วันศุกร์ที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
วันอังคารที่ 22 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
วันอาทิตย์ที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
นาฬิกาอะตอม (Atom Clock)
นาฬิกาอะตอม (Atom Clock) ออกแบบโดย Britain's National Physical Laboratory ในปี ค.ศ. 1955 โดยธาตุ Cesium- 33 จะถูกให้ความร้อน ในเตาควบคุม ทำให้อะตอมที่มีความเร็วสูง วิ่งผ่านแม่เหล็กอะตอม ที่สามารถดูดกลืนพลังงานได้ เมื่อผ่านคลื่น Microwave จะปลดปล่อยพลังงานออกมา ที่ความถี่ 9,192,631,770 รอบต่อวินาที
อะตอมบางส่วน ที่ปลดปล่อยพลังงานออกมา จะเคลื่อนที่ผ่านต่อไปยังแม่หล็ก ก่อนจะถึงตัวดักจับ (Detectors) ซึ่งจะวัดพลังงานที่ได้ ไปปรับเพิ่มค่าความถี่ของ Microwave จนกว่าค่าความถี่ของ Microwaveจะเท่ากับ ความถี่ในการปลดปล่อยพลังงานของ Cesium-33 ซึ่งจะทำให้ Detectors วัดพลังงานได้สูงสุด ซึ่งความถี่จะมีค่าคงที่
ต่อมาในปี ค.ศ. 1967 ในการประชุมเรื่องมาตรฐานหน่วยวัด ได้มีการกำหนดให้ 1 วินาที เท่ากับ "ช่วงเวลา ที่ Cesium-33 รับ และปลดปล่อยพลังงาน ในการเปลี่ยนระดับสถานะครบ 9,192,631,770 รอบ" ซึ่งกลายมาเป็นหน่วยมาตรฐานเวลา ในระบบ SI ในปัจจุบัน
นาฬิกาควอทซ์ (Quartz)
นาฬิกาแบบควอทซ์ ได้ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1927 โดย Warren A. Marrison และ J.W. Horton โดยอาศัยหลักการสั่นสะเทือน (Vibratian) ของผลึก (Quartz Crystal) ที่มีค่าคงที่
ก่อนที่จะมีการค้นพบนาฬิกาควอทซ์นั้น ได้มีการกำหนดให้ 1 วินาที คือ 1/86,400 ของช่วงเวลาเฉลี่ยใน 1 วัน (One mean solar day) ซึ่งเป็นระยะเวลาเฉลี่ย ที่โลกหมุนรอบตัวเอง ใน 1 วัน
จากการที่ควอทซ์มีการสั่นสะเทือนมีค่าคงที่ ทำให้มีการนำเอาควอทซ์ มาใช้อ้างอิง ในการรักษาค่าเวลา
นาฬิกาควอทซ์ อาศัยพลังงานจากแบตเตอรี่ ทำให้ตัวมันเองสั่นสะเทือน โดยที่แผงวงจรควบคุม จะนำมาใช้อ้างอิง เพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้า ไปยังขดลวด (Coil) เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นในขดลวด เหนี่ยวนำให้ชุดกลไก ในนาฬิกาเกิดการหมุน โดยที่แผงควบคุม จะปล่อยกระแสไฟฟ้า เป็นช่วงเวลาคงที่ เป็นการอาศัยหลักการสั่น สะเทือน เปลี่ยนมาเป็น การเคลื่อนที่ทางกลอย่างสมบูรณ์
ถึงอย่างไรก็ตาม นาฬิกาควอทซ์ก็ยังมีข้อจำกัด เนื่องจากอุณหภูมิ จะมีผลต่อค่าคงที่ ของการสั่นสะเทือนได้ แม้ว่าจะไม่มากก็ตาม
นาฬิกาลูกตุ้ม (Pendulum Clock)
นาฬิกาลูกตุ้ม เป็นวิวัฒนาการ ที่เอาหลักการของนาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง มารักษาสมดุลของการหมุน โดยใช้การแกว่งของลูกตุ้ม เพื่อให้เวลาที่เดินคงที่ยิ่งขึ้น
หลักการแกว่งของลูกตุ้ม ที่แกว่งกลับไปกลับมา เราเรียกว่า Simple Pendulum ถูกสังเกต และค้นพบโดยกาลิเลโอ (Galileo) ตั้งแต่ราวปีค.ศ. 1580 โดยกาลิเลโอพบว่า ช่วงเวลา (หรือคาบ) ที่ลูกตุ้มแกว่ง จะมีค่าคงที่ ไม่ว่าลูกตุ้มจะแกว่งเร็ว หรือช้าก็ตาม กาลิเลโอได้พยามยาม นำเอาหลักการแกว่งของลูกตุ้ม ไปใส่ในนาฬิกา ตั้งแต่ราวปี ค.ศ. 1640 (ก่อนกาลิเลโอจะเสียชีวิต 1 ปี) แต่ไม่สำเร็จ
บุคคลแรก ที่สามารถนำเอาหลักการของการแกว่ง (Pendulum) รวมกับหลักการ ของการรักษาสมดุลนาฬิกา โดยใช้ Escape Wheel ได้สำเร็จ คือ นักดาราศาสตร์ชาวดัชท์ ชือ Christiaan Huygens โดยสามารถประดิษฐ์นาฬิกาลุกตุ้ม เรือนแรกของโลกได้ ในปี ค.ศ. 1656
ในปีค.ศ. 1671 ได้มีการออกแบบ Pallot ใหม่ ให้เขี้ยวเป็นรูปกว้านสมอ (Anchor) เพื่อที่จะเหวี่ยง และล๊อคกลับไปกลับมาได้ดียิ่งขึ้น ทำให้นาฬิกา ที่รักษาสมดุลของการแกว่ง โดยใช้ลูกตุ้ม มีความแม่นยำยิ่งขึ้น โดยผิดพลาดเพียง ไม่กี่วินาทีต่อวันเท่านั้น
ในช่วงแรก พลังงานหลักที่ใช้ขับนาฬิกาลูกตุ้ม ยังคงใช้น้ำหนักถ่วง (Weight-Driven) ซึ่งต่อมา Huygen's ได้พัฒนา มาเป็นใช้ขดลวดสปริง (Coil Spring) และต่อมา ได้มีการพัฒนา เป็นแบบใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ในปี ค.ศ. 1906 ในภายหลัง
นาฬิกาสปริง (Spring-Driven Clock)
นาฬิกาสปริง เป็นนาฬิกาที่สามารถลดขนาดของนาฬิกา ที่เดิมมีขนาดใหญ่ ให้เล็กลงมา ซึ่งต่อมา ได้พัฒนา จนกลายเป็นนาฬิกาข้อมือ (Watches) ในช่วงปลายคริสตศตวรรษที่ 15
