Gli sforzi dell’umanità per raccontare il tempo hanno contribuito a guidare l’evoluzione della nostra tecnologia e della scienza nel corso della storia. La necessità di misurare le divisioni del giorno e della notte ha portato gli antichi Egizi, Greci e Romani per creare meridiane, orologi ad acqua e altri primi strumenti cronometrici. Gli europei occidentali hanno adottato queste tecnologie, ma dal 13 ° secolo, la domanda di uno strumento di cronometraggio affidabile ha portato artigiani medievali di inventare l’orologio meccanico., Sebbene questo nuovo dispositivo soddisfacesse le esigenze delle comunità monastiche e urbane, era troppo impreciso e inaffidabile per l’applicazione scientifica fino a quando il pendolo non fu impiegato per governare il suo funzionamento. I cronometristi di precisione che sono stati successivamente sviluppati risolto il problema critico di trovare la posizione di una nave in mare e ha continuato a svolgere un ruolo chiave nella rivoluzione industriale e l’avanzata della civiltà occidentale.
Oggi strumenti di cronometraggio ad alta precisione impostare il ritmo per la maggior parte dei nostri dispositivi elettronici., Quasi tutti i computer, ad esempio, contengono un orologio al quarzo per regolare il loro funzionamento. Inoltre, non solo i segnali temporali trasmessi dai satelliti del Global Positioning System calibrano le funzioni delle apparecchiature di navigazione di precisione, ma lo fanno anche per i telefoni cellulari, i sistemi di stock trading istantanei e le reti di distribuzione dell’energia a livello nazionale. Così integrale hanno queste tecnologie basate sul tempo diventano per la nostra vita quotidiana che riconosciamo la nostra dipendenza da loro solo quando non riescono a lavorare.,
Date di calcolo
SECONDO le testimonianze archeologiche, i babilonesi e gli egiziani iniziarono a misurare il tempo almeno 5.000 anni fa, introducendo calendari per organizzare e coordinare le attività comunali e gli eventi pubblici, per programmare la spedizione delle merci e, in particolare, per regolare i cicli di semina e raccolta., Hanno basato i loro calendari su tre cicli naturali: il giorno solare, segnato dai successivi periodi di luce e oscurità mentre la terra ruota sul suo asse; il mese lunare, seguendo le fasi della luna mentre orbita attorno alla terra; e l’anno solare, definito dalle stagioni che cambiano che accompagnano la rivoluzione del nostro pianeta attorno al sole.
Prima dell’invenzione della luce artificiale, la luna aveva un maggiore impatto sociale. E, per quelli che vivono vicino all’equatore in particolare, la sua ceretta e calante era più cospicua del passare delle stagioni., Quindi, i calendari sviluppati alle latitudini inferiori sono stati influenzati più dal ciclo lunare che dall’anno solare. Nei climi più settentrionali, tuttavia, dove l’agricoltura stagionale era importante, l’anno solare divenne più cruciale. Quando l’Impero romano si espanse verso nord, organizzò il suo calendario per la maggior parte intorno all’anno solare. Il calendario gregoriano odierno deriva dai calendari babilonese, egiziano, ebraico e romano.
Gli egiziani formularono un calendario civile con 12 mesi di 30 giorni, con cinque giorni aggiunti per approssimare l’anno solare., Ogni periodo di 10 giorni è stato caratterizzato dalla comparsa di gruppi stellari speciali (costellazioni) chiamati decani. All’ascesa della stella Sirio poco prima dell’alba, avvenuta intorno all’importantissima inondazione annuale del Nilo, si potevano vedere 12 decani che attraversavano i cieli. Il significato cosmico che gli Egiziani collocarono nei 12 decani li portò a sviluppare un sistema in cui ogni intervallo di oscurità (e più tardi, ogni intervallo di luce del giorno) era diviso in una dozzina di parti uguali., Questi periodi divennero noti come ore temporali perché la loro durata variava in base alla lunghezza variabile dei giorni e delle notti con il passare delle stagioni. Le ore estive erano lunghe, quelle invernali corte; solo agli equinozi primaverili e autunnali le ore di luce e di oscurità erano uguali. Le ore temporali, che furono adottate dai greci e poi dai Romani (che le diffusero in tutta Europa), rimasero in uso per più di 2.500 anni.
