Zegary to dla nas coś oczywistego. Mamy je w telefonie, w komputerze, na ręku. Intuicyjnie rozumiemy, że dzielą ziemską dobę na równe części, mierząc upływ czasu. Jednak wymyślenie takiego urządzenia wymagało nie lada pomysłowości. Ludzie bardzo długo musieli radzić sobie nie tylko bez zegarów, ale także bez pojęcia godziny.
Jak wówczas orientowano się w czasie? Patrząc na Słońce. Najprostszy podział doby – na dzień i noc – związany był z obecnością Słońca na niebie lub jego brakiem. Przyglądanie się Słońcu pozwalało też wyznaczyć południe, czyli moment, kiedy Słońce znajdowało się w najwyższym punkcie nad horyzontem. Dzień dzielono na czas od wschodu Słońca do południa i od południa do zachodu. Oczywiście okresy te różniły się w zależności od pory roku i to znacznie.
Kto wymyślił podział doby na godziny?
Wymyślenie podziału doby na godziny zawdzięczamy starożytnym. Komu konkretnie? Wiele źródeł, w tym „Scientific American”, wskazuje na greckiego matematyka Hipparchosa z Nicei. Jednak Hipparchos, żyjący w II wieku p.n.e., korzystał ze znacznie starszej wiedzy pochodzącej z Babilonu. Może więc już tam dzielono dobę na 24 części?
„Na około 800 lat p.n.e. ustalił się w dolinie Eufratu i Tygrysu podział doby na dwanaście części, zwanych w języku babilońskim kas-bu, odpowiadających naszym dwóm godzinom” – pisał Ludwik Zajdler w książce „Dzieje zegara”. „Choć brak jakichkolwiek dowodów na to, że Babilończycy dzielili kas-bu na dwie części, mamy jednak prawo domyślać się, że tak było, gdyż narody, które − jak np. Grecy − wzorowały się na Babilończykach, używały 24-godzinnego podziału doby” – dodawał.
Kiedy podział już się ustalił, pojawiła się potrzeba odmierzania czasu. Najprostszymi zegarami były zegary słoneczne, często wyposażone w gnomony, czyli rzucające cień pionowe słupy. Jednak działanie zegarów słonecznych ograniczało się tylko do dnia. Odliczanie nocnych godzin do świtu wymagało innego rozwiązania.
Pierwsze zegary wodne
Była nim klepsydra. Nam kojarzy się z dwoma szklanymi stożkami wypełnionymi piaskiem. Jednak piasek – lub inny sypki materiał – zaczęto wsypywać do klepsydr dopiero w średniowieczu. Wcześniej zaś używano w nich wody.
Najstarsze zegary wodne były mało skomplikowane. W starożytnym Babilonie, Egipcie i Persji używano cylindrycznych naczyń albo waz. W dnie miały otworki, przez które wypływała woda. Napełniano nią zegar wodny, a następnie korzystano z umieszczonej na brzegach naczynia podziałki. Gdy woda, wypływając z naczynia, docierała do kolejnych znaków, wskazywało to, ile czasu minęło. W drugiej wersji naczynie stopniowo napełniano wodą – znów obserwując, kiedy osiąga ona w naczyniu kolejne poziomy.
Kto wymyślił tego rodzaju sposób mierzenia czasu? „Według papirusów egipskich, wynalazcą [zegarów wodnych – przyp. red.] był wszechstronnie mądry bóg Tot (…). Miał on w czasie swych przyrodoznawczych wycieczek zaobserwować, że pawiany oddają mocz w regularnych odstępach czasu, 12 razy na dzień, i to naprowadziło go na pomysł, aby zbudować urządzenie działające podobnie” – pisał Łukasz Zajdler.
Czy zegar wodny był precyzyjny?
Nie. Prędkość, z jaką wydostawała się z nich woda, była związana z wysokością jej słupa nad otworem. Zależność tę opisuje tzw. prawo Torricellego, sformułowane dopiero w XVII wieku. Wyobraźmy sobie, że mamy wysoką pionową tubę, którą dziurawimy rzędem otworów od góry do dołu. Następnie napełniamy ją wodą. Jeśli otwory, które zrobiliśmy, są takiej samej wielkości, woda będzie wypływała z największą siłą z najniższego.