ในสมัยแรก ได้มีการใช้ขดลวดมาขดเป็นสปริง เพื่อหมุนนาฬิกา แทนการใช้น้ำหนักถ่วง ซึ่งข้อดีคือ ทำให้นาฬิกา มีขนาดเล็กลงได้ แต่ข้อเสียคือ เวลาที่เดินจะไม่คงที่ โดยนาฬิกาจะเดินเร็วในช่วงแรก เนื่องจากแรงสปริงยังมีมาก และเดินช้าลงเรื่อยๆ เมื่อสปริงเริ่มคลาย
ต่อมาในปี ค.ศ. 1674-5 นักดาราศาสตร์ชาวดัสท์ ชื่อ Christiaan Huygens ได้เพิ่ม Balance Spring เข้าไปอีกตัว เพื่อถ่วงสมดุลของนาฬิกา ให้นาฬิกาเดินคงที่ขึ้น โดยอาศัยหลักการของ Escape Wheel และ Pallet (ตัวล๊อค) คล้ายกับในนาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง Escape Wheel ซึ่งหมุนและผลัก Pallet ให้ขยับจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง โดยมี Balance Spring คอยผลักให้กลับไปอีกด้านหนึ่ง สลับไปสลับมา ทำให้จังหวะในการหมุนของนาฬิกา คงที่ได้
นาฬิกาน้ำหนักถ่วง (Weight-Driven Clock)
เป็นนาฬิกากลไกแบบแรกของโลก แม้ว่า จะไม่มีหลักฐานของที่มา หรือการค้นพบ แต่นาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง ที่เก่าแก่ที่สุด สร้างขึ้นในประมาณ ปี ค.ศ. 1309 ที่หอโบสถ์ St.Eustorgio ใน Milan, Europe
นาฬิกาน้ำหนักถ่วง อาศัยพลังงาน จากแรงโน้มถ่วงของโลก ในการดึงก้อนน้ำหนัก (Driving Weight) ลง แล้วทำให้กลไกของเกียร์หมุน
หัวใจหลักของตัวกำหนดเวลา คือ การค่อยๆ ขยับของ Escape Wheel ซึ่งเมื่อชุดกลไกหมุน Escape Wheel ก็จะหมุนตาม และผลักให้เขี้ยวล๊อค (Pallet) หมุนชุด Foliot ตามระหว่างที่ชุด Foliot หมุน Pallet ซึ่งมี 2 ตัว จะผลักกันล๊อค Escape Wheel ไว้เป็นช่วงเวลาคงที่ ทำหน้าที่ถ่วงสมดุล ไม่ให้น้ำหนักของก้อนน้ำหนัก หมุนเร็วเกินไป และจากการล๊อคของ Pallet 2 ตัว ทำให้เกิดเป็นเสียง ติ๊ก-ต๊อก (Tick-Tock) ในนาฬิกาขึ้นนั่นเอง
นาฬิกาทราย (Sandglass)
นาฬิกาทราย (Sandglass) จากหลักฐานพบว่า มีใช้อย่างแพร่หลาย ในทวีปยุโรป ตั้งแต่ช่วงคริสตศตวรรษที่ 14 เป็นต้นมา
นาฬิกาทรายจะเป็นขวดแก้ว บรรจุทรายละเอียดไว้ ให้ไหลผ่านช่วงแคบ (Orifice) จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง ในช่วงแรก นาฬิกาทรายนิยมใช้ เพื่อบอกช่วงเวลา ในการทำอาหาร ในการประชุม ต่อมาได้ใช้งานแพร่หลาย ทั้งในการกำหนดช่วงเวลา ในการสอนหนังสือ เทศน์ หรือแม้กระทั่ง เวลาในการลงโทษนักโทษ
นักเดินเรือ ใช้นาฬิกาทราย ในการบอกความเร็ว ในการเดินเรือ โดยผูกท่อนไม้เป็นปม (Knot) ไว้กับเชือก เป็นระยะๆ เมื่อต้องการที่จะวัดความเร็ว ในการเดินเรือ ลูกเรือก็จะทิ้งท่อนไม้ ที่ผูกเชือกดังกล่าวไว้ และเริ่มปล่อยให้นาฬิกาทรายไหล และเมื่อทรายในนาฬิกาทราย ไหลจนหมด ก็สามารถบอกความเร็ว ของการเดินเรือ ในหน่วยนอต (Khot) ได้ โดยที่ 1 นอต (One Khot) เท่ากับ 1 ไมล์ทะเลต่อชั่วโมง (One nautical mile per hour) คือ ความเร็วที่เดินเรือได้ไกล เท่ากับเชือกยาว 47 1/4 ฟุตใน 1 เที่ยวนาฬิกาทราย (นาฬิกาทรายไหล 1 เที่ยวใช้เวลา 28 วินาที)
นาฬิกาเทียนไข (Candle Clock)
นาฬิกาเทียนไข (Candle clock) เป็นเครื่องมือบอกเวลา ที่พบว่า มีใช้มาตั้งแต่ประมาณ คริสตศตวรรษที่ 9 หรือนานกว่านั้น โดยที่นาฬิกาเทียนไข สามารถใช้อ้างอิงเวลาได้ ทั้งในที่ร่มหรือกลางคืนได้ แต่นาฬิกาเทียนไข ไม่สามารถระบุเวลา ที่ถูกต้องในแต่ละวันได้ เช่นเดียวกับนาฬิกาน้ำ ทำให้นาฬิกาเทียนไข นิยมใช้ ในการกำหนดช่วงระยะเวลา (Period) มากกว่า
กษัตริย์ Alfred แห่ง The Great England เป็นผู้นำนาฬิกาเทียนไข มาประยุกต์ ในการกำหนดช่วงเวลา สำหรับการศึกษาหาความรู้ สวมมนต์ ออกราชการ และพักผ่อน ในช่วงราชวงศ์ซ้ง (The Sung Dynasty) ของจีน (คศ. 900-1279) มีการนำเอานาฬิกาเทียนไข มาติดด้วยตะปูหนัก แล้วติดเอาไว้เป็นระยะ เพื่อบอกช่วงเวลา เมื่อเทียนไขละลาย ถึงตำแหน่งของตะปูนั้นๆ ตะปูก็จะตกลงมา บนแผ่นรองรับ ทำให้เป็นเสียงบอกเวลา
นาฬิกาดาว (Astrolabe)
นาฬิกาดาวดังกล่าว สามารถระบุเวลาได้ค่อนข้างแม่นยำ และแก้ปัญหาข้อจำกัด เรื่องเวลา และสถานที่ที่ใช้งานได้ เป็นอย่างดี แต่กลับไม่เป็นที่นิยมแพร่หลาย เนื่องจากนักบวชชาวคริสต์ เห็นว่านาฬิกาดังกล่าว มีรูปร่างคล้ายกับปีศาจ
