Dos relógios de água aos relógios atómicos

Saber, por exemplo, que hoje estamos a 1 de Março de 2016 e que neste instante são 9 horas, 47 minutos e 30 segundos parece a coisa mais natural. E é-o. Mas, para saber com precisão o dia e hora num momento determinado teve de se percorrer um longo caminho: foi preciso estabelecer um calendário de acordo com as estações naturais, aprender a decifrar que horas são pela posição do Sol no firmamento e a medi-la com a ajuda de relógios cada vez mais exactos.

Na antiguidade usavam-se como pontos de referência para a medição do tempo os acontecimentos naturais como, por exemplo, a duração do dia ou a observação dos astros. Por vezes a medição não era destinada a determinar a hora do dia mas mostrava determinados eventos que interessavam aos nossos ancestrais como por exemplo os solstícios.

Os homens pré-históricos não sabiam determinar as horas. A sucessão de luz e obscuridade marcava o ritmo da sua vida.

Mas, ao observar as mudanças de posição do Sol no firmamento, os homens deram-se conta de que a sombra dos objectos mudava de lugar e de comprimento durante o dia. Graças a esta observação nasceram no Egipto e na Babilónia os relógios de sol: consistiam numa régua ou num círculo graduados sobre os quais se projectava a sombra de uma vara fixa que indicava a hora, vara que recebe o nome de gnómon.

No entanto, durante a noite e nos dias enevoados, a vara não projectava qualquer sombra e, portanto, não indicava a hora. Assim, logo se pensou noutro sistema para medir o tempo em qualquer momento. E nasceu o relógio de água ou clepsidra: um recipiente com uma parede graduada e um orifício inferior por onde se esvaziava a água.

Quando se levantava o Sol e quando se punha, enchiam o recipiente; este ia-se esvaziando ao longo do dia e da noite e o nível da água ao baixar ia coincidindo com cada uma das doze divisões marcadas na parede indicando a hora. Como o sistema se baseava na divisão do dia e da noite em doze partes iguais, no Verão, quando os dias são mais longos do que as noites, o orifício de saída da água durante o dia era feito mais pequeno para que o recipiente demorasse mais a esvaziar-se, quer dizer, se alongassem as “horas”; e, de noite, abria-se um orifício maior a fim de que se esvaziasse mais depressa, quer dizer, se encurtassem as “horas”. No Inverno invertia-se a mudança dos orifícios.

O relógio de areia, ou ampulheta, baseia-se no mesmo princípio do relógio de água, ou clepsidra. A passagem de uma quantidade de areia de um dos recipientes num fundo fechado para outro, através de um orifício estreito, dura um determinado tempo, um intervalo de tempo constante, usado como referência para a medição de intervalos de tempo. Mas, tal como o relógio de água, não é exacto.

Para emendar as inexactidões das clepsidras, foram-se pouco a pouco aperfeiçoando os relógios de água até os converter em relógios automáticos. No século XIII inventaram-se os primeiros relógios mecânicos esféricos e com ponteiros: um jogo de rodas dentadas, accionado pelo peso de uma pedra pendurada numa corda, comunicava um avanço regular à roda que fazia girar o ponteiro.

As primeiras referências aparecem em livros de Alfonso X, o sábio, mas posteriormente grandes personagens como Leonardo da Vinci contribuíram de uma ou de outra forma para o desenvolvimento de engenhos mais precisos para medir o tempo.

Mas estes grandes relógios mediam o tempo com muita inexactidão. O mesmo há que dizer dos primeiros relógios de mão, fabricados no século XVI, em que a força de uma mola em espiral punha em funcionamento o sistema de rodas dentadas.

Foi no século XVII que se descobriu o mecanismo para que os relógios tivessem um movimento regular. Já Galileu Galilei se tinha dado conta da regularidade do movimento pendular, observando o balancear de uma lâmpada pendurada no tecto da catedral de Pisa. Inspirando-se nas observações deste sábio italiano, em 1657 o holandês Huygens adaptou o pêndulo ao mecanismo do relógio e construiu um modelo de relógios que ainda hoje se chamam de pêndulo. Este relógio representava um grande avanço relativamente aos anteriores, dado que só se desfasava cerca de dez segundos por dia. Huygens também inventou um balancim em espiral com que fabricou relógios de mão muito exactos, dotados de um ponteiro suplementar para indicar os minutos.

O relógio de pêndulo aperfeiçoou-se durante quase três séculos, até que em 1929 um cientista Americano, Warren A. Marrison, inventou o relógio de cristal de quartzo, cujo funcionamento se baseia na vibração que o cristal experimenta quando é submetido a uma voltagem eléctrica.

Em meados do século passado, 1948, foi criado o primeiro relógio atómico, baseado na frequência de uma vibração atómica. A sua precisão não era muito superior à dos relógios de quartzo da altura; no entanto, seguindo o mesmo princípio, desenvolveram-se posteriormente relógios atómicos que obtêm uma precisão extraordinária, dependendo fundamentalmente do átomo utilizado. Os exemplos mais comuns são o relógio atómico de césio, com uma exactidão extraordinária (desfasar-se-ia aproximadamente um milissegundo em 1400 anos) ou o de rubídio que se utiliza mais frequentemente devido ao seu custo inferior e pelo facto de se desfasar cerca de um milissegundo em vários meses.

Fonte: Alfa Estudante – Enciclopédia Juvenil (vol I) – texto adaptado e acrescentado