ساعات المعصم. وفي الثمانينيات، أُدمجت رقائق السليكون؛ وهي دوائر كهربائية معقدة، مطبوعة على قطع صغيرة جداً من السليكون، في آليات الساعات. وإضافة إلى إظهار الوقت، يمكن للساعات تخزين المعلومات، وأداء عمل الحاسوب، ودور اللوحات المصغرة للألعاب.
أنواع الساعات
تغطي الساعات الحديثة مجالاً واسعاً، 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 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 وجهها العلوي. ويوجد في العديد من الساعات أجراس، أو أنها تحدِث صوتاً، للتنبيه.
تتكون كل ساعة من جزءَين رئيسيَّين، هما: العلبة والعدة الداخلية، أو الأجزاء المتحركة في داخل العلبة. وللعدة الداخلية ثلاث مهام: إظهار الوقت، والمحافظة على دقته، وتوفير القدرة لتشغيل الساعة. وتختلف الساعات باختلاف كيفية أداء أجزائها، وبتفاوت اعتمادها على القدرة اللازمة للتشغيل؛ فمنها الآلية والكهربائية.
تُبنى عملية المحافظة على دقة الوقت، في معظم الساعات، على تردُّد بعض الحركات المتكررة والمنتظمة، كَتَرَجُّح البندول. وتحافظ الساعات ذات التردد الثابت، إلى درجة عالية، على دقة الوقت، أكثر من الساعات ذات التردد الأقل ثباتاً. وعلى سبيل المثال، تعتمد إدارة الساعات الذرية، أدق الساعات، التي صُنعت حتى الآن، على أساس تذبذب بعض الذرات والجزيئات. ولكل واحد من هذه الجسيمات تردد طبيعي مميز، وخاص به، ذو ثبات شديد جداً. ونتيجة لذلك، فإن أفضل الساعات الذرية، لا تؤخر، ولا تقدم أكثر من ثانية واحدة، في غضون 250 ألف سنة.
الساعات الآلية
تُزوَّد هذه الساعات بالقدرة، من خلال أجزاء آلية متنوعة. وهي تحتاج إلى تعبئة، أو لفّ، على فترات متعددة. ويحتاج بعضها إلى التعبئة، كل يوم. ويمكن بعضها الآخر العمل لمدة سبعة أو ثمانية أيام، من دون إعادة تعبئة.
يوجد نوعان رئيسيان من الساعات الآلية: النوع الأول، يدار بوساطة الثقل. والنوع الثاني، يدار بوساطة النابض. ومعظم ساعات هذَين النوعَين ذات أقراص مدرَّجة.
تدار الساعات العاملة بالثقل، بوساطة ثقل، يعلق بسلسلة أو حبل، يلتف عند تعبئة الساعة، على أسطوانة. ويُجذب الثقل إلى أعلى بقرب الأسطوانة. وعندما يسحب الثقل إلى أسفل، تحت تأثير الجاذبية، يُفك الحبل، وتؤدي حركة الحبل نحو الأسفل، إلى تحريك عدد من التروس المسننة، والمعشقة بشكل متسلسل، والدائر كل منها بسرعة محددة، تعرف باسم القافلة. وتتصل بها عقارب الساعة، كلٌّ على حدة. ويمنع كلٌّ من البندول، وآلة تسمى ميزان الساعة، الثقل من التدلي بسرعة كبيرة. وينظم كلٌّ منهما، كذلك، سرعة الساعة.
