Измерване на времето с часовник

Устройствата за измерване на време обикновено се наричат часовници. Името на часовника идва от старославянската дума „goch“, което означава празник, годишнина. В хода на човешката история са възникнали часовници, основаващи се на множество физически принципи, с различна точност и различни приложения. Точните часовници са важни не само за действителното измерване на времето, но така също например в морския и въздушния транспорт дават възможност за позициониране на корабите и самолетите. Ето защо откриването на часовниците за морска навигация е било толкова важно в историята на човека, а понастоящем – Глобалната система за позициониране (GPS – Global Positioning System) или други подобни системи. 

Слънчеви часовници

От особено значение са слънчевите часовници, които за разлика от другите видове часовници измерват истинското слънчево време на дадено място на земната повърхност. Слънчевите часовници можем да класифицираме според тяхната форма и позицията на гномона (указателя, стрелката), чиято сянка пада върху циферблата, показваща времето. Разграничаваме слънчеви часовници с полуос, слънчеви часовници с пръчица или прът, насочени по посока на земната ос, и слънчеви часовници с гномон, пръчица, прът или стълб, перпендикулярни на земната повърхност на дадено място. Също така можем да разграничим слънчевите часовници според други аспекти, например според местоположението им или ориентацията на стената, върху която са поставени, според други техни функционални елементи или според графичната им форма. Някои слънчеви часовници са оборудвани с т. нар. малка топка в края на указателя, която позволява на часовника да определя не само часа, но и приблизителния ден в годината. Други слънчеви часове имат двойна скала – както с Централноевропейско време, така и с Централноевропейско лятно време. Скалата може също така да показва и аналемата в определен час, най-често в 12 часа, или дори по-голям брой от тези криви. 

Видове часовници

Другите часовници могат да бъдат разделени на две, различни по големина, групи: на часовници, които измерват определенxи интервали от време, и на часовници, които измерват и показват съответното време (в отделните зони). Първата група включва например.

Пясъчни часовници, които имат типична форма и измерват времето (периода), необходимо за преминаването на финия пясък от една част на съда в друга: 

■ Водни часовници, които измерват интервала от време, необходим за преливането на даден обем вода; времето се измерва с намаляването на нивото на течността в прозрачния съд;
■ Часовници-свещи, които за разлика от предишните видове, могат да бъдат използвани само по веднъж и които измерват времето според дължината на изгорялата част на свещта;
■ Хронометри, създадени за точно измерване на времето, например при спортни състезания; 

Втората група включва часовници, които са настроени да показват текущото време на дадено място, т.е. да се види колко е часът. Ръчните часовници имат къса и дълга стрелка (късата стрелка показва часовете, а дългата – минутите), а понякога имат и още една допълнителна стрелка, показваща секундите. Циферблатът обикновено е разделен на 12 часа. Цифровите часовници показват времето в цифрова форма. 

Тези часовници могат да бъдат разделени на следните под-групи според начина на задвижването и дизайна им: 

■ Механични часовници, характеризиращи се с механичен осцилатор (набор от обекти с подходяща честота на трептене), механични предавки (набор от зъбни колела и други компоненти), механичен източник на енергия (пружина), махало и показалец, указващ времето на циферблата. Механичните часовници включват например часовниците, вграждани в часовникови кули, часовниците с махало, преносими часовници - джобни и ръчни, морските и авиационните хронометри, както и настолни, стенни и ръчни часовници с електрозахранване (електрическа клетка) и други атрибути на механичните часовници;
■ Електронни часовници с кварцов кристален осцилатор;
■ Атомни часовници, които измерват времето, използвайки резонантната честота на определени атоми. 

Съставни части на механичните часовници

Механичният часовник се състои от няколко основни части. Еднaта от тях е източникът на енергия, който може да бъде тежест, която постепенно пада към Земята в нейното гравитационно поле, пружина, навита на спирала, която човек разтяга, а след това спиралата постепенно прехвърля натрупаната енергия към други части, или електрическа галванична клетка. Енергията от източника постепенно се прехвърля към другите части на часовника, като се използва набор от зъбни колела, което наричаме предаване. Основен компонент на часовниците, влияещ върху точността на тяхната работа, е осцилаторът. Най-често срещаните видове осцилатори са фолиотът, махалото и баланс. Фолиотът (от англ. foliot) е образуван от рамо с две симетрично разположени тежести, което се върти на нишка около вертикална ос, а със завъртането на въжето се създава насочващ силата момент. Положението на тежестите върху раменете определя собствената честота на фолиота. Предимството на махалото като часовников осцилатор е стабилната честота във времето, но недостатъкът, освен затихването, е нулевото малко размахване на махалото и зависимостта на честотата от температурата (изменението на температурата причинява промяна в дължината и различна честота), която обаче по-късно е компенсирана. За преносимите часовници и ръчните часовници като осцилатор се използва балансът. Това е колело на вала, където насочващият силата моментът се създава от тънка лента, изработена от специална сплав (инвар), която има формата на спирална пружина.