Meranie času hodinami

Zariadenia na meranie času sa všeobecne nazývajú hodiny. Názov hodiny pochádza zo staroslovanského slova goch, ktoré znamená sviatok, výročie. V priebehu ľudskej histórie vznikli hodiny na početných fyzikálnych princípoch, s rôznou presnosťou a rôznymi možnosťami použitia. Presné hodiny sú dôležité nielen pre vlastné meranie času, ale napríklad v námornej a leteckej doprave umožňujú určovanie polohy lodí. Preto bol v histórii ľudstva tak dôležitý objav hodín pre námorné plavby, alebo v súčasnej dobe systém GPS (Global Positioning System) či ďalšie systémy jemu podobné.

Slnečné hodiny

Osobitný význam majú slnečné hodiny, ktoré na rozdiel od ďalších typov hodín merajú pravý slnečný čas na danom mieste povrchu Zeme. Slnečné hodiny môžeme deliť podľa tvaru a polohy ukazovateľa, ktorého tieň na stupnici ukazuje časový údaj. Rozlišujeme tak slnečné hodiny s polosom, tyčkou smerujúcou v smere zemskej osi, a slnečné hodiny s gnómon, tyčkou či tyčou kolmou k zemskému povrchu v danom mieste. Rozlišovať môžeme slnečné hodiny aj podľa ďalších aspektov, napríklad podľa umiestnenia, resp. podľa orientácie steny, na ktorej sú umiestnené, či podľa ďalších funkčných prvkov či podľa grafickej podoby. Niektoré slnečné hodiny sú vybavené nódom, malou guličkou na konci ukazovateľa, ktorý umožňuje na hodinách určiť nielen hodinu, ale aj približný deň v roku. Iné slnečné hodiny majú dvojitú stupnicu, a to jednak so stredoeurópskym časom a jednak so stredoeurópskym letným časom. Na stupnici môže byť vyznačená aj analema pri určitej hodine, najčastejšie pri 12. hodine, či dokonca väčší počet týchto kriviek.

Typy hodín

Ostatné hodiny môžeme rozdeliť do dvoch nerovnako veľkých skupín: na hodiny, ktoré odmeriavajú určité časové intervaly, a hodiny, ktoré odmeriavajú a ukazujú príslušný (pásmový) čas.

Do prvej skupiny patria napríklad:

■ hodiny presýpacie, ktoré majú svoj typický tvar a ktoré odmeriavajú čas (dobu) potrebný na presypanie jemného piesku z jednej časti nádoby do druhej;
■ hodiny vodné (klepsydra), ktoré merajú časový interval potrebný k preliatiu daného objemu vody, čas je indikovaný poklesom hladiny kvapaliny v priehľadnej nádobe;
■ hodiny sviečkové, ktoré na rozdiel od predchádzajúcich typov boli použiteľné iba jednorázovo a ktoré odmerali čas podľa dĺžky odhorenej časti sviečky;
■ stopky určené na presné odmeriavanie doby, napríklad na športových pretekoch. Druhým typom sú hodiny, ktoré sa nastavujú tak, aby ukazovali v danom mieste platný čas, teda aby umožňovali zistiť, koľko je práve hodín. Ručičkové hodiny majú hodinovú a minútovú ručičku, niekedy aj ručičku sekundovú, a čas odčítame na stupnici, ktorá je zvyčajne rozdelená na 12 hodín. Digitálne hodiny potom ukazujú čas v digitálnej forme.

Druhým typom sú hodiny, ktoré sa nastavujú tak, aby ukazovali v danom mieste platný čas, teda aby umožňovali zistiť, koľko je práve hodín. Ručičkové hodiny majú hodinovú a minútovú ručičku, niekedy aj ručičku sekundovú, a čas odčítame na stupnici, ktorá je zvyčajne rozdelená na 12 hodín. Digitálne hodiny potom ukazujú čas v digitálnej forme.

Veľmi zhruba možno takéto hodiny podľa pohonu a konštrukcie rozdeliť do nasledujúcich skupín:

■ mechanické hodiny, pre ktoré je typický mechanický oscilátor (sústava telies s vhodnou vlastnou frekvenciou kmitov), mechanické prevody (súprava ozubených kolies a ďalších súčastí), mechanický zdroj energie (pružina, predtým závažia) a ručičková indikácia času na stupnici. Do skupiny mechanických hodín patria hodiny vežové, kyvadlové, prenosné hodiny s nepokojom, či námorné a letecké chronometre, môžu to však byť aj hodiny či hodinky s elektrickým zdrojom energie (elektrickým článkom) a s ostatnými atribútmi mechanických hodín;
■ elektronické hodiny s oscilátorom tvoreným obvykle kremenným kryštálom;
■ atómové hodiny, ktoré odmeriavajú čas pomocou rezonančnej frekvencie určitých atómov.

Zloženie mechanických hodín

Mechanické hodiny sa skladajú z niekoľkých hlavných častí. Jednou z nich je pohon, zdroj energie, ktorým môže byť závažie postupne klesajúce v tiažovom poli Zeme, pružina stočená do špirály, ktorú človek natiahne a  ona potom postupne nazhromaždenú energiu odovzdáva ďalším častiam, alebo elektrický galvanický článok. Energia zo zdroja sa postupne prevádza na ďalšie súčasti hodín, a to pomocou sústavy ozubených kolies či koliesok, ktorú nazývame prevod. Kľúčovou súčasťou hodín ovplyvňujúcou presnosť ich chodu je oscilátor. Najčastejšími typmi oscilátorov sú foliot, kyvadlo a nepokoj. Foliot je tvorený ramenom s dvoma symetricky umiestnenými závažiami, ktorý sa otáča na povraze alebo remeni okolo zvislej osi, a skrútením povrazu vzniká direkčný moment sily. Poloha závaží na ramenách určuje vlastnú frekvenciu foliotu. Výhodou kyvadla ako oscilátora hodín je časovo stabilná frekvencia, nevýhodou je okrem útlmu nutný malý rozkyv kyvadla a závislosť frekvencie od teploty (zmena teploty spôsobuje zmenu dĺžky a inú frekvenciu), tá bola u kvalitnejších hodín kompenzovaná. U prenosných hodín a hodiniek sa ako oscilátor používa nepokoj. Je to koleso na hriadeli, kde direkčný moment vyvoláva vlások zo špeciálnej zliatiny (invaru), ktorý má tvar špirálovej pružinky.