Gli inventori hanno creato meridiane, che indicano il tempo in base alla lunghezza o alla direzione dell’ombra del sole, per tracciare le ore temporali durante il giorno., La controparte notturna della meridiana, l’orologio ad acqua, è stata progettata per misurare le ore temporali di notte. Uno dei primi orologi ad acqua era un bacino con un piccolo foro vicino al fondo attraverso il quale l’acqua gocciolava. Il livello dell’acqua che cade indicava l’ora che passa mentre si immergeva al di sotto delle linee orarie inscritte sulla superficie interna. Sebbene questi dispositivi funzionassero in modo soddisfacente in tutto il Mediterraneo, non potevano sempre dipendere dal tempo nuvoloso e spesso gelido del nord Europa.,
The Pulse of Time
IL PRIMO orologio meccanico a peso REGISTRATO fu installato nel 1283 a Dunstable Priory nel Bedfordshire, in Inghilterra. Che la Chiesa cattolica romana avrebbe dovuto svolgere un ruolo importante nell’invenzione e nello sviluppo della tecnologia dell’orologio non è sorprendente: la stretta osservanza dei tempi di preghiera da parte degli ordini monastici ha causato la necessità di uno strumento più affidabile di misurazione del tempo. Inoltre, la Chiesa non solo controllava l’istruzione, ma possedeva anche i mezzi per impiegare gli artigiani più abili., Inoltre, la crescita delle popolazioni mercantili urbane in Europa durante la seconda metà del 13 ° secolo ha creato la domanda di dispositivi di cronometraggio migliorati. Nel 1300 gli artigiani costruivano orologi per chiese e cattedrali in Francia e in Italia. Poiché gli esempi iniziali indicavano il tempo suonando una campana (allertando così la comunità circostante ai suoi doveri quotidiani), il nome di questa nuova macchina fu adottato dalla parola latina per campana, clocca.,
L’aspetto rivoluzionario di questo nuovo cronometrista non era né il peso discendente che forniva la sua forza motrice né le ruote dentate (che esistevano da almeno 1.300 anni) che trasferivano la potenza; era la parte chiamata scappamento. Questo dispositivo controllava la rotazione delle ruote e trasmetteva la potenza necessaria per mantenere il movimento dell’oscillatore, la parte che regolava la velocità alla quale operava il cronometrista . L’inventore dello scappamento dell’orologio è sconosciuto.,
Ore uniformi
SEBBENE L’OROLOGIO MECCANICO potesse essere regolato per mantenere le ore temporali, era naturalmente adatto a mantenere quelle uguali. Con le ore uniformi, tuttavia, sorse la questione di quando iniziare a contarle, e così, all’inizio del 14 ° secolo, si evolse un certo numero di sistemi. Gli schemi che dividevano il giorno in 24 parti uguali variavano a seconda dell’inizio del conteggio: le ore italiane iniziavano al tramonto, le ore babilonesi all’alba, le ore astronomiche a mezzogiorno e le ore di grande orologio (utilizzate per alcuni grandi orologi pubblici in Germania) a mezzanotte., Alla fine questi sistemi e concorrenti sono stati sostituiti da piccolo orologio, o francese, ore, che dividono il giorno, come facciamo attualmente, in due periodi di 12 ore che iniziano a mezzanotte.
Nel corso del 1580 orologiai ricevuto commissioni per cronometristi mostrando minuti e secondi, ma i loro meccanismi erano sufficientemente precisi per queste frazioni da includere sui quadranti fino al 1660, quando l’orologio a pendolo è stato sviluppato. Minuti e secondi derivano dalle partizioni sessagesimali del grado introdotte dagli astronomi babilonesi., La parola minuto ha le sue origini nel latino prima minuta, la prima piccola divisione; secondo deriva da secunda minuta, la seconda piccola divisione. La sezione del giorno in 24 ore e di ore e minuti in 60 parti è diventato così ben consolidata nella cultura occidentale che tutti gli sforzi per cambiare questa disposizione fallito. Il tentativo più notevole ebbe luogo nella Francia rivoluzionaria nel 1790, quando il governo adottò il sistema decimale., Sebbene i francesi abbiano introdotto con successo il metro, il litro e altre misure di base-10, l’offerta di rompere il giorno in 10 ore, ciascuna composta da 100 minuti suddivisi in 100 secondi, è durata solo 16 mesi.