لا يدور الميزان إلاّ عند تشغيل الساعة. وهو يشتمل على عجلة انفلات، تتصل بالقافلة، وعلى محور دوار مسنن. ويترجَّح البندول، الذي يُعَدّ أداة الساعة لحفظ الوقت، من طرف إلى آخر، بمعدل تردد منتظم؛ فيزيح المحور الدوار المسنن، ومع كل إزاحة يمسك عجلة الانفلات ويوقفها خطافان، يُعرف كل واحد منهما بالحابسة، توجدان على طرفَي المحور. وبعودة البندول إلى الخلف، تفلت الحابستان العجلة، لتدور قليلاً … وهكذا. وتنظِّم هذه العملية سرعة عجلة الانفلات، وكذلك العجلات في حزمة التروس، وتسفر عن صوت الساعة: تك ـ توك …
تحتوي الساعات العاملة بالنابض، على نابض ملفوف بالنابض الرئيسي، يلتف حول محور، عند تعبئة الساعة. ولدى انفلاته ببطء، يدير العجلات في حزمة التروس. ويدار هذا النوع من الساعات ببطاريات، تعيد لف النابض الرئيسي، تلقائياً، قبْل انفكاكه انفكاكاً كاملاً. ويشبه ميزانها ميزان الساعة، التي تُدار بالثقل. غير أن للعديد من الساعات العاملة بالنابض عجلة توازن، تعمل كأداة لحفظ الوقت، بدلاً من البندول. وينظم نابض شعري، لولبي، دقيق، متصل بها، يُسمى نابض التوازن؛ إذ يرجِّحها، ذهاباً وإياباً، بمعدل ثابت، مع التفافه وانفكاكه. وتؤدي حركة الترجُّح هذه إلى إمالة المحور الدوار. وتمسك الحابستان بعجلة الانفلات وتفلتانها، بالتعاقب، مما يؤدي إلى تنظيم سرعة حزمة التروس.
الساعات الكهربائية
تشمل الساعات الكهربائية تلك العاملة بالبطارية، ونظيرتها العاملة بالتيار الكهربائي؛ وتحصل الساعات المدارة بالتيار الكهربائي على القدرة اللازمة لإدارتها، من مخرج مصدر التيار. وتكاد جميع الساعات الرقمية، التي صُنعت منذ الثلاثينيات من القرن العشرين، تُعَدّ نماذج للساعات الكهربائية.
يحتوي معظم الساعات العاملة بالبطارية، على عجلة توازن، أو بندول، ينظم سرعتها. كما يحوي في بعضها قضيباً صغيراً، من بلورة الكوارتز، أو شوكة اهتزازية صغيرة جداً، مهمتها تأمين عملية المواءمة. وتنشِّط البطارية 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، تضطلع دائرة كهربائية معقدة، بتحويل عدد الاهتزازات إلى معلومات دقيقة عن الوقت. وتنظم عملية إظهاره. ومعظم ساعات الكوارتز دقيقة أو مضبوطة، حتى إن اختلالها، لا يتجاوز 60 ثانية، في العام.
يوفر التيار الكهربائي القدرة للساعات العاملة به، وينظم سرعتها. وهو يغير اتجاهه بمعدل 120 مرة، في الثانية. وتحصي الأجهزة المتكاملة، أو المحرك، التغيرات في اتجاه تدفق التيار؛ وتنظم، بمقتضاها، عملية إظهار الوقت.
ويُدار معظم الساعات الرقمية بالتيار الكهربائي. وتطبع الأرقام، في بعض هذه الساعات، على أقراص مثقَّبة، أو أسطوانات دوارة، أو شريط متحرك. وبعض ساعات الكوارتز، هي ذات أداة إلكترونية لإظهار الأرقام. ولأدوات عرض الأرقام أو إظهارها، أشكال متنوعة، كالبلورات السائلة، وإشعاع الضوء من صمام كهربائي ثنائي. وتستخدم أداة عرض الأرقام بوساطة البلورات السائلة، أرقاماً، تعكس الضوء من حولها. أما أداة عرض الأرقام بوساطة إشعاع الضوء من صمام ثنائي، فلها أرقام، تتشكل بوساطة أجهزة إلكترونية، تعطي ضوءاً، وتعرف بالصمامات الثنائية.
الساعة البيولوجية
يُطلق مصطلح الساعة البيولوجية على النظام الزمني الغامض، الذي يؤثر في النباتات والحيوانات، ويحفظ الوقت الدقيق للأيام والأسابيع والشهور، بل والسنين. وهو يحدد، كذلك، مواعيد أنشطة الكائنات الحية، ليجعلها في تناسق مع التغيرات المنتظمة في بيئاتها؛ فتهاجر الطيور، وتنمو الأسماك، وتتفتح الزهور، بحسب جداول زمنية، تحددها الساعات المبنية في داخلها. وتحدد الساعة البيولوجية، في البشر، أوقات نومهم واستيقاظهم، وكثيراً من أنشطة أجسامهم. ويسمى العلم، الذي يتعامل مع دراسة الساعة البيولوجية، علم التسلسل الزمني الأحيائي.