นาฬิกาดาว ประกอบด้วย วงของ Rete ซึ่งเป็นตำแหน่งของดาวต่างๆ ที่สุกสว่าง รวมถึงดวงอาทิตย์ (คล้ายแผนที่ฟ้าในปัจจุบัน) และแผ่น Tympan ซึ่งเป็นเส้นบอกพิกัดของท้องฟ้า (ซึ่งในปัจจุบัน คือ เส้นแนวขอบฟ้า - Horizon และเส้นเมอร์ริเดียน-Meridian) ไว้สำหรับปรับตำแหน่งของดาว ให้ถูกต้องตามสถานที่ใช้งาน ส่วนเข็ม Alidade เป็นเข็มไว้สำหรับชี้ตำแหน่ง ของดวงดาว เพื่อใช้เทียบบอกเวลานั่นเอง
วิธีการใช้งานนาฬิกาดาว
- นาฬิกาดาวจะถูกยกขึ้นมาเพื่อชี้ตำแหน่งของดาวสุกสว่าง โดยใช้เข็ม Alidade เพื่อบอกตำแหน่งมุมเงยของดาวนั้นๆ
- จากนั้นจะหมุนเข็ม Rete ให้ตรงกับตำแหน่งองศาของดาวบนแผ่น Tympan
- เมื่อชี้ตำแหน่งถูกต้องแล้ว เข็มอีกด้านหนึ่งของ Rete จะเป็นตัวบอกเวลาในขณะนั้นได้
หลักการดังกล่าว ถูกประยุกต์เป็นแผนที่ฟ้าในปัจจุบัน เพียงแต่ปัจจุบันนั้น เราจะทราบเวลาก่อน แล้วใช้แผนที่ฟ้า ก็จะบอกได้ว่า ดวงดาวที่สนใจ อยู่ตำแหน่งใด แต่นาฬิกาดาว จะต้องทราบตำแหน่ง ของดวงดาวก่อน จากนั้น ก็สามารถย้อนกลับมาหาเวลาได้
นาฬิกาน้ำ (Clepsydra)
สำเนียง drip-drip ของนาฬิกาน้ำ เป็นเสียงเครื่องบอกเวลา ของชาวอารยธรรมโบราณ ก่อนจะมาเป็นเสียง tick-tock ของนาฬิกาดังเช่นปัจจุบัน
นาฬิกาน้ำ (Clepsydra) อาศัยหลักการของการสะสม ของน้ำในถัง แล้วยกตัวชี้บอกเวลา (Hour pointer) ในการบอกเวลา ซึ่งจะสามารถบอกเวลาได้ ทั้งในเวลากลางวัน และกลางคืน ไม่เหมือนนาฬิกาแดด ที่จะบอกเวลาได้ ก็ต่อเมื่อ มีแสงแดดเท่านั้น โดยที่จากหลักฐานพบว่า นาฬิกาน้ำมีใช้อย่างน้อย 140 ปีก่อนคริสตศักราช
หลักการทำงานของนาฬิกาน้ำ ถังน้ำที่ว่างเปล่า จะถูกเริ่มสะสมน้ำ ในเวลาเที่ยงคืน น้ำที่ไหลอย่างคงที่ เข้ามายังถังสะสม (Float tank) ทำให้เข็มชี้บอกเวลา (Hour pointer) ถูกยกขึ้น เป็นการบอกเวลา และเมื่อน้ำในถังสะสมเต็ม น้ำก็จะถูกระบายทิ้ง ผ่านระบบกาลักน้ำ (Siphon) โดยอัตโนมัติทุกเที่ยงคืน น้ำที่ล้นผ่านกาลักน้ำ จะสะสม และดันให้วงล้อ (Water wheel) หมุนแกนบอกเวลา (Drum dial) เพื่อเปลี่ยนวันที่ ทำให้สามารถบอกได้ว่า ช่วงระยะเวลากลางวัน ของแต่ละฤดูนั้น ยาวนานไม่เท่ากัน โดยที่ช่วงเวลากลางวัน ในฤดูร้อน จะยาวนานกว่า ช่วงเวลากลางวัน ในฤดูหนาว
อย่างไรก็ตาม นาฬิกาน้ำก็ยังไม่สามารถระบุเวลา ที่แม่นยำ ในแต่ละวันได้ แต่อย่างน้อย นาฬิกาน้ำก็สามารถทำหน้าที่ เป็นเครื่องมือบอก หรือกำหนดช่วงเวลา (Period) ได้เป็นอย่างดี
นาฬิกาแดด (Sundial)
เมื่อครั้งอดีตกาล ช่วงเวลา ในการใช้ชีวิตของมนุษย์ ยังคงจำกัด อยู่ในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น มนุษย์เรียนรู้ ที่จะเอาเงาของแดด มาทำเครื่องบอกเวลา ในช่วงกลางวันของแต่ละวัน โดยใช้ความยาว และทิศทางของเงา ที่เกิดจากดวงอาทิตย์ เป็นตัวบอกเวลา
จากหลักฐานพบว่า นาฬิกาแดด มีใช้มาตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณ หรือก่อนหน้านั้นแล้ว (ราว 1600 ปีก่อนคริสตศักราช) ก่อนที่จะมีการกำหนดว่า 1 วันมี 24 ชั่วโมง ซึ่งช่วงเวลาใน 1 วันในสมัยนั้น จะยาวนานไม่คงที่ ทั้งนี้ขึ้นกับฤดูกาล โดยที่ช่วงระยะเวลากลางวัน ในฤดูร้อน จะยาวนานกว่า ช่วงเวลากลางวัน ในฤดูหนาว
นอกจากนี้ นาฬิกาแดด ยังเป็นสัญลักษณ์ของชาวกรีกและโรมันโบราณ มีการใช้นาฬิกาแดด กันอย่างแพร่หลาย ในหมู่ผู้มีฐานะ โดยเฉพาะในช่วงสมัยกษัตริย์ Augustus Caesar มีการทำนาฬิกาแดด เป็นแบบพกติดตามตัว มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 1 นิ้วเท่านั้น
นาฬิกาแดด มีข้อจำกัดที่จะต้องใช้เฉพาะสถานที่เท่านั้น เนื่องจากความยาวของเงา ในแต่ละสถานที่ในโลกแตกต่างกัน สถานที่ที่อยู่ใกล้ เส้นศูนย์สูตรมากกว่า จะมีความยาวของเงา ที่เกิดจากนาฬิกาแดด สั้นกว่า สถานที่ที่อยู่ไกลจาก เส้นศูนย์สูตรมากกว่า และเนื่องจากยังไม่มีผู้ใด ทราบข้อจำกัดนี้ในขณะนั้น จึงได้มีการนำเอานาฬิกาแดด จากกรุง Rome (41°54'N) ไปใช้จากกรุง Catania, Sicily (37°30'N) ราว 263 ปีก่อนคริสตกาล ทำให้ชาวโรมัน ดูเวลาผิดไปนานกว่า 100 ปีทีเดียว
ประวัติความเป็นมาของนาฬิกา
ในสมัยโบราณมนุษย์ยังไม่มีนาฬิกาใช้ การดำเนินชีวิตขึ้นอยู่กับธรรมชาติ ดวงอาทิตย์จึงเป็นนาฬิกาเรือนแรกที่มนุษย์รู้จัก นักประวัติศาสตร์ชื่อ Herodotus ได้บันทึกไว้ว่า ประมาณ 3,500 ปีก่อน มนุษย์รู้จักใช้ นาฬิกาแดด ซึ่งนับว่าเป็นนาฬิกาเรือนแรกของโลก โดยสามารถอ่านเวลาได้จากเงาที่ตกทอดลงบนขีดเครื่องหมาย
