con người xem thời gian qua các niên đại

Những chiếc đồng hồ nguyên thủy

Đồng hồ mặt trời Sundial là thiết bị đo thời gian xuất hiện đầu tiên trên thế giới loài người vào khoảng 3500 TCN. Cơ chế hoạt động của loại đồng hồ này dựa trên quá trình theo dõi mặt trời, mặt trăng thậm chí là dòng thuỷ triều lên xuống mỗi ngày để ước lượng. Đến năm 30 TCN đã có hơn 30 loại đồng hồ mặt trời được sử dụng ở Hy Lạp, Ý, và vùng Tiểu Á. Ngày nay hệ thống tính giờ của chúng ta vẫn dựa vào mặt trời thông qua việc quy ước những múi giờ.

Sau đồng hồ mặt trời là đến thiết bị thời gian được theo dõi bằng mực nước được phát minh bởi người Ai Cập cổ nào năm 1400 TCN. Gần như cùng thời gian này, đồng hồ cát cũng được thiết kế thành công.

Đồng hồ cát là một dụng cụ đo thời gian gồm hai bình thủy tinh được nối với nhau bằng một eo hẹp, để cát mịn chảy từ bình này sang bình kia qua eo nối, với một tốc độ nhất định. Khi cát từ bình này đã chảy hết vào bình kia, đồng hồ cát được dốc ngược lại để cát chảy theo chiều ngược lại. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cát chảy là dung lượng cát, kích cỡ và góc của bình, độ rộng cổ eo và chất lượng cát.

Đồng hồ nước hoạt động bằng cách đo lượng nước nhỏ từ một bình chứa này sang bình chứa khác. Người Ai Cập sở hữu phát minh này, tuy nhiên nó đã phổ biến và được sử dụng rộng rãi khắp thế giới, vài nước trên thế giới thậm chí còn sử dụng loại thước đo thời gian này cho đến tận thế kỷ 20.

Xác định thời gian dựa trên chuyển động, vị trí những ngôi sao

Khoảng năm 600 trước Công nguyên. Dụng cụ này gồm một sơi dây có buộc một quả tạ ở một đầu dùng để đo một đường thẳng. Những nhà thiên văn Ai Cập thời đó canh sao cho 2 merkhet hướng về phía sao Bắc Cực và dựa vào đó để đánh dấu một đường bắc-nam, hay còn gọi là đường thiên kinh tuyến, trên bầu trời đêm. Thời gian sẽ được xác định khi một số ngôi sao nhất định vượt qua đường này.

********************************************

Đồng Hồ Cơ Học

Đồng hồ cơ học ra đời ở Châu Âu vào những năm 1300. Chúng hoạt động nhờ vào một hệ thống những quả nặng kết hợp với con quay. Những chiếc đồng hồ đầu tiên không có kim chỉ giờ hay phút mà chúng chỉ giờ bằng cách đổ chuông (từ đồng hồ tiếng Anh “clock” xuất phát từ tiếng Pháp “cloche” có nghĩa là “chuông”). Hệ thống dây cót được phát triển vào thế kỉ 15. Kim phút xuất hiện vào năm 1475, và kim giây xuất hiện vào khoảng năm 1560 (tuy nhiên nó hoạt động không được chính xác lắm và chỉ giúp cho người ta nhận ra rằng đồng hồ vẫn còn hoạt động). Vào năm 1653, Galileo Galilei phát minh ra con lắc dẫn đến sự ra đời của đồng hồ quả lắc do Christiaan Huygens chế tạo. Ông đã phát hiện nếu con lắc có độ dài 99,38 cm thì một chu kì của nó sẽ là đúng 1 giây. Vào năm 1670, William Clement phát minh ra hệ thống hồi dạng mỏ neo giúp nâng độ chính xác của đồng hồ. Từ đó, kim phút và kim giây xuất hiện ở hầu hết các loại đồng hồ.

Nhiều thế kỷ trước, người ta đã nghĩ ra đủ cách để tính giờ. Người Trung Hoa phát minh ra cách đo thời gian bằng nhang vào khoảng năm 960-1270, và cách này đã được phổ biến qua khắp các vùng đông Á. Cấu tạo của loại đồng hồ này gồm những quả cầu kim loại được buộc vào dọc thanh nhang theo khoảng cách đều nhau bằng những sợi dây; khi nhang cháy hết một đoạn thì dây sẽ tuột và những quả cầu rớt xuống tạo ra tiếng động báo hiệu giờ.

Đồng hồ nến có số vạch trên thân nến; khi bị đốt nến ngắn đi đồng thời chỉ thời gian tương ứng được vạch trên thân. Đôi khi người ta không vạch số lên thân nến, nhưng người sử dụng phải biết thời gian nến cháy hết để xác định thời gian gần đúng.
*************************************

ĐỒNG HỒ NGUYÊN TỬ

Sự phát triển của vật lý hạt vào thế kỷ 20 và đặc biệt là những ý tưởng của nhà vật lý học người Mỹ Isidor Rabi (1898-1988), đã cho ra đời chiếc đồng hồ nguyên tử vào năm 1949. Tất cả nguyên tử đều có chung một thứ gọi là tần số cộng hưởng tự nhiên, và sự dao động cực kỳ đều đặn này có thể được dùng để xác định những tiếng “tích tắc” của một chiếc đồng hồ. Đồng hồ nguyên tử đã được chứng minh là chạy đều hơn đồng hồ mặt trời hay đồng hồ thiên văn. Vào năm 1999, Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật Quốc gia tại Boulder, Colorado (Hoa Kỳ) đã bắt đầu sử dụng một chiếc đồng hồ nguyên tử được gọi là NIST F-1 để xác định độ dài của một giây.Một giây được xác định bằng đúng 9.192.631.770 lần dao động của nguyên tử Cesi.