ولا يعرف أحدٌ أين تكمن الساعات البيولوجية، ولا كيف تعمل. ويعتقد بعض العلماء، أن كل كائن حي، لديه نظامه الزمني الخاص، المركب داخله، والذي يعمل مستقلاً. ويعتقد آخرون، أن الساعات بنَتْها الإيقاعات الطبيعية للقوى الكهرومغناطيسية، والجاذبية الأرضية.
ولا يزال ثمة مَن يفترض، أن هناك قوى داخل الجسم وخارجه، ضرورية للحفاظ على دقة الساعات. ويأمل العلماء، أن تعطيهم التجارب، على النباتات والحيوانات في الفضاء الخارجي، بعيداً عن إيقاعات الأرض الطبيعية، معلومات إضافية عن كيفية عمل الساعات البيولوجية.
أهمية الساعات البيولوجية
تحافظ الساعات البيولوجية على متابعة مسار التغيرات المتسقة، بما فيها النهار والليل، وحركة المد والجزر في المحيطات، وأوجُه أو أطوار القمر، وفصول السنة. ويبدو أن كثيراً من الكائنات الحية، وربما كلها، لديها دورات داخلية، تسمى الإيقاعات البيولوجية (الحيوية)، تستجيب لتلك التغيرات الخارجية المتسقة. وتبدو الإيقاعات البيولوجية لكل نوع معين، وكأنها مؤقتة، لتُمكن الكائن من الإفادة من التغيرات الطارئة على بيئته. وتستمر الإيقاعات البيولوجية، بحسب جدول زمني، حتى في المختبرات، حيث تحجب النباتات والحيوانات عن كل إشارات مرور الوقت، والتغير الخارجي. ولكن الإيقاعات يمكن أن تتغير، ويعاد تركيب الساعة البيولوجية، من طريق تغيير الوقت، الذي يستقبل فيه الحيوان أو النبات الضوء. وعلى سبيل المثال، تجري الفئران، عادة، في الليل؛ وسرعان ما تعيد وقت جريانها، إذا نُقلت إلى فترة زمنية أخرى، أو وُضعت تحت جدول زمني ضوئي صناعي.
الإيقاعات اليومية
يعتمد كثير من الإيقاعات البيولوجية، على دورة الليل والنهار، وتسمى الإيقاعات اليومية؛ لأنها تحدث كل 24 ساعة. وبالنسبة إلى معظم الكائنات الحية، فإن دورة الليل والنهار، تقسم إلى فترات نشاط، وفترات راحة. ولكن هذه الفترات، لا تحدث في وقت واحد من اليوم، لدى كل الكائنات الحية. فالبشر ينشطون، إلى درجة كبيرة، في النهار؛ ويخلدون إلى الراحة، في الليل. وتتبع القرود، الكبيرة والصغيرة، والنحل، والفراشات، وكثير من أنواع الحيوانات، جدولاً زمنياً واحداً. أما الخفافيش والقطط والعث والبوم، فتنشط في الليل. وتحدد الساعة البيولوجية في كل نوع، الجدول الزمني الذي يلائمه.
وتُفْصحُ النباتات، كذلك، عن إيقاعات يومية. فهي، على سبيل المثال، ترفع أوراقها، في النهار، وتخفضها، في الليل. وتسمى هذه التغيرات المتسقة حركات النوم. وهي، عادة، تستمر حتى حينما تُحفظ النباتات في أماكن، لا يتغير فيها الضوء، ولا درجة الحرارة.
إيقاعات أخرى
تُظهر السرطانات اللاهية، وحيوانات الشاطئ الأخرى، إيقاعات معقدة؛ إذ يسودّ جلد السرطانات العازفة، عند الفجر، ويصير شاحباً، 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، مستجيبة لحركة المد في موطنها الأصلي، على الشاطئ. وحينما تنقل إلى شاطئ جديد، تختلف فيه أوقات المد والجزر، فإنها تكيف أنشطتها مع توقيت المد الجديد، وتعيد توقيت ساعاتها البيولوجية، آلياً.