Orologi portatili
PER SECOLI dopo l’invenzione dell’orologio meccanico, il rintocco periodico della campana nella chiesa cittadina o nella torre dell’orologio era sufficiente a delimitare la giornata per la maggior parte delle persone. Ma dal 15 ° secolo, un numero crescente di orologi sono stati realizzati per uso domestico., Coloro che potevano permettersi il lusso di possedere un orologio trovato conveniente avere uno che potrebbe essere spostato da un posto all’altro. Innovatori compiuto portabilità sostituendo il peso con una molla a spirale. La tensione di una molla, tuttavia, è maggiore dopo che è stata ferita. L’espediente che superò questo problema, noto come fusee (da fusus, termine latino per fuso), fu inventato da un genio meccanico sconosciuto probabilmente tra il 1400 e il 1450 ., Questo dispositivo a forma di cono era collegato da un cavo alla canna che ospitava la molla: quando l’orologio veniva avvolto, disegnando il cavo dalla canna sulla fusea, il diametro decrescente della spirale della fusea compensava la crescente trazione della molla. Pertanto, la fusee equalizzava la forza della molla sulle ruote del cronometrista.
L’importanza della fusee non va sottovalutata: ha reso possibile lo sviluppo dell’orologio portatile così come la successiva evoluzione dell’orologio da tasca., Molti orologi di alta qualità a molla, come i cronometri marini, continuarono a incorporare questo dispositivo fino a dopo la seconda guerra mondiale.
I pendoli entrano nell’oscillazione
NEL xvi SECOLO l’astronomo danese Tycho Brahe e i suoi contemporanei cercarono di usare gli orologi per scopi scientifici, ma anche i migliori erano ancora troppo inaffidabili. Gli astronomi, in particolare, avevano bisogno di uno strumento migliore per cronometrare il transito delle stelle e quindi creare mappe più accurate dei cieli. Il pendolo si è rivelato la chiave per aumentare la precisione e l’affidabilità dei cronometristi., Galileo Galilei, il fisico e astronomo italiano, e altri prima di lui sperimentarono i pendoli, ma un giovane astronomo e matematico olandese di nome Christiaan Huygens ideò il primo orologio a pendolo il giorno di Natale nel 1656. Huygens riconobbe immediatamente il significato commerciale e scientifico della sua invenzione, e nel giro di sei mesi un produttore locale a l’Aia aveva ottenuto una licenza per la produzione di orologi a pendolo.
Huygens vide che un pendolo che attraversava un arco circolare completava piccole oscillazioni più velocemente di quelle grandi., Pertanto, qualsiasi variazione nell’estensione dell’oscillazione del pendolo causerebbe all’orologio di guadagnare o perdere tempo. Rendendosi conto che mantenere un’ampiezza costante (quantità di viaggio) da swing a swing era impossibile, Huygens ideò una sospensione a pendolo che faceva muovere il bob in un arco a forma di cicloide piuttosto che circolare. Ciò gli ha permesso di oscillare nello stesso tempo indipendentemente dalla sua ampiezza . Gli orologi a pendolo erano circa 100 volte più precisi dei loro predecessori, riducendo un tipico guadagno o perdita di 15 minuti al giorno a circa un minuto alla settimana., La notizia dell’invenzione si diffuse rapidamente e nel 1660 artigiani inglesi e francesi stavano sviluppando le proprie versioni di questo nuovo cronometrista.
L’avvento del pendolo non solo aumentò la domanda di orologi, ma portò anche al loro sviluppo come mobili. Gli stili nazionali cominciarono presto ad emergere: i produttori inglesi progettarono la cassa per adattarsi al movimento dell’orologio; al contrario, i francesi posero maggiore enfasi sulla forma e sulla decorazione della cassa., Huygens, tuttavia, aveva poco interesse per queste mode, dedicando molto del suo tempo a migliorare il dispositivo sia per uso astronomico che per risolvere il problema della ricerca della longitudine in mare.
