El Reloj

El Aparato para medir el paso del tiempo
Desde tiempos inmemoriales, el hombre quiso medir el paso del tiempo y conseguir un referente que le indicara los momentos en cada día.
Uno de los primeros conceptos que manejó el hombre primitivo fue la toma de conciencia de que era un ser con una duración limitada. Y la primera percepción de ese tiempo se la señalaba la salida y entrada del sol. Otro referente fue el cambio de estaciones y las migraciones de las aves. Y lo más palpable fue la observación de la misma vida del hombre, desde su nacimiento, su crecimiento y reproducción, su envejecimiento y muerte.
Todos estos detalles lo indujeron a tomar el tiempo en períodos: el más perceptible fue el día. Luego estudió la posición en un determinado lugar, del sol. O los trayectos que éste recorría.
Cuando se dispuso a medir ese tiempo, trató de hacerlo en medidas espaciales.
Fueron los babilónicos quienes comenzaron a usar las nociones de día, hora y año. Descubrieron que el año es el tiempo que tarda el sol en regresar al punto de partida en el cielo. Para determinar los meses usaron el calendario lunar que comenzaba el mes con luna llena. Pero el calendario será tema de otro apartado en este sitio.

Son numerosas las variedades de elementos y maquinarias que el hombre ha inventado para tratar de medir ese tiempo, desde los más rudimentarios y sencillos hasta los más complicados y sofisticados, realizados en una diversidad de materiales, desde la piedra hasta los más valiosos metales. Y con funcionamientos basados en elementos totalmente comunes como la arena, hasta los basados en el cuarzo o en la energía atómica.
Como no fueron pocos los experimentos y las pruebas mecánicas y tecnológicas aplicadas para la medición del tiempo, se deben distinguir diversos tipos de formas y de inventos que fueron apareciendo a lo largo de la evolución de la humanidad
Los Primeros Relojes
En sus primeras observaciones el hombre notó que la sombra variaba de acuerdo con la posición del sol. Así nació el gnomon, que consistía en un bastón incrustado en el suelo perpendicularmente, y en tierra se señalaban surcos que indicaban los distintos momentos del día. La sombra del bastón era la que señalaba los diferentes horarios. Pronto el bastón del gnomon fue transformándose en grandes obeliscos. Pero tenían grandes imprecisiones.
Según Heródoto, en Grecia el gnomon fue introducido por Anaximandro. Uno de los más antiguos gnomones de que se tienen datos, se usó en Egipto en 1500 antes de Jesucristo. Según la Biblia, el Rey Achaz hizo construir un cuadrante solar en Jerusalem en el siglo VIII antes de Cristo.

ElReloj15.jpg picture by Amaliagg

A los gnomones le siguieron los meridianos. Pero recién cuando se tuvieron en cuenta el eje de rotación de la tierra y otros datos científicos y astronómicos calculados con precisión, se construyó el cuadrante solar que mejoró al precario gnomon. Dicho cuadrante solar estaba formado por un estilo y una base esférica sobre la que se marcaban líneas horarias que señalaban los distintos momentos del día. Se lo ubicaba de determinada manera para que señalara la sombra en forma idéntica la misma hora en cualquier día del año. La medición del cuadrante solar hizo que se lo considerado un instrumento de mayor precisión. De éste surgieron el cuadrante ecuatorial y luego el cuadrante universal, que era portátil y utilizable en cualquier lugar, que acompañado de las señales de una brújula, fue un instrumento útil para los navegantes.

Los cuadrantes solares aparecieron en Grecia hacia el siglo V antes de Cristo, mientras que los romanos lo usaron alrededor del siglo II a C.
Para las mediciones nocturnas del tiempo, aparecieron cuadrantes estelares y lunares. (Pero funcionaban solamente cuando había cielo despejado y sereno).
Por eso se hacía necesario medir el tiempo como transcurso y no como visual. Así aparecieron los relojes de cera, velas de duración prevista. A medida que se iba consumiendo la vela (marcada) señalaba un determinado período de tiempo. Se usó en la Edad Media, especialmente en oficios religiosos. En 1206 de utilizó una candela que contenía bolitas de metal, que caían a medida que la cera se iba derritiendo.
También fue utilizada desde la antigüedad la clepsidra, inventada probablemente por los Caldeos, es un reloj de agua que hacía salir el agua contenida en un recipiente a través de un orificio.