ويملك كثير من الكائنات الحية، بما فيها سمك الجزونيون؛ وهو سمك صغير، يوجد على امتداد ساحل كاليفورنيا، في الولايات المتحدة الأمريكية، إيقاعات ولادة شهرية، أو شبه شهرية، عند أقصى ارتفاع للمد، من فبراير إلى سبتمبر. ويَعْتلي سمك الجزونيون، كل 14.8 يوماً، موج المد المتجه إلى الشاطئ، حيث تضع الإناث بيضها في الرمال الرطبة، وتأتي الذكور لتخصبها.
ثم يحمل الموج الأسماك، ثانية، إلى المحيط؛ ولكن، يبقى البيض على الشاطئ. وعند المد العالي التالي، بعد 14.8 يوماً أخرى، يحطم مَوْجُه البيض، ويحمل الأسماك الصغيرة إلى عرض المحيط.
وتحدد الساعات البيولوجية الجداول الزمنية للإيقاعات السنوية، في الكائنات الحية؛ فهي تتحكم في نمو البذور، وسكون الطيور والحيوانات الأخرى وهجرتها. وتبدو هذه الساعات مهمة، كذلك، في مساعدة الطيور والأسماك والقشريات والحشرات، على الملاحة. والساعات التي تستخدم في الاقتران مع الشمس والقمر والنجوم، تساعدها على التصحيح، باستمرار، بالنسبة إلى دوران الأرض، والبقاء في المسار الصحيح.
الساعة البيولوجية، عند البشر
تعمل الساعة البيولوجية، عند البشر، بحسب جداول زمنية، ضرورية للحياة وللصحة. وللبشر إيقاعات بيولوجية يومية، وأسبوعية، وشهرية، وسنوية. ويختلف مستوى الهورمون، والكيماويات الأخرى في الدم على مدى هذه الفترات الزمنية. وينجز كثير من عمليات الجسم الحيوية، بانتظام، كل 24 ساعة. وتتسق أنشطة الخلايا والغدد والكليتين والكبد والجهاز العصبي، بعضها مع بعض، ومع إيقاع النهار والليل، في البيئة.
يتغير المعدل، الذي تُنجز به عمليات الجسم، تدريجاً، 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، في الليل؛ وترتفع في أثناء النهار، وهي فترة النشاط.
ويبلغ المرء ذروة وعيه نظام التوقيت البيولوجي، حينما تقلّه طائرة نفاثة إلى مناطق، يختلف فيها التوقيت؛ فلو انتقل من شيكاغو إلى لندن، في وقت متأخر، بعد العصر، فسيصل العاصمة البريطانية، وسكانها على وشك أن يبدأوا يومهم. وعلى أي حال، سيظل نظامه الاتساقي، يعمل بحسب توقيت شيكاغو؛ أما في لندن، فسيصاب بالأرق، ليلاً، ويغلب عليه النعاس، أثناء النهار. ولن تعيد ساعته البيولوجية توقيت نفسها، إلا بعد عدة أيام. ومن ثَم، ستكون وظائف جسمه خارج الإيقاع، وستهبط كفاءته، وسيشعر بالتعب؛ وهو ما يسمى تخلف النفاثة، أو إرهاق النفاثة.
ويعتقد بعض الباحثين، أنه كلما أمكن التحكم، بطريقة أفضل، في معرفة الساعات البيولوجية والإيقاعات البيولوجية، أمكن العلماء إيجاد الوسائل المثلى لاستخدام الإيقاعات. وعلى سبيل المثال، ربما يستطيع الأطباء تشخيص المرض، وهو في طوره المبكر، بوساطة التغير في إيقاعات الجسم. ويعتقد العلماء، أن الإيقاعات البيولوجية، تؤثّر في الوقت، الذي قد يحدُث فيه المرض أو يشتد. وعلى سبيل المثال، تزداد أزمات المصابين بداء الربو، عند وقت النوم؛ ويحدث معظم نوبات الصرع، في الصباح أو المساء. كذلك، تؤثر الإيقاعات البيولوجية في مدى سرعة، تأثير الدواء، وفترة التأثر به. وهكذا، فإن معرفة الإيقاعات البيولوجية، قد 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 النجاح في اكتشاف الفضاء الخارجي، والحياة فيه.