นาฬิกาแดด(Sundial)เป็นเครื่องบอกเวลาและเครื่องมือวัดเวลา
วิธีธรรมชาติแบบหนึ่ง ทีมีใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ที่ปรากฎในแต่ละวันเป็นหลัก สมัยโบราณก่อนที่จะเริ่มมีนาฬิกาจักรกลหรือนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ ไว้ใช้บอกเวลาเช่นในปัจจุบันมนุษย์ใช้ประโยชน์จากปรากฎการณ์ธรรมชาติ ในการสังเกตการเปลี่ยนแปลงต่างๆจากธรรมชาติเพื่อการกำหนดเวลา
โดยเฉพาะใช้ดวงอาทิตย์เป็นเครื่องชี้บอกเวลาธรรมชาติที่สำคัญที่สุด เช่นเวลาเช้าดวงอาทิตย์ขึ้น เวลาเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่ตรงศีรษะ เวลาเย็นค่ำดวงอาทิตย์ตกลับจากขอบฟ้าส่วนเวลากลางวัน ในช่วงเวลาอื่นก็อาศัยสังเกตดูจากการทอดเงา ของวัตถุใดวัตถุหนึ่งที่กำหนดให้เป็นเครื่องบอกเวลาของคนในท้องถิ่นนั้น ซึ่งอาจไม่มีความเที่ยงตรง แต่ก็ยอมรับได้สมัยนั้นมาใช้กำหนดเวลาด้วยหลักการตามที่กล่าวมา มนุษย์ในระยะแรกจึงได้ประดิษฐ์คิดค้นนาฬิกาแดด (Sundisl)ให้มี รูปทรงที่เหมาะสมขึ้นมาใช้งานเป็นเครื่องบอกเวลาอย่างง่าย
นาฬิกาแดดคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อใดไม่ปรากฎ แต่จากหลักฐานพบว่านาฬิกาแดดพัฒนาขึ้น ในสมัยอียิปต์โบราณหรือราว 2000ปี มาแล้ว นาฬิกาแดดนั้นแสดงเวลาที่อาจคลาดเคลื่อนไป จากเวลานาฬิกาข้อมือของผู้สังเกต แต่ถ้าได้เข้าใจหลักการของนาฬิกาแดดแล้วนำค่าเวลามาแก้ไข เวลาที่ได้จะมีความถูกต้องพอสมควร ที่เป็นเช่นนี้เพราะนาฬิกาแดดนั้น แสดงเวลาธรรมชาติที่ควรจะเป็น ซึ่งต่างจากเวลาของนาฬิกาข้อมือหรือนาฬิกาทั่วไปที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน บอกวัดเวลาหรือแสดงเวลาที่ต้องการให้เป็น หมายความว่าเวลาที่ แสดงจากนาฬิกาแดดนั้นเป็นเวลาที่เราเรียกว่าเวลาดวงอาทิตย์ ณ ตำบลที่นั้นอยู่เป็นประจำ ไม่ใช่เวลาท้องถิ่นสมมุติ หรือเวลาที่เราต้องการให้เป็น
ต่อมาชาวกรีกโบราณรู้จักพัฒนา นาฬิกาน้ำ ที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งกว่านาฬิกาแดด เรียกว่า clepsydra ( คำนี้เป็นคำสนธิที่มีรากศัพท์มาจากคำว่า clep ซึ่งแปลว่า ขโมย และคำ sydra ที่แปลว่า น้ำ ) เพราะนาฬิกานี้ทำงานโดยอาศัยหลักที่ว่า " ภาชนะดินเผาที่มีน้ำบรรจุเต็มเวลาถูกเจาะที่ก้นน้ำจะไหลออกจากภาชนะทีละน้อยๆ เหมือนการขโมยน้ำ " ดังนั้นชาวกรีกโบราณจึงได้กำหนดระยะเวลาที่น้ำไหลออกจนหมดภาชนะว่า 1 clepsydra แต่นาฬิกาน้ำนี้ต้องมีการเติมน้ำใหม่ทุกครั้งที่หมดเวลา 1 clepsydra และในฤดูหนาวน้ำจะแข็งตัวทำให้ไม่สามารถใช้นาฬิกาได้
นาฬิกาน้ำของอียิปต์ เมื่อประมาณ 1,400 ปี ก่อนคริสตกาล อาศัยน้ำหยดออกจากรูข้างใต้ภาชนะ
ในปี ค.ศ.1929 Warren Morrison ได้ประดิษฐ์ นาฬิกาควอตซ์ ขึ้นเฉพาะที่เป็น นาฬิกาข้อมือ นาฬิกาประเภทนี้เที่ยงตรงมาก และในปี ค.ศ.1980 เป็นช่วงเวลาที่เริ่มนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ มีการประดิษฐ์ นาฬิกาโดยใช้ชิป ( chip ) เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมในกลไกของนาฬิกา ซึ่งนอกจากจะบอกเวลาแล้วยังสามารถเก็บข้อมูลที่จำเป็น และสามารถใช้เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ได้ด้วย หลังจากนั้นเทคโนโลยีในด้านการประดิษฐ์นาฬิกาได้ก้าวหน้าเรื่อยมา จนกระทั่งทุกวันนี้เรามี นาฬิกาคอมพิวเตอร์ ใช้กันแล้ว
นาฬิกาแดด ลานหน้าพระอุโบสถวัดนิเวศน์ธรรมประวัติ
สำหรับประเทศไทย คนไทยประดิษฐ์เครื่องบอกเวลาใช้เองเมื่อร้อยปีมาแล้ว คือในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โดยทรงมีวลีที่กำชับรับสั่งกับข้าราชบริพารผู้ใกล้ชิด มีความว่า " สยามจะอยู่รอด รักษาความเป็นไทไม่เป็นขี้ข้าฝรั่ง จะต้องทำให้คนไทยเชื่อมั่น และต่างชาติเชื่อว่าคนไทยนี้เก่ง " จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เจ้ากรมอุทกศาสตร์ท่านแรกของสยาม ชื่อ Captain Loftus จัดทำ นาฬิกาแดด ไว้ให้เป็นเครื่องกำหนดหมายบอกเวลา แล้วทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ประดิษฐานไว้ที่ลานหน้าพระอุโบสถวัดนิเวศน์ธรรมประวัติ บางปะอิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยาจนทุกวันนี้
ที่มา http://www.thaigoodview.com/node/5822