Innovative opere a orologeria
NEL 1675 HUYGENS ideò il suo successivo grande miglioramento, la spirale balance spring. Proprio come la gravità controlla l’oscillazione oscillante di un pendolo negli orologi, questa molla regola l’oscillazione rotativa di un bilanciere negli orologi portatili. Un bilanciere è un disco finemente bilanciato che ruota completamente in un modo e poi nell’altro, ripetendo il ciclo più e più volte ., La molla a spirale ha rivoluzionato la precisione degli orologi, consentendo loro di mantenere il tempo entro un minuto al giorno. Questo progresso ha scatenato un aumento quasi immediato nel mercato per gli orologi, che ora non erano più tipicamente indossati su una catena intorno al collo, ma sono stati portati in una tasca, una moda del tutto nuova in abbigliamento.
All’incirca nello stesso periodo, Huygens sentì parlare di un’importante invenzione inglese., Lo scappamento anchor, a differenza dello scappamento verge che aveva usato nei suoi orologi a pendolo, ha permesso al pendolo di oscillare in un arco così piccolo che il mantenimento di un percorso cicloidale è diventato inutile. Inoltre, questo scappamento ha reso pratico l’uso di un pendolo lungo, che batte i secondi e quindi ha portato allo sviluppo di un nuovo design della cassa. L’orologio longcase, comunemente noto dal 1876 come orologio a pendolo (dopo una canzone dell’americano Henry Clay Work), iniziò ad emergere come uno degli stili inglesi più popolari., Gli orologi Longcase con scappamenti di ancoraggio e pendoli lunghi possono mantenere il tempo entro pochi secondi alla settimana. Il celebre orologiaio inglese Thomas Tompion e il suo successore, George Graham, in seguito modificarono lo scappamento di ancoraggio per funzionare senza rinculo. Questo design migliorato, chiamato scappamento deadbeat, divenne il tipo più diffuso utilizzato nel cronometraggio di precisione per i prossimi 150 anni.
Risolvere il problema della longitudine
QUANDO l’OSSERVATORIO REALE di Greenwich, in Inghilterra, fu fondato nel 1675, parte del suo statuto era quello di trovare la longitudine tanto desiderata dei luoghi., Il primo astronomo Reale, John Flamsteed, ha usato orologi dotati di scappamenti di ancoraggio per cronometrare i momenti esatti in cui le stelle attraversavano il meridiano celeste, una linea immaginaria che collega i poli della sfera celeste e definisce il punto due-sud nel cielo notturno. Ciò gli ha permesso di raccogliere informazioni più accurate sulle posizioni delle stelle di quanto fosse stato finora possibile effettuando misurazioni angolari con sestanti o quadranti da soli.,
Sebbene i navigatori potessero trovare la loro latitudine (la loro posizione a nord o a sud dell’equatore) in mare misurando l’altitudine del sole o del polestar, i cieli non fornivano una soluzione così semplice per trovare la longitudine. Tempeste e correnti spesso confondevano i tentativi di tenere traccia della distanza e della direzione percorsa attraverso gli oceani. I conseguenti errori di navigazione costarono caro alle nazioni marittime, non solo in viaggi prolungati ma anche in perdite di vite umane, navi e merci., La gravità di questa situazione fu portata a casa dal governo britannico nel 1707, quando un ammiraglio della flotta e più di 1.600 marinai perirono nei relitti di quattro navi della Royal Navy al largo delle Isole Scilly. Così, nel 1714, attraverso un atto del Parlamento, la Gran Bretagna ha offerto premi sostanziali per soluzioni pratiche per trovare la longitudine in mare., Il premio più grande, 20.000 (che equivale a circa 12 milioni di oggi), sarebbe dato all’inventore di uno strumento che potrebbe determinare la longitudine di una nave entro mezzo grado, o 30 miglia nautiche, se calcolato alla fine di un viaggio verso un porto delle Indie Occidentali, la cui longitudine potrebbe essere accuratamente accertata utilizzando metodi terrestri provati.