الساعة الذرية
هي جهاز لقياس فترات الوقت (الزمن)، بقياس ترددات الموجات الكهرومغناطيسية، التي تطلقها أو تمتصها الذرات أو الجزيئات. وتعمل الساعات الذرية بترددات منتظمة جداً، ولا يزيد تقدمها أو تأخرها على ثانية واحدة، في كُلِّ 250 ألف سنة. بينما تتأثر الساعات الآلية بالعديد من العوامل، مثل التغيرات في درجات الحرارة، والتآكل في بعض أجزائها.
والذرات والجزيئات المستخدمة في الساعات الذرية، تضم ذرات السيزيوم والهيدروجين وجُزَيء غاز الأمونيا. وتتحكم تلك الساعات في إشارات الوقت، المرسلة إلى العالم من مختبرات وطنية. وفي عام 1958، تبنّى العلماء معدل ترددات ساعة ذرية، مقياساً لتعريف وحدات الوقت.
الساعة الرملية
هي أداة لقياس الوقت (الزمن)، تتكون من بصيلتَين زجاجيتَين، تصل بينهما فتحة صغيرة؛ وتحتوي إحداهما على حبّات من الرمل الجاف، الناعم، الدقيق. ويستغرق الرمل ساعة كاملة، بالضبط، لكي ينساب من البصيلة العليا إلى البصيلة السفلى. وبعد انسيابه كله من البصيلة العليا، تُقلَب الساعة الرملية، ويبدأ الرمل بالانسياب إلى البصيلة الفارغة، كما حدث من قبل. وقد كانت هذه الساعات، تحتوي على الزئبق؛ ولكن استبدل به الرمل؛ لأنه ينساب بمعدل ثابت، بصرف النظر عن الكمية، التي تحتويها البصيلة.
وتقيس ساعات رملية أصغر، مثل ساعات نصف الساعة، فترات زمنية أقصر. وكان بعض الساعات الرملية، يُستخدم في تحديد مقدار الزمن، الذي كان على المتحدث أن يلقي حديثه فيه. وحتى بداية القرن العشرين، كان البحارة يستخدمون أداة، مثل الساعة الرملية، تقيس مدة أقلّ من الدقيقة ؛ ويمكنهم بها قياس سرعة سفنهم. وعلى الرغم من شيوع الساعة الرملية، فقد تخطاها الزمن، بعد اختراع الأنواع المختلفة من الساعات؛ فاستحالت أثراً، بين صفحات الكتب.
الساعة الزمنية
هي فترة من الزمن، تتكون من 60 دقيقة. ويشتمل اليوم، من منتصف الليل إلى منتصف الليل الذي يليه، على 24 ساعة. وكل أمة تنظم أنشطتها، طبقاً للساعة الزمنية. وقد بدأ الناس يستخدمون الساعات الزمنية، كفترات منتظمة من اليوم، في القرن الرابع عشر الميلادي، حين اخترعت الساعة الآلية.
استخدم الرومان القدماء الساعة الزمنية، ليعّبروا عن نقطة معينة من الزمن، مثل شروق الشمس وغروبها، ثم أضافوا ساعة الظهيرة. وفي بداية العصر المسيحي، قسَّم الرومان ساعات النهار، إلى خمس فترات، حددوا لها علامات على وجوه ساعاتهم الشمسية. وفي عام 605م، 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، ابتداءً من الساعة السادسة صباحاً. أما الليالي، فكانت تقسم، أحياناً، إلى حراسات، تُحدد الأوقات، التي يُبلَّغ الحراس فيها، أن نوبة الحراسة قد آنت، أو أنها قد انتهت. وكان طول الساعة، يختلف باختلاف الفصول؛ فساعات الشتاء، كانت أقصر من ساعات الصيف؛ لأن النهار في فصل الشتاء أقصر.
وبحلول القرن السادس عشر الميلادي أخذت كنائس وقصور كثيرة، في أوروبا، في تركيب الساعات الآلية، التي كان لكلٍّ 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 مصطلحَي قبل الظهر أو صباحاً، وبعد الظهر أو مساءً.