A este instrumento lo utilizó Herófilo de Alejandría para medir las pulsaciones del cuerpo humano. Galileo usó una clepsidra de mercurio para medir la caída de los cuerpos. Hubo curiosas clepsidras construídas con adornos y anexos, como una enviada por el califa Harún Al-Raschid a Carlomagno. Era de cobre con incrustaciones en oro. Señalaba la hora sobre un cuadrante y dejaba caer en ese instante la cantidad correspondiente de bolitas de metal sobre una bandejita, y producían los sonidos en número correspondiente; y se abrían unas puertitas de donde salían la cantidad de caballeros armados (de acuerdo con la "hora" señalada) que hacían varios movimientos.
Los relojes de arena no se diferenciaron demasiado de las clepsidras, salvo en la utilización de arena como elemento a deslizarse.
Pero todos estos relojes utilizados no lograban tener exactitud, y surgió la necesidad de lograr mantener un ritmo exacto en el fluir de los elementos del marcado del tiempo.
Por lo tanto el hombre debió recurrir a la invención de elementos basados en la mecánica.

Relojes modernos
Surgió la necesidad de dar exactitud a la medida del tiempo. Es decir, dividirlo en fracciones exactas, con ritmo constante.
Fue necesario recurrir a un péndulo o balancín con resorte o peso, movido por un mecanismo regulador, así es como se inventa el "escape", y se debe agregar una aguja o elemento que señale las mediciones, y que debe moverse regularmente, para lo que se agrega un sistema de ruedas.
El primer motor de relojería estaba formado por pesas, cuerdas o cadenas alrededor de ruedas y se iban desenvolviendo. Los relojes medievales más importantes eran de pesas, construidos en torres y campanarios, como el de Dijón, el del Palacio de Justicia de París y el de la Catedral de Salsbury. Y también se construyeron grandes despertadores con este sistema de pesas.
Se supone que este tipo de reloj apareció en el Siglo XIII, y aparece citado por Alfonso X El Sabio en su "Libro del Saber de Astronomía", pero se supone que los primeros experimentos con este mecanismo lo pueden haber realizado los árabes y los bizantinos.

En el Siglo XIV algunos nobles y señores comienzan a tener en sus casas relojes privados de pesas.
El mecanismo llamado escape regula el descenso gradual de las pesas, éstas, al descender, impulsan una serie de ruedas dentadas. A medida que el péndulo oscila de un lado a otro, el áncora del escape deja avanzar el engranaje . Esto produce el tictac del reloj. La pesa va bajando hasta que llega a un límite y hay que volverla a subir. Posteriormente, el resorte en espiral sustituye a las pesas.

Alrededor del año 1500 comienza a utilizarse el resorte, que reemplazaba al sistema de pesas y permitía la fabricación de relojes más pequeños, portátiles, y que dio lugar a la realización de bellísimas artesanías y obras de arte de la mecánica y la orfebrería de la época.
Al resorte se agregó el sistema de escape. Si bien hubo varios intentos de realización de escapes, el primero realmente importante, y que sería el comienzo precario del tic tac, fue el escape a varilla que apareció alrededor de 1250, y se lo nombra como "verge and foliot". Consiste en una rueda dentada movida por pesas, esta rueda empuja dos paletas fijadas a una varilla que hace mover a una barra horizontal oscilante, en forma de cruz, en dirección opuesta.
Evoluciona éste sistema al llamado "escape de áncora", y el foliot da lugar al balancín vertical que dará origen al péndulo.

Algunos investigadores opinan que el primer mecanismo de escape fue inventado por el chino I Hing en el año 726. Pero hay diversos tipos de escape: el escape Graham inventado en 1715; el escape de clavijas en 1753 por el francés Amant y perfeccionado por Pierre Caron; el escape de áncora inventado en 1759 por Mudge; y el de áncora y clavijas, en 1798 por el francés Perrón.

El descubrimiento del movimiento isocrónico de las oscilaciones pendulares se hace en 1583. Galileo, en sus últimos años de experimentación, alrededor de 1641, proyectó un reloj de péndulo, que fue terminado por sus continuadores.

ElReloj7.jpg picture by Amaliagg

El diseño original fue conocido por el físico holandés Juan Cristiano Huygens y descubrió que el péndulo debe describir un arco y no un círculo. La cicloide la señaló entre dos segmentos que delimitan su trayectoria para lograr el perfecto período. Y en 1675 él mismo creó el resorte en espiral regulador, mecanismo muy simple para hacer funcionar los relojes de bolsillo. La forma en espiral ha perdurado hasta la actualidad.
Al comenzar el Siglo XIX, un relojero suizo, Louis Berthoud inventó el cronómetro y fue perfeccionado el sistema de cuerda.

Otro suizo, Louis Philippe, afina los diversos elementos y trabaja con elementos más pequeños, que lo llevan a trabajar con mecanismos de precisión y a la utilización de otros materiales y de nuevas aleaciones para resortes y balancines, para el logro de un punto justo de dureza, inalterabilidad y mínimas variaciones a los efectos externos.
A fines del Siglo XIX, C. E. Guillaume dio otro paso en la evolución de los relojes, inventando el invar y el elivar, logrando nuevas aleaciones en resortes y balancines.