La grande ricompensa attirò un diluvio di schemi harebrained. Quindi, il Consiglio di Longitudine, il comitato nominato per rivedere le idee promettenti, non ha tenuto riunioni per più di 20 anni., Due approcci, tuttavia, erano noti da tempo per essere teoricamente validi. Il primo, chiamato metodo della distanza lunare, prevedeva osservazioni precise della posizione della luna in relazione alle stelle per determinare il tempo in un punto di riferimento da cui misurare la longitudine; l’altro richiedeva un orologio molto preciso per effettuare la stessa determinazione. Poiché la terra ruota ogni 24 ore, o 15 gradi in un’ora, una differenza di tempo di due ore rappresenta una differenza di 30 gradi in longitudine., Gli ostacoli apparentemente schiaccianti per mantenere il tempo preciso in mare-tra cui i moti spesso violenti delle navi, i cambiamenti estremi di temperatura e le variazioni di gravità a diverse latitudini-hanno portato il fisico inglese Isaac Newton e i suoi seguaci a credere che il metodo della distanza lunare, sebbene problematico, fosse l’unica soluzione praticabile.
Newton si sbagliava, tuttavia. Nel 1737 il consiglio si riunì finalmente per la prima volta per discutere il lavoro di un candidato più improbabile, un falegname dello Yorkshire di nome John Harrison., L’ingombrante longitude timekeeper di Harrison era stato usato in un viaggio a Lisbona e nel viaggio di ritorno aveva dimostrato il suo valore correggendo il calcolo morto del navigatore della longitudine della nave di 68 miglia. Il suo creatore, tuttavia, era insoddisfatto. Invece di chiedere al consiglio per un processo Indie Occidentali, ha chiesto e ricevuto un sostegno finanziario per costruire una macchina migliorata. Dopo due anni di lavoro, ancora scontento con il suo secondo sforzo, Harrison ha intrapreso un terzo, lavorando su di esso per 19 anni., Ma quando era pronto per i test, si rese conto che il suo quarto cronometrista marino, un orologio da cinque pollici di diametro che stava sviluppando contemporaneamente, era migliore. Durante un viaggio in Giamaica nel 1761, l’orologio oversize di Harrison si comportò abbastanza bene da vincere il premio, ma il consiglio si rifiutò di dargli il dovuto senza ulteriori prove. Una seconda prova in mare nel 1764 confermò il suo successo. Harrison è stato concesso a malincuore 10.000. Solo quando re Giorgio III intervenne nel 1773 ricevette il premio in denaro rimanente. La svolta di Harrison ha ispirato ulteriori sviluppi., Nel 1790 il cronometro marino era così raffinato che il suo design fondamentale non dovette mai essere modificato.
Orologi prodotti in serie
A cavallo del 19 ° secolo, orologi e orologi erano relativamente precisi, ma rimasero costosi. Riconoscendo il mercato potenziale per un cronometrista a basso costo, due investitori a Waterbury, Conn., agire. Nel 1807 diedero a Eli Terry, un orologiaio della vicina Plymouth, un contratto di tre anni per la produzione di 4.000 movimenti di orologi longcase in legno., Un cospicuo acconto ha permesso a Terry di dedicare il primo anno alla fabbricazione di macchinari per la produzione di massa. Producendo parti intercambiabili, ha completato il lavoro entro i termini del contratto.
Qualche anno dopo Terry progettò un orologio a mensola con movimento in legno utilizzando le stesse tecniche di produzione volumetrica. A differenza del design longcase, che richiedeva all’acquirente di acquistare una custodia separatamente, l’orologio a mensola di Terry era completamente autonomo. Il cliente aveva solo bisogno di posizionarlo su uno scaffale a livello e avvolgerlo., Per la somma relativamente modesta di 15, molte persone medie potrebbero ora permettersi un orologio. Questo risultato ha portato alla creazione di quella che sarebbe diventata la rinomata industria orologiera Connecticut.
Prima dell’espansione delle ferrovie nel 19 ° secolo, le città negli Stati Uniti e in Europa usavano il sole per determinare l’ora locale. Ad esempio, perché mezzogiorno si verifica a Boston circa tre minuti prima che lo faccia a Worcester, Massa., Gli orologi di Boston furono messi circa tre minuti prima di quelli in Worcester., La rete ferroviaria in espansione, tuttavia, aveva bisogno di uno standard orario uniforme per tutte le stazioni lungo la linea. Gli osservatori astronomici iniziarono a distribuire il tempo preciso alle compagnie ferroviarie via telegrafo. Il primo servizio pubblico, introdotto nel 1851, era basato su battiti di clock cablati dall’Harvard College Observatory di Cambridge, Mass. L’Osservatorio reale introdusse il suo servizio orario l’anno successivo, creando un unico orario standard per la Gran Bretagna.