ويؤدّي عدم استخدام هذَين المصطلحَين، إلى فوضى وارتباك، ولذا، تنظم مواعيد السكك الحديدية والطائرات، باستخدام نظام واحد، يعطي الزمن حتى الساعة الرابعة والعشرين، محدداً أربعة أرقام. فالساعة ا صباحاً أو قبل الظهر مثلاً، تكتب 01.00، بينما تكتب الساعة 1.00 مساءً أو بعد الظهر 13.00، وتُكتب الساعة 12.00 منتصف الليل 24.00.
الساعة المائية
هي آلة تسجيل الوقت (الزمن)، من طريق قياس الماء، الذي ينقص من وعاء. وتسمى، كذلك، كليبسدرا. ويرجع الفضل في اختراعها إلى أفلاطون، نحو عام 400 ق.م.
تتكون الساعة المائية من وعاء زجاجي، على جانبه مقياس مدرج، معد بإحكام. فعندما يخرج الماء من الوعاء يحدد الماء المتبقي فيه الوقت. وطرأت تحسينات عديدة على أداة قياس الوقت، مثل استخدام جسم عائم، يشير إلى الزمن. وفي هندسة أخرى 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 159ق.م. واستخدمت في أثينا، لضبط مدة المرافعات في المحاكم.
ساعة اليد
منبه صغير للوقت (الزمن)، يستخدمها الناس، لتعرّف الوقت؛ وقد يلبسونها في معاصمهم، أو يحملونها في جيوبهم.
استخدم رجال المراقبة الساعات الكبيرة، أو المنبهات، المتنقلة، للمرة الأولى، في أوروبا، في القرن السادس عشر الميلادي؛ إذ كانوا يربطونها بأشرطة حول رقابهم، خلال دوراتهم التفتيشية. وعندما كَثُرَ استخدامها، اختُصر اسمها، فأصبح: ساعة اليد.
أنواع ساعات اليد
يُلْبَس معظم ساعات اليد حول المعصم. وقبل العشرينيات من القرن العشرين، كان يُحمل معظمها في الجيوب، أو في حقيبة اليد. وطالما استخدمتها النساء، للزينة والزخرفة، وحملنها كقلائد وأقراط أو مشابك. وتراوح ساعة اليد، اليوم، بين النماذج المزخرفة، المرصعة بالأحجار الكريمة، التي تفوق نفقتها نفقة سيارة فاخرة. وتظهر ساعة اليد التقليدية الوقت، بوساطة عقارب، تشير إلى أرقام أو علامات على قرص مدرج، أو ميناء الساعة. وقد عُرفت هذه الطريقة لإظهار الوقت، بطريقة العرض المقارن. وتُستخدم، حالياً، البلورات السائلة، لإظهار الوقت بطريقة، تُعرف بطريقة العرض الرقمي.
ويوفر العديد من ساعات اليد معلومات إضافية، زيادة على تحديد الساعات والدقائق؛ إذ يحدد معظمها الثواني، كذلك. ويُظهر العديد منها أيام الأسبوع، والتاريخ، والسنة. ويُصدر بعضها صوت إنذار، عند الوقت المرغوب فيه. كما يظهر بعض ساعات اليد الجديدة، ذات الوظائف الخاصة، نبض حامليها، أو درجة حرارة أجسامهم. ويحتوي بعضها على ألعاب إلكترونية، وآلات حاسبة صغيرة، لحل بعض المسائل الرياضية.
كيفية عمل ساعات اليد
تتكون ساعة اليد من جزءَين أساسيَّين، هما: العلبة والأجزاء الحركية، الموجودة داخل العلبة. وتعمل أجزاء الحركة على إظهار الوقت، وإدارة الساعة، وضبط سرعتها. ويختلف بعض ساعات اليد عن بعضها الآخر، باختلاف مهام أجزائها المتحركة. ويمكن تقسيمها إلى مجموعتَين: الأولى، ساعات يد آلية؛ والثانية، ساعات يد إلكترونية؛ وذلك تبعاً لكيفية تزويد كلٍّ منهما بالقدرة المحركة.