นาฬิกาแดด(Sundial)เป็นเครื่องบอกเวลาและเครื่องมือวัดเวลา
วิธีธรรมชาติแบบหนึ่ง ทีมีใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ที่ปรากฎในแต่ละวันเป็นหลัก สมัยโบราณก่อนที่จะเริ่มมีนาฬิกาจักรกลหรือนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ ไว้ใช้บอกเวลาเช่นในปัจจุบันมนุษย์ใช้ประโยชน์จากปรากฎการณ์ธรรมชาติ ในการสังเกตการเปลี่ยนแปลงต่างๆจากธรรมชาติเพื่อการกำหนดเวลา
โดยเฉพาะใช้ดวงอาทิตย์เป็นเครื่องชี้บอกเวลาธรรมชาติที่สำคัญที่สุด เช่นเวลาเช้าดวงอาทิตย์ขึ้น เวลาเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่ตรงศีรษะ เวลาเย็นค่ำดวงอาทิตย์ตกลับจากขอบฟ้าส่วนเวลากลางวัน ในช่วงเวลาอื่นก็อาศัยสังเกตดูจากการทอดเงา ของวัตถุใดวัตถุหนึ่งที่กำหนดให้เป็นเครื่องบอกเวลาของคนในท้องถิ่นนั้น ซึ่งอาจไม่มีความเที่ยงตรง แต่ก็ยอมรับได้สมัยนั้นมาใช้กำหนดเวลาด้วยหลักการตามที่กล่าวมา มนุษย์ในระยะแรกจึงได้ประดิษฐ์คิดค้นนาฬิกาแดด (Sundisl)ให้มี รูปทรงที่เหมาะสมขึ้นมาใช้งานเป็นเครื่องบอกเวลาอย่างง่าย
นาฬิกาแดดคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อใดไม่ปรากฎ แต่จากหลักฐานพบว่านาฬิกาแดดพัฒนาขึ้น ในสมัยอียิปต์โบราณหรือราว 2000ปี มาแล้ว นาฬิกาแดดนั้นแสดงเวลาที่อาจคลาดเคลื่อนไป จากเวลานาฬิกาข้อมือของผู้สังเกต แต่ถ้าได้เข้าใจหลักการของนาฬิกาแดดแล้วนำค่าเวลามาแก้ไข เวลาที่ได้จะมีความถูกต้องพอสมควร ที่เป็นเช่นนี้เพราะนาฬิกาแดดนั้น แสดงเวลาธรรมชาติที่ควรจะเป็น ซึ่งต่างจากเวลาของนาฬิกาข้อมือหรือนาฬิกาทั่วไปที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน บอกวัดเวลาหรือแสดงเวลาที่ต้องการให้เป็น หมายความว่าเวลาที่ แสดงจากนาฬิกาแดดนั้นเป็นเวลาที่เราเรียกว่าเวลาดวงอาทิตย์ ณ ตำบลที่นั้นอยู่เป็นประจำ ไม่ใช่เวลาท้องถิ่นสมมุติ หรือเวลาที่เราต้องการให้เป็น
ต่อมาชาวกรีกโบราณรู้จักพัฒนา นาฬิกาน้ำ ที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งกว่านาฬิกาแดด เรียกว่า clepsydra ( คำนี้เป็นคำสนธิที่มีรากศัพท์มาจากคำว่า clep ซึ่งแปลว่า ขโมย และคำ sydra ที่แปลว่า น้ำ ) เพราะนาฬิกานี้ทำงานโดยอาศัยหลักที่ว่า " ภาชนะดินเผาที่มีน้ำบรรจุเต็มเวลาถูกเจาะที่ก้นน้ำจะไหลออกจากภาชนะทีละน้อยๆ เหมือนการขโมยน้ำ " ดังนั้นชาวกรีกโบราณจึงได้กำหนดระยะเวลาที่น้ำไหลออกจนหมดภาชนะว่า 1 clepsydra แต่นาฬิกาน้ำนี้ต้องมีการเติมน้ำใหม่ทุกครั้งที่หมดเวลา 1 clepsydra และในฤดูหนาวน้ำจะแข็งตัวทำให้ไม่สามารถใช้นาฬิกาได้
นาฬิกาน้ำของอียิปต์ เมื่อประมาณ 1,400 ปี ก่อนคริสตกาล อาศัยน้ำหยดออกจากรูข้างใต้ภาชนะ
ในปี ค.ศ.1929 Warren Morrison ได้ประดิษฐ์ นาฬิกาควอตซ์ ขึ้นเฉพาะที่เป็น นาฬิกาข้อมือ นาฬิกาประเภทนี้เที่ยงตรงมาก และในปี ค.ศ.1980 เป็นช่วงเวลาที่เริ่มนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ มีการประดิษฐ์ นาฬิกาโดยใช้ชิป ( chip ) เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมในกลไกของนาฬิกา ซึ่งนอกจากจะบอกเวลาแล้วยังสามารถเก็บข้อมูลที่จำเป็น และสามารถใช้เป็นเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ได้ด้วย หลังจากนั้นเทคโนโลยีในด้านการประดิษฐ์นาฬิกาได้ก้าวหน้าเรื่อยมา จนกระทั่งทุกวันนี้เรามี นาฬิกาคอมพิวเตอร์ ใช้กันแล้ว
นาฬิกาแดด ลานหน้าพระอุโบสถวัดนิเวศน์ธรรมประวัติ
สำหรับประเทศไทย คนไทยประดิษฐ์เครื่องบอกเวลาใช้เองเมื่อร้อยปีมาแล้ว คือในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โดยทรงมีวลีที่กำชับรับสั่งกับข้าราชบริพารผู้ใกล้ชิด มีความว่า " สยามจะอยู่รอด รักษาความเป็นไทไม่เป็นขี้ข้าฝรั่ง จะต้องทำให้คนไทยเชื่อมั่น และต่างชาติเชื่อว่าคนไทยนี้เก่ง " จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เจ้ากรมอุทกศาสตร์ท่านแรกของสยาม ชื่อ Captain Loftus จัดทำ นาฬิกาแดด ไว้ให้เป็นเครื่องกำหนดหมายบอกเวลา แล้วทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ประดิษฐานไว้ที่ลานหน้าพระอุโบสถวัดนิเวศน์ธรรมประวัติ บางปะอิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยาจนทุกวันนี้
ที่มา http://www.thaigoodview.com/node/5822
ประเภทนาฬิกา