Gli Stati Uniti hanno stabilito quattro fusi orari nel 1883., L’anno successivo i governi di tutte le nazioni avevano riconosciuto i benefici di una norma mondiale di tempo per la navigazione e il commercio. Alla Conferenza Internazionale dei Meridiani del 1884 a Washington, DC, il globo fu diviso in 24 fusi orari. I firmatari scelsero il Royal Observatory come primo meridiano (zero gradi di longitudine, la linea da cui si misurano tutte le altre longitudini) in parte perché due terzi delle spedizioni mondiali utilizzavano già il tempo di Greenwich per la navigazione.,
Orologi per le masse
MOLTI OROLOGIAI di questa epoca si resero conto che il mercato degli orologi avrebbe superato di gran lunga quello degli orologi se i costi di produzione potessero essere ridotti. Il problema della fabbricazione in serie di parti intercambiabili per orologi, tuttavia, era notevolmente più complicato perché la precisione richiesta nel rendere i componenti miniaturizzati necessari era molto maggiore., Sebbene i miglioramenti nella produzione di quantità fossero stati istituiti in Europa dalla fine del xviii secolo, i timori degli orologiai europei di saturare il mercato e minacciare il lavoro dei loro lavoratori abbandonando le pratiche tradizionali soffocavano la maggior parte dei pensieri di introdurre macchinari per la produzione di parti di orologi intercambiabili.
Disturbato dal fatto che gli orologiai americani sembravano incapaci di competere con i loro omologhi in Europa, che controllavano il mercato alla fine del 1840, un orologiaio nel Maine di nome Aaron L. Dennison ha incontrato Edward Howard, l’operatore di una fabbrica di orologi a Roxbury, Massa.,, per discutere metodi di produzione di massa per orologi. Howard e il suo partner hanno dato a Dennison spazio per sperimentare e sviluppare macchinari per il progetto. Nell’autunno del 1852, 20 orologi erano stati completati sotto la supervisione di Dennison. I suoi operai finirono 100 orologi entro la primavera successiva, e altri 1.000 furono prodotti un anno dopo. A quel tempo gli impianti di produzione di Roxbury si stavano dimostrando troppo piccoli, così la neonata Boston Watch Company si trasferì a Waltham, Massa., dove alla fine di 1854 stava assemblando 36 orologi alla settimana.,
L’American Waltham Watch Company, come divenne noto, beneficiò notevolmente di un’enorme richiesta di orologi durante la guerra civile, quando le forze dell’Esercito dell’Unione li usarono per sincronizzare le operazioni. I miglioramenti nelle tecniche di fabbricazione hanno ulteriormente potenziato la produzione e ridotto i prezzi. Nel frattempo altre società statunitensi si formarono nella speranza di catturare parte del fiorente commercio. Gli svizzeri, che in precedenza avevano dominato l’industria, sono cresciuti preoccupati quando le loro esportazioni sono crollate negli 1870., L’investigatore che inviarono al Massachusetts scoprì che non solo la produttività era più alta nella fabbrica di Waltham, ma i costi di produzione erano inferiori. Anche alcuni degli orologi americani di grado inferiore potrebbe essere previsto per mantenere ragionevolmente buon tempo. L’orologio era finalmente una merce accessibile alle masse.
Perché le donne avevano indossato orologi bracciale nel 19 ° secolo, orologi da polso sono stati a lungo considerati equipaggiamenti femminili. Durante la prima guerra mondiale, tuttavia, l’orologio da tasca è stato modificato in modo che potesse essere legato al polso, dove potrebbe essere visto più facilmente sul campo di battaglia., Con l’aiuto di una campagna di marketing sostanziale, la moda maschile per orologi da polso preso piede dopo la guerra. Orologi da polso meccanici a carica automatica hanno fatto la loro comparsa nel corso del 1920.
Orologi ad alta precisione
ALLA fine del 19 ° secolo, Siegmund Riefler di Monaco di Baviera ha sviluppato un nuovo design radicale di regolatore-un cronometrista altamente preciso che serviva come standard per il controllo degli altri., Alloggiati in un vuoto parziale per minimizzare gli effetti della pressione barometrica e dotati di un pendolo in gran parte non influenzato dalle variazioni di temperatura, i regolatori di Riefler raggiunsero una precisione di un decimo di secondo al giorno e furono quindi adottati da quasi tutti gli osservatori astronomici.
