الساعة ( Clock )

---

السَّاعة آلة لتحديد الوقت (الزمن). ولا تستخدم الساعات لتحديد الوقت فقط، ولكنها أيضاً تستخدم في تزيين المنازل والمباني.

ويُحتمل أن تكون الساعات الأولى التي لم يكن لها أذرع (عقارب) أو أقراص مدرَّجة قد طُورت في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي، وكانت تعلن عن الوقت بقرع جرس.

أنواع الساعات

تغطي الساعات الحديثة مجالاً واسعًا 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 ساعات 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 وجه الساعة العلوي. ويوجد في العديد من الساعات أجراس، أو أنها تحدث صوتاً للتنبيه.

تتكون كل ساعة من جزءين رئيسيين هما: العلبة والعدة الداخلية أو الأجزاء المتحركة بداخل العلبة. وتقوم العدة الداخلية بثلاث وظائف ؛ فهي بالإضافة إلى إظهار الوقت، توفر القدرة لتشغيل الساعة وتحافظ على دقة الوقت. وتختلف الساعات طبقاً لكيفية أداء أجزائها. وتصنف هذه المقالة الساعات إلى مجموعتين ساعات ميكانيكية وساعات كهربائية تبعاً لكيفية حصول كل منها على القدرة اللازمة لتشغيلها.

تُبنى عملية المحافظة على دقة الوقت في معظم الساعات على تردُّد بعض الأحداث التي تقع بصفة متكررة ومنتظمة، كتأَرجُح البندول. وتحافظ الساعات ذات التردد الثابت بدرجة عالية على دقة الوقت أكثر من الساعات ذات التردد الأقل ثباتاً. وعلى سبيل المثال، تعتمد إدارة الساعات الذرية ـ أدق الساعات التي صُنعت حتى الآن ـ على أساس تذبذب بعض الذرات والجزيئات. ولكل واحدة من هذه الجسيمات تردد طبيعي مميز وخاص بها ذو ثبات شديد بدرجة عالية. ونتيجة لذلك، فإن أفضل الساعات الذرية لا تؤخر أو تقدم أكثر من ثانية واحدة في غضون 250,000 سنة.

الساعات الميكانيكية:

تُزوَّد هذه الساعات بالقدرة من خلال أجزاء ميكانيكية متنوعة، وهي تحتاج إلى تعبئة ـ أو لف ـ على فترات متعددة. ويحتاج بعضها إلى التعبئة كل يوم، ويمكن للبعض الآخر العمل لمدة سبعة أو ثمانية أيام بدون إعادة تعبئة.

يوجد نوعان رئيسيان من الساعات الميكانيكية: النوع الأول يدار بوساطة الثقل والنوع الثاني يدار بوساطة النابض، ومعظم ساعات هذين النوعين ذات أقراص مدرَّجة.

ساعات تُدار بالثقل (إلى أعلى) وهي تزود بالطاقة بوساطة ثقل يتدلى من أسطوانة (يبدو باللون الأخضر). عندما يهبط الثقل أو ينحدر إلى أسفل تدور الأسطوانة وتدير معها مجموعة الأقراص المسننة والمعشقة (تبدو باللون الوردي) التي تحرك العقارب. يتحكم البندول وميزان الساعة (اللون البرتقالي) في سرعة دوران الساعة.

الساعات العاملة بالثقل. تُدار هذه الساعات بوساطة ثقل يعلق بحبل أو سلسلة. يلف الحبل عندما تعبأ الساعة، حول أُسطوانة ويُجذب الثقل إلى أعلى بقرب الأسطوانة. وعندما يسحب الثقل إلى أسفل ـ تحت تأثير الجاذبية ـ يُفك الحبل، وتؤدي حركة الحبل لأسفل إلى تحريك عدد من التروس المسننة والمعشقة بشكل متسلسل، تعرف باسم القافلة. وتتصل عقارب الساعة انفرادياً بتروس هذه القافلة، حيث يدور كل ترس منها بسرعة محددة. ويمنع كل من البندول وآلة تسمى ميزان الساعة الثقل من التدلي بسرعة كبيرة. وينظم كل من البندول وميزان الساعة أيضاً سرعة الساعة.

يشتمل ميزان الساعة على عجلة الانفلات ومحور دوار مسنن. وتتصل عجلة الانفلات بالقافلة ويدور عندما تعمل الساعة. ويتأرجح البندول الذي يُعْد أداة الساعة لحفظ الوقت، من طرف لآخر، بمعدل تردد منتظم. وعندما يتأرجح البندول يقوم بإزاحة محور دوار مسنن، ومع كل إزاحة يقوم خطافان يُعرف كل واحد منهما بالحابسة ـ واحدة عند كل طرف للمحور الدوار المسنن ـ بإمساك عجلة الانفلات وإيقافها. وعندما يتأرجح البندول عائدًا إلى الخلف تفلت الحابسة العجلة التي تقوم بدورها بالدوران قليلاً، وتنظِّم هذه العملية سرعة عجلة الانفلات وكذلك العجلات في حزمة التروس. ويسبب هذا الأمر صدور الصوت تك ـ توك من الساعة.