เราเริ่มต้นกับเรื่องราวการแบ่งประเภทนาฬิกาตามกลไก โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
1. Mechanical Watch หรือนาฬิกากลไกจักรกล ที่อาศัยการเคลื่อนไหวของฟันเฟืองต่างๆภายในชุดกลไกที่ได้รับแรงขับมาจากลานสปริงมาทำให้นาฬิกาเดินได้ นาฬิกาจักรกลได้รับการคิดค้นมานานหลายร้อยปีซึ่งประมาณกันว่ามีการคิดประดิษฐ์ขึ้นราวศตวรรษที่ 16 ปัจจุบันแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ
- Manual Winding Watch คือนาฬิกาไขลาน (หรือไขลานด้วยมือ) ซึ่งเป็นนาฬิกาที่มีใช้กันมาแต่ดั้งเดิมโดยอาศัยการไขลานเพื่อดึงให้สปริงลานดึงขึ้น และเมื่อสปริงลานตัวนี้คลายตัว ก็เสมือนการถ่ายโอนพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนๆฟันเฟืองต่างๆของกลไกและทำให้นาฬิกาทำงาน
- Automatic Winding Watch (Self-winding watch) คือนาฬิกาออโตเมติก หรือนาฬิกาไขลานอัตโนมัติ หรือเรียกง่ายๆว่าไขลานและทำงานได้ด้วยตัวเอง นาฬิกาในกลุ่มนี้จะมีตัวโรเตอร์ (Rotor) คอยเหวี่ยงขึ้นลานให้ ขณะที่เราสวมใส่นาฬิกาไว้บนข้อมือตลอด หรือ อยู่ในเครื่องหมุนหรือตู้ไขลานนาฬิกา (Watch winder) ซึ่งแรงเหวี่ยงจากข้อมือและตู้ไขลานจะช่วยให้โรเตอร์ทำงานตลอดส่งผลให้เกิดการขึ้นลานตลอด นาฬิกาจึงสามารถเดินได้ตลอดเวลา และจุดสังเกตของนาฬิกากลุ่มนี้ตัวเรือนเบาๆก็จะได้ยินเสียงโรเตอร์สั่นและหมุนดังเป็นเสียงกิ๊กเบาๆ
2. Quartz Watch ที่เรียกกันว่านาฬิกาควอตซ์หรือนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ คือนาฬิกาที่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือถ่านช่วยในการทำงานนั่นเอง นาฬิกากลุ่มนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เป็นตัวหมุนเข็มนาฬิกาให้เดินบอกเวลาหรือแสดงเวลาผ่านระบบตัวเลขดิจิตอลบนหน้าปัดแบบ LCD หรือ LED ซึ่งจะใช้พลังงานไฟฟ้าบางส่วนส่งผ่านผลึกควอตซ์แล้วรับสัญญาณความถี่กลับออกมาให้ไมโครเซสเซอร์ประเมินผลออกมาเป็นเวลา และควบคุมการเดินของเข็มอีกทอดหนึ่ง นาฬิกาควอตซ์มีความเที่ยงตรงสูงและราคาไม่แพง สะดวกต่อการใช้งาน แต่ไม่นิยมในหมู่นักเล่นนาฬิกาเท่าไร
ความรู้เรื่อง กำเนิดนาฬิกา
ชีวิตประจำวันของเราเต็มไปด้วยกิจธุระที่ต้องไปโน่นมานี่ ทั้งหมดนี้ล้วนแต่ต้องทำอย่างเที่ยงตรง ชีวิตและวันเวลาของเราจึงต้องถูกการวางแผนและกำหนดเวลาซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ ด้วยนาฬิกา ไม่ปรากฏวันเวลาที่แน่นอนว่า การประดิษฐ์อุปกรณ์บอกเวลาเรือนแรกเกิดขึ้นเมื่อใด แต่จุดกำเนิดของเครื่องบอกเวลานั้นนับย้อนไปได้ถึงห้าหรือหกพันปีก่อน เมื่อมีการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ในตะวันออกกลางและแอฟริกาเหนือ ชาวอียิปต์เมื่อ ๓,๕๐๐ ปีก่อนคริสตกาลมีอุปกรณ์บอกเวลาในรูปของแท่งหินสูงสี่เหลี่ยมยอดปิระมิด ซึ่งจะทอดเงาลงบนทรายบอกเวลาที่ผ่านไป ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นก็มีการใช้นาฬิกาแดดด้วย นาฬิกาแดดประกอบด้วยแผ่นโลหะทรงกลมมีส่วนนูนลาดเอียงขึ้นมาจากตรงกลางเมื่อ ดวงอาทิตย์เคลื่อนไป เงาที่ตกลงบนแผงหน้าปัดจะเป็นตัวบอกเวลา ทุกวันนี้ก็ยังมีการใช้นาฬิกาแดดอยู่บ้าง ในปี ๑,๕๐๐ ก่อนคริสตกาล ชาวอียิปต์ได้ประดิษฐ์นาฬิกาแดดที่พกพาติดตัวขึ้นมา ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของนาฬิกาในปัจจุบัน ยังไม่มีการใช้คำว่า นาฬิกา (clock) จนกระทั่งศตวรรษที่สิบสี่ความหมายของนาฬิกาในยุคนั้นยังไม่ใช่ความหมายที่เรารู้จักกันในปัจจุบัน แต่หมายถึง ระฆัง (bell) หรือ เครื่องส่งสัญญาณเตือนภัย (alarm) ขณะที่นาฬิกาเรือนแรกไม่มีกลไกอยู่ข้างใน ทว่าสามารถทำหน้าที่บางอย่างของนาฬิกาในปัจจุบันได้แม้จะไม่เที่ยงตรง เช่น นาฬิกาปลุกเรือนแรกซึ่งนับย้อนไปได้ถึงยุคโบราณมีการออกแบบง่าย ๆ เวลาปลุกนั้นก็นำตะปูมาเสียบไว้ในแท่งเทียนไขตรงชั่วโมงที่ต้องการเมื่อ เทียนไขลุกไหม้ลงมาถึงจุดที่ตะปูเสียบอยู่ ตะปูก็จะหล่นลงบนถาดสังกะสีข้างล่าง ปลุกผู้ใช้ให้ตื่นขึ้น
นาฬิกาน้ำเป็นอีกหนึ่งวิธีซึ่งคนโบราณใช้ดูเวลา โดยมีหลักการทำงานง่าย ๆ คือ ปล่อยน้ำให้หยดลงในภาชนะ ซึ่งจะค่อย ๆ ทำให้ทุ่นที่อยู่ข้างในลอยขึ้นไปตามขีดบอกเวลา นาฬิกาเรือนเก่าแก่ที่สุดค้นพบในสุสานของ ฟาโรห์อเมนโฮเทปที่ ๑ (Amenhotep I)