ساعات اليد الآلية
تزوَّد ساعات اليد هذه بالقوة المحرِّكة، بوساطة نابض (زنبرك)، ملفوف يُعرف باسم النابض الرئيسي؛ يُلَفُّ، في معظمها، بوساطة مقبض تدوير أو تاج، يتصل بعمود التشغيل، داخل العلبة. وتحتوي ساعات اليد الأخرى، المعروفة باسم الساعات ذاتية التعبئة، على آلية وزن، تلف النابض الرئيسي، تلقائياً، لدى تحريك الساعة. وحالما تدور ساعة اليد، ينفلت النابض الرئيسي، وتدير القدرة، الناتجة من انفلاته أو انفكاكه، العديد من العجلات الصغيرة جداً، المسننة، والمعشقة، والمتصل بعضها ببعض، على هيئة قافلة. وتتصل عقارب ساعة اليد، كلٌّ على حدة، بالعجلات المسننة، والمعشقة، التي تدور بسرعات محددة. وتحدد سرعة العجلات، جزئياً، بآلية، تسمى ميزان الساعة.
يحتوي ميزان الساعة على عجلة الانفلات، وعجلة التوازن، ونابض التوازن، والعتلة الساقطة. وتتصل عجلة الانفلات بمجموعة التروس، وهي تدور عندما تعمل ساعة اليد. وتنقل عجلة ميزان الساعة، كذلك، القوة المحركة إلى عجلة التوازن، التي تُعَدّ قاعدة الوقت، أو أداة حفظه. ويعمل نابض التوازن، الذي يدعى، كذلك، النابض الشَّعري، على تذبذب عجلة الاتزان، ذهاباً وجيئة، بتردد محدد. ويتذبذب معظم عجلات التوازن خمس أو ست مرات، في الثانية. ولعتلة الساقطة خطافان، واحد عند كلٍّ من نهايتَيها، مهمتهما الإمساك بعجلة الانفلات. وتتسبب كلُّ ذبذبة لعجلة التوازن بترجُّح عجلة الساقطة، ما يمكن عجلة الانفلات من التحرر، لفترة وجيزة، من قبضة خطافَي العتلة، والدوران قليلاً، قبل أن يمسكا بها، من جديد، ويوقفا حركتها. وتسفر آلية تلك العجلة عن صوت الطرق: تيك، توك ... المُميز لساعات اليد الآلية. وتنتقل كلُّ حركة بسيطة لعجلة الانفلات، من خلال تروس أخرى في القافلة، إلى عقارب الساعة. ونظراً إلى تحكّم عجلة التوازن، من خلال تذبذباتها، في سرعة الانفلات؛ لذا، فهي تُعَد المسؤولة عن دقة التوقيت.
يوجد في ساعات اليد الآلية، ما يزيد على مائة جزء، ضمن مجموعة أجزاء الحركة؛ يُصنع بعضها، في الفاخر من تلك الساعات، يدوياً، لضمان الدقة والديمومة. كما تُصنع المشابك الخطافية، وأجزاء أخرى متنوعة لساعات اليد، من قِطع جوهر صغيرة، وصلدة، مثل الياقوت، الطبيعي أو الصناعي؛ لتقليل التحاتّ أو التآكل. وتحتوي ساعات اليد هذه على أكثر من 15 قطعة من الجواهر.
وهناك نوع من ساعات اليد الآلية، يعرف بالساعات إبرية العتلة؛ لا تجهز أجزاؤها، يدوياً؛ والمشابك الخطافية لعتلة الساقطة، هي إبر فلزية، بدلاً من الجوهر. وتتميز بانخفاض نفقتها، وبسرعة فسادها؛ بيد أنها إذا ضُبطت، بمعرفة الساعاتي، فيمكن دِقتها أن تحاكي نظيرتها في ساعات اليد الثمينة، المزوَّدة بالجواهر.