الساعات العاملة بالنابض. تحتوي الساعات التي تعمل بالنابض على نابض ملفوف يعرف بالنابض الرئيسي، يُلف حول محور عند تعبئة الساعة. وعندما ينفك هذا النابض من لفته ببطء، فإنه يدير العجلات في حزمة التروس. وتدير الساعات العاملة بالنابض بطاريات تقوم بإعادة لف النابض الرئيسي تلقائياً قبل انفكاكه بشكل كامل، ويشبه ميزان الساعة العاملة بالنابض ميزان الساعة التي تُدار بالثقل. غير أن العديد من الساعات العاملة بالنابض ذات عجلة توازن تعمل كأداة لحفظ الوقت بدلاً من البندول. ويقوم نابض شعري لولبي دقيق يُسمى نابض التوازن، متصل بعجلة توازن الساعة، بتنظيم حركة هذه العجلة. وعندما يلتف وينفك نابض التوازن فإنه يؤرجح عجلة التوازن ذهاباً وإياباً بمعدل ثابت. وتؤدي حركة الأرجحة هذه إلى إمالة المحور الدوار. وتعمل الحابسة على الإمساك بعجلة الانفلات وإفلاته بالتعاقب، مما يؤدي إلى تنظيم سرعة حزمة التروس.

الساعات الكهربائية:

تشمل الساعات الكهربائية الساعات العاملة بالبطارية، والساعات العاملة بالتيار الكهربائي. وتحصل الساعات المدارة بالتيار الكهربائي على القدرة اللازمة لإدارتها من مخرج مصدر التيار. وتعد جميع الساعات الرقمية ـ تقريباً ـ التي صُنعت منذ الثلاثينيات من القرن العشرين نماذج للساعات الكهربائية.

الساعات العاملة بالبطارية. يوجد في العديد من الساعات العاملة بالبطارية عجلة توازن أو بندول ينظم سرعاتها. كما يوجد في بعضها شوكات اهتزازية صغيرة جداً تقوم بعملية المواءمة، أو قضيب صغير جداً من بلورة الكوارتز للغرض نفسه. وتقوم البطارية بتنشيط 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، تقوم دائرة كهربائية معقدة بترجمة عدد الاهتزازات إلى معلومات دقيقة للوقت. وتنظم هذه الدائرة أيضاً عملية إظهار الوقت. ومعظم ساعات الكوارتز دقيقة أو مضبوطة في حدود 60 ثانية في العام.

ساعة رقمية تُدار بالكهرباء (أعلى) تزود بتيار كهربائي متناوب يسري من خلال المحول إلى الدائرة المدمجة التي تقوم بتغيير تردد التيار إلى نبضات زمنية كهربائية. ويقوم ناقل الحركة بإظهار الأرقام الإلكترونية من خلال جعل هذه النبضات قوية بدرجة كافية لإدارة أو إبراز الأرقام الإلكترونية.

الساعات العاملة بالتيار الكهربائي. التيار الكهربائي الذي يحصل عليه من مصدر الكهرباء يمد الساعة العاملة بالتيار الكهربائي، بالقدرة. كما أنه يعمل على تنظيم سرعتها. ومن المعلوم أن التيار المتناوب يغير اتجاهه بمعدل 120 مرة في الثانية. ★ تَصَفح: التيار الكهربائي. وتعمل الدائرة المتكاملة أو المحرِّك على إحصاء التغيرات في اتجاه تدفق التيار، ومن ثم تستخدم المعلومات التي يُحصل عليها لتنظيم عملية إظهار الوقت.

وتُدار معظم الساعات الرقمية بالتيار الكهربائي. وتطبع الأرقام في بعض هذه الساعات على أقراص مثقبة، أو أسطوانات دوارة أو شريط متحرك. والبعض الآخر من نماذج الساعات العاملة بالتيار الكهربائي، وبعض ساعات الكوارتز ذات أداة إلكترونية لإظهار الأرقام. وتشمل أدوات عرض أو إظهار الأَرقام أشكالاً متنوعة كالبلورات السائلة، وأدوات العرض بوساطة إشعاع الضوء من صمام كهربائي ثنائي. وتستخدم أداة عرض الأرقام بوساطة البلورات السائلة أرقامًا تعكس الضوء من حولها. أما أداة عرض الأرقام بوساطة إشعاع الضوء من صمام ثنائي، فلها أرقام يتم تشكيلها بوساطة أجهزة إلكترونية تعطي ضوءًا وتعرف بالصمامات الثنائية.