Ulteriori progressi arrivarono diversi decenni dopo, quando l’ingegnere ferroviario inglese William H. Shortt progettò un cosiddetto orologio a pendolo libero che si riteneva mantenesse il tempo entro circa un secondo all’anno., Il sistema di Shortt incorporava due orologi a pendolo, uno master (alloggiato in un serbatoio evacuato) e l’altro slave (che conteneva i quadranti temporali). Ogni 30 secondi l’orologio slave dava un impulso elettromagnetico ed era a sua volta regolato dal pendolo dell’orologio master, che era quindi quasi privo di disturbi meccanici.
Anche se gli orologi Shortt iniziarono a sostituire i Riefler come regolatori dell’osservatorio durante gli anni venti, la loro superiorità fu di breve durata. Nel 1928 Warren A., Marrison, un ingegnere presso i Bell Laboratories di New York, scoprì una sorgente di frequenza estremamente uniforme e affidabile che era rivoluzionaria per il cronometraggio come il pendolo era stato 272 anni prima. Sviluppato originariamente per l’uso nella radiodiffusione, il cristallo di quarzo vibra ad un tasso altamente regolare quando eccitato da una corrente elettrica . I primi orologi al quarzo installati presso l’Osservatorio Reale nel 1939 variavano di soli due millesimi di secondo al giorno. Entro la fine della seconda guerra mondiale, questa precisione era migliorata all’equivalente di un secondo ogni 30 anni.,
La tecnologia dei cristalli di quarzo non è rimasta a lungo lo standard di frequenza principale. Nel 1948 Harold Lyons e i suoi collaboratori del National Bureau of Standards di Washington, D. C., avevano basato il primo orologio atomico su una fonte di cronometraggio molto più precisa e stabile; la frequenza di risonanza naturale di un atomo, l’oscillazione periodica tra due dei suoi stati energetici . Successivi esperimenti negli Stati Uniti e in Inghilterra nel 1950 hanno portato allo sviluppo dell’orologio atomico a fascio di cesio., Oggi i tempi medi degli orologi al cesio in varie parti del mondo forniscono la frequenza standard per il Tempo universale coordinato, che ha una precisione migliore di un nanosecondo al giorno.
Fino alla metà del 20 ° secolo, il giorno siderale, il periodo di rotazione della terra sul suo asse in relazione alle stelle, era usato per determinare il tempo standard. Questa pratica era stata mantenuta anche se era stato sospettato dalla fine del 18 ° secolo che la rotazione assiale del nostro pianeta non fosse del tutto costante., L’aumento degli orologi al cesio in grado di misurare le discrepanze nella rotazione della terra, tuttavia, significava che era necessario un cambiamento. Una nuova definizione del secondo, basata sulla frequenza di risonanza dell’atomo di cesio, fu adottata come nuova unità di tempo standard nel 1967.
La misurazione precisa del tempo è di così fondamentale importanza per la scienza che la ricerca di una precisione ancora maggiore continua., Le generazioni attuali e future di orologi atomici, come il maser di idrogeno (un oscillatore di frequenza), la fontana di cesio e, in particolare, l’orologio ottico (entrambi discriminatori di frequenza), dovrebbero fornire una precisione (più precisamente, una stabilità) di 100 femtosecondi (100 quadrillionesimi di secondo) in un giorno .
Sebbene la nostra capacità di misurare il tempo migliorerà sicuramente in futuro, nulla cambierà il fatto che è l’unica cosa di cui non avremo mai abbastanza.
L’AUTORE
William J. H., Andrewes è un consulente museale e produttore di meridiane di precisione che si è specializzato nella storia della misurazione del tempo per più di 30 anni. Ha lavorato presso diverse istituzioni accademiche, tra cui l’Università di Harvard. Oltre a scrivere articoli per riviste popolari e accademiche, Andrewes ha curato The Quest for Longitude e co-scritto The Illustrated Longitude con Dava Sobel. Le sue mostre passate includono L’arte del cronometrista alla Frick Collection di New York City.