นาฬิกาเรือนแรกที่มี ตัวเกาะฟันเฟือง (escapements) ยัง ไม่เกิดขึ้นกระทั่ง ปี ๑๒๘๕ ตัวเกาะฟันเฟืองคือ กลไกซึ่งเคลื่อนที่ด้วยจังหวะสม่ำเสมอและผลักเฟืองให้ขยับไปข้างหน้าด้วย อัตราที่เท่ากัน หอนาฬิกาบอกเวลาแห่งแรกเกิดขึ้นในมิลานเมื่อราว ค.ศ. ๑๓๓๕ เป็นนาฬิกามีเข็มเพียงอันเดียวคือ เข็มชั่วโมง ความเที่ยงตรงของเวลาที่บอกก็ยังไม่สม่ำเสมอ
ในปี ๑๕๑๐ การประดิษฐ์นาฬิกาจึงได้รับการปรับปรุงโดยชาวเยอรมัน ปีเตอร์ เฮนเรียน แห่งนูเรมเบิร์ก (Peter Henlien of Nuremberg) ซึ่งคิดค้นนาฬิกาที่ใช้ระบบลวดสปริง แม้นาฬิกานี้จะมีความเที่ยงตรงมากขึ้น แต่ก็ยังมีปัญหาเดินช้าลงเมื่อ ลวดสปริงเส้นหลัก (mainspring) คลายตัวออกรูปแบบของนาฬิกาได้รับการปรับปรุงโดย จาคอป เชค (Jacob Zech) แห่งปราก ซึ่งใช้ลูกรอกขดลวดมาถ่วงให้แรงดึงของลวดสปริงมีสมดุลแม้จะมีพยายามเพิ่ม ความเที่ยงตรงให้กับอุปกรณ์บอกเวลา แต่นาฬิกาก็ยังทำงานด้วยเข็มเพียงเข็มเดียว
โจสท์ เบอร์จี
Jost Burgi, Swiss inventor of logarithms
ในปี ๑๕๗๗ ช่างนาฬิกาชาวสวิตเซอร์แลนด์ โจสท์ เบอร์จี (Jost Burgi ค.ศ. ๑๕๖๔-๑๖๔๒) ประดิษฐ์นาฬิกาที่มีเข็มเรือนแรกขึ้น แต่เข็มนาทีนี้ยังใช้งานจริงไม่ได้ กระทั่งมีการคิดค้นนาฬิกาที่ทำงานด้วยระบบลูกตุ้มขึ้นในปี 1656
ต้นทศวรรษที่ 1580 นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี ( Galileo Galilei ค.ศ. 1564-1642 ) ผู้ ช่างสังเกตและปราดเปรื่องเกิดแรงบันดาลใจจะประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มเรือนแรก ขึ้น หลังพบว่าจังหวะการแกว่งของลูกตุ้มจะเท่ากับจำนวนของเวลาเสมอ เขากับลูกชายวินเซนโซ (Vincenzo ค.ศ. ๑๕๒๐-๑๕๙๑) เริ่มออกแบบและหาแม่แบบซึ่งเหมาะสมที่สุดโดยยึดหลักการดังกล่าวเป็นหลัก ทว่าโชคร้ายนักยังไม่ทันจะได้สร้างนาฬิกาตามแม่แบบที่คิดกันไว้ กาลิเลโอกลับล้มป่วยและเสียชีวิตลง อย่างไรตาม ลูกชายของกาลิเลโอ ไม่ได้ปล่อยให้วิสัยทัศน์ของบิดาผ่านไปโดยสูญเปล่าและประดิษฐ์ผลงานต้นแบบ ขึ้นในปี ๑๖๔๙
กาลิเลโอ
แนวคิดของกาลิเลโอ ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์ในปี ๑๖๕๖ โดยนักคณิตศาสตร์ชาวดัตซ์ คริสเตียน ฮูเจนส์ (Chirstiaan Huygens ค.ศ. ๑๖๒๙-๑๖๙๕) ผู้คิดประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มถ่วงน้ำหนักให้เข็มเดินขึ้นเป็นเรือนแรก การประดิษฐ์นี้ทำให้ความพยายามที่จะรักษาเวลาบนหน้าปัดนาฬิกาเที่ยงตรงอยู่ ตลอดเวลาเป็นไปได้ แม้นาฬิกาจะยังทำงานด้วยระบบเข็มเดียว ครั้นพอปี ๑๖๘๐ เข็มนาฬิกาก็ปรากฏกายขึ้นบนหน้าปัดนาฬิกา
นาฬิกา ควอตซ์
ในปี ๑๘๘๙ ชีกมุนด์ รีเฟอร์(Siegmund Riefler) ได้ สร้างนาฬิกาลูกตุ้มที่มีความเที่ยงตรงภายในหนึ่งส่วนร้อยของวินาที ก่อให้เกิดการประดิษฐ์นาฬิกาที่ใช้ลูกตุ้มสองอันตามมาติด ๆ ในปี ๑๙๒๑ โดยดับเบิลยู.เอช. ช็อตต์ (W. H. Short นาฬิกานี้ทำงานโดยลูกตุ้มหลักกับลูกตุ้มรอง มีความคลาดเคลื่อนเทียงเศษหนึ่งส่วนพันวินาทีต่อวัน
ขณะที่นาฬิกา ควอตซ์ (quartz) เริ่มเข้ามาแทนที่นาฬิกาลูกตุ้มในช่วงทศวรรษที่ ๑๙๓๐ และ ๑๙๔๐ แต่ก็ยังมีการใช้นาฬิกาลูกตุ้มอยู่ในปัจจุบัน เพราะนาฬิกาลูกตุ้มรุ่นคุณปู่เป็นของเก่าที่น่าสะสม
นาฬิกาควอตซ์มีการทำงานพื้นฐานมาจากคุณสมบัติทำให้เกิดไฟฟ้าของผลึกแก้ว เมื่อนำมาวางในสนามพลังไฟฟ้า ผลึกแก้วจะเปลี่ยนรูปทรง ในทางกลับกัน เมื่อบีบหรือหักผลึกแก้ว จะได้สนามพลังไฟฟ้ากลับมาเช่นกัน เมื่อเอาผลึกแก้วไปเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะทำให้ผลึก แก้วสั่น เกิดเป็นคลื่นความถี่ต่อเนื่องส่งให้นาฬิกาทำงาน เนื่องจากมีความถูกต้องและราคาไม่สูง นาฬิกาควอตซ์จึงกลายเป็นอุปกรณ์บอกเวลาอันดับแรกที่ผู้คนนิยมใช้กัน
แม้จะยังได้รับความนิยมอยู่เป็นจำนวนมากในปัจจุบันนี้ แต่ความเที่ยงตรงอันโดดเด่นของนาฬิกาควอตซ์ก็ตกเป็นรองนาฬิกาปรมาณู (atomic clock) ซึ่งมีความเที่ยงตรงสูงมากไปเสียแล้ว
ขอขอบคุณบทความจาก ฟิสิกส์ราชมงคล เว็ปไซต์การเรียนรู้รายวิชาฟิสิกส์ ผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
ที่มา http://atcloud.com/stories/62491
นาฬิกาน้ำเป็นอีกหนึ่งวิธีซึ่งคนโบราณใช้ดูเวลา โดยมีหลักการทำงานง่าย ๆ คือ ปล่อยน้ำให้หยดลงในภาชนะ ซึ่งจะค่อย ๆ ทำให้ทุ่นที่อยู่ข้างในลอยขึ้นไปตามขีดบอกเวลา นาฬิกาเรือนเก่าแก่ที่สุดค้นพบในสุสานของ ฟาโรห์อเมนโฮเทปที่ ๑ (Amenhotep I)