ساعات اليد الإلكترونية
تحتوي ساعات اليد الإلكترونية على بلورات صغيرة، من الكوارتز. وتصل دقة بعضها، أن اختلالها، لا يتجاوز 60 ثانية (تقديمًا وتأخيرًا)، في السنة. ويُحسب الوقت في هذه الساعات، وفق تذبذب بلورات الكوارتز، التي يتذبذب معظمها نحو 768 32 مرة، في الثانية. وهي تحتوي على دائرة إلكترونية متكاملة، تُزَوَّد بالقدرة المحركة، من طريق بطارية. وتُثَبَّت الدائرة على قطعة صغيرة جداً من السيلكون، تعرف بالرقاقة؛ مهمتها هي المحافظة على تذبذب البلورات، وتحويل ذبذباتها إلى نبضات كهربائية، وتُنَشِّط محرّكًا صغيرًا جدًا، يضبط حركة عقارب الساعة.
وثمة ساعة يد إلكترونية أخرى، تعرف بساعة الحالة الصلبة، تستخدم الكوارتز، كذلك، كأساس للوقت، ولا توجد فيها أجزاء متحركة؛ وإنما تحدد الوقت فيها دوائر، تحوّل بياناته، مباشرة، إلى شاشة عرض البلور السائل، على وجه الساعة.
ويظهر الوقت، على معظم شاشات عرض البلور السائل، على هيئة أرقام. وتكمن طبقة ذلك السائل الرقيقة، في شاشة عرضه الرقمية، بين طبقتَين 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 مرئياً، 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 البلور السائل، إلى كمية ضئيلة من القدرة، تتأتّى من بطارية. وهكذا، يظهر عرض الوقت، بصفة مستمرة، ولكن، لا يمكن رؤية العرض، بوضوح، في الضوء الخافت. ويوجد ضوء، في بعض ساعات شاشات عرض البلور السائل، يمكن إطلاقه لإنارة وجهها؛ والوقوف على الوقت.
تطور صناعة الساعات
يُنسب الفضل في صناعة أول ساعة صغيرة، إلى بيتر هينلاين، صانع الأقفال الألماني، الذي اخترع، في مطلع القرن السادس عشر الميلادي، نابضاً رئيسياً، لتزويد الساعة بالقدرة؛ بعد أن كانت الساعات تُدار بوساطة الأوزان المتدلية، ولا بدّ لها أن تبقى ثابتة، في الوضع الرأسي، تيسيراً لعمل أوزانها. ولقد مكنت النوابض صانعي الساعات، من إنتاج ساعات صغيرة متنقلة، سرعان ما انتشرت صناعتها، في إنجلترا وفرنسا وسويسرا.
كانت الساعات الأولى ثقيلة، وغير دقيقة؛ حتى إنها كانت تُعلَّق حول الرقبة، أو تدلَّى من الحزام. وكانت الساعات الأولى ذات ذراع (عقرب) واحد 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 الدقائق. أما عقارب الثواني، فلم تشعْ إلا في القرن العشرين. وطُوِّرت آليات نابض التوازن، وعتلة إدارة الانفلات، في أواخر القرن الثامن عشر الميلادي.
وأصبحت الساعات، في أواخر القرن السابع عشر الميلادي، صغيرة، وخفيفة، فأمست توضع داخل جيب المعطف أو الصدرية. وكانت ساعات الجيب الأكثر انتشاراً، على مدى أكثر من 200 عام. وشاعت ساعات اليد، في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي؛ غير أنها اقتصرت، قرنئذٍ، على النساء فقط، بيد أن الجنود، أثناء الحرب العالمية الأولى (1914 ـ 1918)، تبيّنوا أن ساعات اليد أكثر ملاءمة من ساعات الجيب، وشرعوا يستخدمونها؛ فأصبحت للرجال والنساء، على حدٍّ سواء.
أما الساعة الكهربائية المقارنة، التي تزوَّد بالقدرة من طريق بطارية صغيرة جداً، فلم تستعمَل إلا في خمسينيات القرن العشرين. واعتمدت هذه الساعات، في بداية الأمر، عجلة توازن، كأساس للوقت، ولكنها احتوت، فيما بعد، على شوكة ضبط مهتزة عملت كأساس للوقت بالطريقة نفسها تقريباً، التي تعمل بها بلورات الكوارتز في الساعة الإلكترونية. وظهر، في بداية العقد الثامن من القرن العشرين، ساعات الكوارتز؛ ونظراً إلى دقتها، فإنها سرعان ما حلت محل الساعات الكهربائية المبكرة، بل ألغتها تمامًا.