نبذة تاريخية

القرص الشمسي المدرَّج يستخدم حركة الشمس عبر السماء للإخبار عن الوقت. تلقي الشمس ظلها الذي يتحرك عبر القرص المدرَّج ويشير إلى الساعات. ويرجع تاريخ القرص الشمسي المدرَّج إلى القرن الثاني عشر الميلادي.

الساعات الميكانيكية المبكرة تُدار بوساطة الثقل، وكان لها عقرب واحدة فقط. كان لبعضها حراس يقرعون الساعات للإعلام عن الوقت. لقد صُنعت هذه الساعات في ألمانيا خلال القرن الخامس عشر.

من المحتمل أن يكون إنسان ما قبل التاريخ قد حدد الوقت في النهار من خلال مشاهداته للظلال التي تسقطها الشمس نتيجة لحركتها عبر السماء، وتغير أطوال الظلال. فعندما يكون طول الظل قصيراً يعلم المراقب أن وقت الظهيرة قد اقترب، وعندما تكون الظلال طويلة يعلم مراقبها أن النهار إما أن يكون في بدايته أو في نهايته.

ولقد تطورت الأقراص الشمسية المدرَّجة أو المزاوِل (جمع مِزْوَلة) قبل ما يقرب من 4000 سنة مضت، وهي أقدم الأدوات المعروفة التي صُممت لتحديد الوقت. وتقوم المزولة على أساس تحرك الشمس عبر السماء وتقدير الظل المتكون على القرص المدرَّج. ويقدر الوقت من طول الظل أو زاوية تقدير الوقت القديمة. ★ تَصَفح: المزولة.

تشمل أجهزة حساب الوقت الأخرى الساعات الرملية والساعات المائية. وينساب الماء أو الرمل من هذه الأجهزة من إحدى حاوياته إلى حاوية أخرى بمعدل ثابت. وعن طريق قياس كمية المادة في أي من الحاويتين استطاع الإنسان معرفة الوقت الذي انقضى. ★ تَصَفح: الساعة الرملية ؛ الساعة المائية.

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 شارلمان ساعة نحاسية أدهشته. واخترع ابن يونس المصري (ت 399هـ، 1009م) رقاص الساعة (البندول). ★ تَصَفح: العلوم عند العرب والمسلمين (الفيزياء).

يعتقد المؤرخون أن أول الساعات الميكانيكية في الحضارة الغربية قد طورها عدد من المخترعين في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي. وكانت تلك الساعات تُدار بالثقل، ولم يكن لها عقارب أو بندول، بل كان لها أجراس تدق لتحديد الوقت أو للإعلان عنه. ثم أضيف إلى الساعة القرص المدرَّج وذراع أو عقرب الساعات. ويُعتقد أن أولى الساعات المدارة بالنابض قد طُوِّرت في إيطاليا في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي.

كانت غالبية الساعات البدائية تعمل بصفة غير منتظمة وغير دقيقة.إلى أن حُسِِّنت الأدوات، كالبندول ونابض التوازن اللذين تم تطويرهما خلال منتصف القرن السابع عشر الميلادي، بدرجة كبيرة للمحافظة على دقة الوقت. وانتشر استخدام عقارب الدقائق والثواني. وفي منتصف القرن الثامن عشر، طور المخترعون معظم آليات الساعات الميكانيكية الحالية.

أدخلت الساعات الكهربائية للاستعمال في منتصف القرن التاسع عشر. وانتشرت في عدة بيوت بحلول عشرينيات القرن العشرين. كما ظهرت ساعات الكوارتز خلال الثلاثينيات. وطور العلماء أول ساعة ذرية في الأربعينيات، وأصبحت الساعات الرقمية شائعة الاستعمال في السبعينيات، وبصفة خاصة ساعات المعصم. وفي الثمانينيات أدمجت رقائق السليكون وهي دوائر كهربائية معقدة مطبوعة على قطع صغيرة جدًا من السليكون في آليات الساعات. وبالإضافة إلى إمكانية إظهار الوقت في هذه الساعات فبإمكانها تخزين المعلومات والقيام بعمل الحاسوب وبدور اللوحات المصغرة للألعاب.

الساعات المتنقلة الأولى. تزوَّد هذه الساعات بالطاقة بوساطة النابض الرئيسي. ولا يوجد في هذه الساعات غطاء منفصل. لقد صُنعت هذه الساعة في فرنسا خلال منتصف القرن السادس عشر الميلادي.	البندولات. طُوِّرت بندولات الساعات في أواسط القرن السابع عشر الميلادي. وقد طورت هذه الأجزاء بدقة كبيرة للمحافظة على الوقت. ويرجع تاريخ هذه البندولات الهولندية إلى الخمسينيات من القرن السابع عشر الميلادي.