To powoduje, że pierwsze zegary wodne były bardzo niedokładne. Mimo prób korygowania tempa opróżniania się zbiornika, nie umiano – bez znajomości dokładnego wzoru podanego przez Evangelistę Torricellego – regulować ich tak, by były precyzyjne. Próbowano to jednak robić, ze średnimi efektami.
Najstarszy zapis dotyczący zegara wodnego pochodzi z XVI w. p.n.e. To inskrypcja w grobowcu Amenemheta, urzędnika egipskiego faraona Amenhotepa I. Pozostałości pierwszych zegarów są sto lat młodsze. W 1904 r. w ruinach świątyni w Karnaku znaleziono zegar wykonany za panowania Amenhotepa III (połowa XV w. p.n.e.). Był wykonany z alabastru i miał kształt doniczki wysokości 30 cm. Zegary takie wykorzystywali kapłani, by ustalać, kiedy w nocy przypada właściwa godzina dla modlitw i odprawienia rytuałów.
Niezwykły zegar Ktesibiosa
Starożytni Grecy bardzo udoskonalili proste klepsydry egipskie i babilońskie. Najwspanialsze urządzenie zbudował Ktesibios, grecki uczony z Aleksandrii. Nie zachowało się, znamy jedynie jego opis. Na tej podstawie domyślamy się, jak wyglądał najsłynniejszy zegar starożytności.
Zegar Ktesibiosa, rekonstrukcja / fot. Gts-tg, Wikimedia Commons, CC-BY-SA-4.0
Zegar Ktesibiosa miał koła zębate, rurkę do odsysania wody i pionową podziałkę, na której godziny wskazywał laską cherubin. Według Zajdlera na zegarze znajdowała się też druga, „płacząca” figurka. To ona generowała przepływ wody, podnoszący jej poziom w zbiorniku – a wraz z nią pływak korkowy. Ten z kolei podnosił pierwszego cherubina, pokazującego godziny.
Ten zegar był tak zaawansowany, iż pozwalał na odmierzanie „godzin nierównych”. Grecy dzielili dzień od wschodu do zachodu na 12 godzin. W zależności od pory roku miały one różną długość, co uwzględniał zegar Ktesibiosa. W jego urządzeniu skala znajdowała się na walcowej kolumnie, która obracała się – tak, że figurka mogła zawsze korzystać z właściwego podziału doby na godziny.
W Rzymie budowano jeszcze bardzie wymyślne zegary. „Bogatsi Rzymianie ozdabiali swe mieszkania zegarami wzorowanymi na zegarze Ktesibiosa, z dodatkowymi urządzeniami do sygnalizacji godzin przez spadanie kulek na metalową płytę” – pisze Zajdler.
„Szczególnie lubowano się w zegarach z ruchomymi figurkami. Zamiast postaci płaczących ustawiano niekiedy figurki zachowujące się bardzo swobodnie i napełniające zbiornik nie tylko łzami. Cesarz Konstantyn miał podobno zegar wyobrażający drzewo, na którego gałązkach siedziały różnego rodzaju zwierzęta. Pod drzewem spoczywał lew. Co godzinę lew otwierał szeroko paszczę i rykiem powiadamiał mieszkańców pałacu, która godzina”.
Zegar wodny w Berlinie
Zegary wodne przetrwały bardzo długo. Były stosowane na całym świecie. Budowano je w Chinach, w Korei, a w średniowieczu – w krajach arabskich. Niekiedy były ogromne i bardzo skomplikowane. Jednak ich zmierzch w końcu nadciągnął.
W średniowiecznej Europie wymyślono znacznie dokładniejsze zegary mechaniczne wykorzystujące wahadło. Można było je stosować na wieżach ratuszów miejskich i w kościołach. Na podstawie zegarów wodnych powstała zaś dobrze nam znana szklana klepsydra napełniana piaskiem. Była doskonałym urządzeniem służącym do odmierzania czasu na morzu.
Zegar wodny w Berlinie / fot. Ganesh Paudel, Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0
Czy zegary wodne nadal istnieją? Tak. Jeden z nich, zbudowany w latach 80., znajduje się w Berlinie. Ma 13 metrów i można go zobaczyć w kompleksie Europa-Center na Breitscheidplatz. Odmierza czas, wypełniając fluorescencyjną cieczą szklane kule w dwunastogodzinnym cyklu. W 2020 r. zegar wodny stanął również na promenadzie w Świnoujściu.
Źródła: Wikipedia, Guardian, Scientific American.