นาฬิกาเรือนแรกที่มี ตัวเกาะฟันเฟือง (escapements) ยัง ไม่เกิดขึ้นกระทั่ง ปี ๑๒๘๕ ตัวเกาะฟันเฟืองคือ กลไกซึ่งเคลื่อนที่ด้วยจังหวะสม่ำเสมอและผลักเฟืองให้ขยับไปข้างหน้าด้วย อัตราที่เท่ากัน หอนาฬิกาบอกเวลาแห่งแรกเกิดขึ้นในมิลานเมื่อราว ค.ศ. ๑๓๓๕ เป็นนาฬิกามีเข็มเพียงอันเดียวคือ เข็มชั่วโมง ความเที่ยงตรงของเวลาที่บอกก็ยังไม่สม่ำเสมอ
ในปี ๑๕๑๐ การประดิษฐ์นาฬิกาจึงได้รับการปรับปรุงโดยชาวเยอรมัน ปีเตอร์ เฮนเรียน แห่งนูเรมเบิร์ก (Peter Henlien of Nuremberg) ซึ่งคิดค้นนาฬิกาที่ใช้ระบบลวดสปริง แม้นาฬิกานี้จะมีความเที่ยงตรงมากขึ้น แต่ก็ยังมีปัญหาเดินช้าลงเมื่อ ลวดสปริงเส้นหลัก (mainspring) คลายตัวออกรูปแบบของนาฬิกาได้รับการปรับปรุงโดย จาคอป เชค (Jacob Zech) แห่งปราก ซึ่งใช้ลูกรอกขดลวดมาถ่วงให้แรงดึงของลวดสปริงมีสมดุลแม้จะมีพยายามเพิ่ม ความเที่ยงตรงให้กับอุปกรณ์บอกเวลา แต่นาฬิกาก็ยังทำงานด้วยเข็มเพียงเข็มเดียว
โจสท์ เบอร์จี
Jost Burgi, Swiss inventor of logarithms
ในปี ๑๕๗๗ ช่างนาฬิกาชาวสวิตเซอร์แลนด์ โจสท์ เบอร์จี (Jost Burgi ค.ศ. ๑๕๖๔-๑๖๔๒) ประดิษฐ์นาฬิกาที่มีเข็มเรือนแรกขึ้น แต่เข็มนาทีนี้ยังใช้งานจริงไม่ได้ กระทั่งมีการคิดค้นนาฬิกาที่ทำงานด้วยระบบลูกตุ้มขึ้นในปี 1656
ต้นทศวรรษที่ 1580 นักประดิษฐ์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี ( Galileo Galilei ค.ศ. 1564-1642 ) ผู้ ช่างสังเกตและปราดเปรื่องเกิดแรงบันดาลใจจะประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มเรือนแรก ขึ้น หลังพบว่าจังหวะการแกว่งของลูกตุ้มจะเท่ากับจำนวนของเวลาเสมอ เขากับลูกชายวินเซนโซ (Vincenzo ค.ศ. ๑๕๒๐-๑๕๙๑) เริ่มออกแบบและหาแม่แบบซึ่งเหมาะสมที่สุดโดยยึดหลักการดังกล่าวเป็นหลัก ทว่าโชคร้ายนักยังไม่ทันจะได้สร้างนาฬิกาตามแม่แบบที่คิดกันไว้ กาลิเลโอกลับล้มป่วยและเสียชีวิตลง อย่างไรตาม ลูกชายของกาลิเลโอ ไม่ได้ปล่อยให้วิสัยทัศน์ของบิดาผ่านไปโดยสูญเปล่าและประดิษฐ์ผลงานต้นแบบ ขึ้นในปี ๑๖๔๙
กาลิเลโอ
แนวคิดของกาลิเลโอ ได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์ในปี ๑๖๕๖ โดยนักคณิตศาสตร์ชาวดัตซ์ คริสเตียน ฮูเจนส์ (Chirstiaan Huygens ค.ศ. ๑๖๒๙-๑๖๙๕) ผู้คิดประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มถ่วงน้ำหนักให้เข็มเดินขึ้นเป็นเรือนแรก การประดิษฐ์นี้ทำให้ความพยายามที่จะรักษาเวลาบนหน้าปัดนาฬิกาเที่ยงตรงอยู่ ตลอดเวลาเป็นไปได้ แม้นาฬิกาจะยังทำงานด้วยระบบเข็มเดียว ครั้นพอปี ๑๖๘๐ เข็มนาฬิกาก็ปรากฏกายขึ้นบนหน้าปัดนาฬิกา
นาฬิกา ควอตซ์
ในปี ๑๘๘๙ ชีกมุนด์ รีเฟอร์(Siegmund Riefler) ได้ สร้างนาฬิกาลูกตุ้มที่มีความเที่ยงตรงภายในหนึ่งส่วนร้อยของวินาที ก่อให้เกิดการประดิษฐ์นาฬิกาที่ใช้ลูกตุ้มสองอันตามมาติด ๆ ในปี ๑๙๒๑ โดยดับเบิลยู.เอช. ช็อตต์ (W. H. Short นาฬิกานี้ทำงานโดยลูกตุ้มหลักกับลูกตุ้มรอง มีความคลาดเคลื่อนเทียงเศษหนึ่งส่วนพันวินาทีต่อวัน
ขณะที่นาฬิกา ควอตซ์ (quartz) เริ่มเข้ามาแทนที่นาฬิกาลูกตุ้มในช่วงทศวรรษที่ ๑๙๓๐ และ ๑๙๔๐ แต่ก็ยังมีการใช้นาฬิกาลูกตุ้มอยู่ในปัจจุบัน เพราะนาฬิกาลูกตุ้มรุ่นคุณปู่เป็นของเก่าที่น่าสะสม
นาฬิกาควอตซ์มีการทำงานพื้นฐานมาจากคุณสมบัติทำให้เกิดไฟฟ้าของผลึกแก้ว เมื่อนำมาวางในสนามพลังไฟฟ้า ผลึกแก้วจะเปลี่ยนรูปทรง ในทางกลับกัน เมื่อบีบหรือหักผลึกแก้ว จะได้สนามพลังไฟฟ้ากลับมาเช่นกัน เมื่อเอาผลึกแก้วไปเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะทำให้ผลึก แก้วสั่น เกิดเป็นคลื่นความถี่ต่อเนื่องส่งให้นาฬิกาทำงาน เนื่องจากมีความถูกต้องและราคาไม่สูง นาฬิกาควอตซ์จึงกลายเป็นอุปกรณ์บอกเวลาอันดับแรกที่ผู้คนนิยมใช้กัน
แม้จะยังได้รับความนิยมอยู่เป็นจำนวนมากในปัจจุบันนี้ แต่ความเที่ยงตรงอันโดดเด่นของนาฬิกาควอตซ์ก็ตกเป็นรองนาฬิกาปรมาณู (atomic clock) ซึ่งมีความเที่ยงตรงสูงมากไปเสียแล้ว
ขอขอบคุณบทความจาก ฟิสิกส์ราชมงคล เว็ปไซต์การเรียนรู้รายวิชาฟิสิกส์ ผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
ที่มา http://atcloud.com/stories/62491
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)