Saat ve Zaman

     Saat ilk olarak MÖ 4000 yıllarında Mısır’da kullanılmaya başlanmıştır. Mısırlılar, Güneş’in her gün belli bir düzende doğduğunu ve battığını gözlemleyerek keşfetmişlerdir. Bundan faydalanarak Güneş Saati’ni icat etmişlerdir. Dik duran sabit bir cismin etrafında güneş ışığının geliş açısına göre aksine düşen gölge boyuna bakılarak zaman hesaplanmıştır. Lakin Güneş Saati geceleri ve güneşsiz, havanın kapalı, hava şartlarının olumsuz olduğu günlerde işe yaramıyordu. Bu durum üzerine Kum Saati ve Su Saati Mısırlılar tarafından icad edildi.

     Kum Saatleri alt ve üstü geniş, orta bel kısmı ince eşit miktarda bir sıvı yahut çok ince taneli bir katı madde veya kumun bir hazneden diğerine ince bel kısmındaki delikten yukarıdan aşağı akarak sabit bir zaman dilimini ölçmeye yarar şekilde tasarlanmıştır. Akış hızı sabit değildir, toplam süre ise sabittir. Kum Saati Avrupa’da 8. yüzyılda bir Kilise Papazının buluşu ile kullanılmaya başlanmıştır. Camcılıkta ilerlendikçe kumun doldurduğu ağız da eritilerek kapatılmış ve nemlenerek akışın zorlanması engellenmiştir. 16. yy’ dan günümüze belirli bir sürenin başlangıç ve bitişini göstermek için kullanılmıştır.
Günümüzde zaman ölçmenin yanı sıra aksesuar, süs eşyası olarak oldukça revaçtadır.

Kum Saati

     Su saati, suyun düzenli biçimde su miktarının ölçüldüğü bir kabın içine veya kaptan dışarıya akmasına dayanan bir saat türüdür.
Su saatleri güneş saatleri ile birlikte en eski zaman ölçüm yöntemlerinden biridir. Ne zaman icat edildiği bilinmemektedir. Antik Mısır ve Babil'de MÖ 16. yüzyılda kullanıldıkları bilinmektedir. Hindistan ve Çin gibi dünyanın bazı diğer bölgelerinde de su saati kullanımının antik döneme dayandığı bilinmekte olup bu bölgelerde ilk ortaya çıkış tarihi bilinmemektedir. Bazı yazarlar Çin'de MÖ 4000 civarında ortaya çıktığını öne sürmektedir.

Su Saati kullanımı hakkında bilgiler içeren kil tablete ait fotoğraf.

     Saat icadı ile zaman ölçümü için matematiksel ve astrolojik çalışma, hesaplamalar, gözlemler hızlanmıştır. Mekaniksel aletlerin matematiksel bir ölçüm birimine göre çalışması gereği zaman ilerledikçe ortaya çıkmıştır. Neye göre nasıl ölçüm yapılmalıdır. İşte burada matematik, astroloji ve gözlem ile bilim konuya giriş yapmıştır. Zamanın dahileri bu konuya çözüm için çalışmış ve Zaman dediğimiz kavramın ölçümü ve anlaşılabilir olması için ölçüm birimleri keşfetmişlerdir. Bu keşifte Dünyanın hareketleri, Güneşin doğuşu, batışı ve mevsimlerin gözlemlenerek izlenmesi önemli rol oynamıştır ve matematiksel varolan bir döngünün farkına varılarak, yaşanılan ve akan giden Zaman keşfedilmiştir. 

Mum Saati

     Zamanın ölçülmesi için kullanılan zaman sistemi Dünyanın hareketlerini esas olarak alır. Dünyanın kendi etrafında bir tam tur dönüşü ile bir gün oluşmaktadır. Güneşin etrafında ise bir tam dönüş bir yılı oluşturmaktadır.

     M.Ö 2400 ler de yılı 12 eşit parçaya ayırdılar. Günü 24 saate böldüler. Babilliler ve ayrrıyetten Mısırlılar yıl uzunluğunu 365 gün 6 saat olarak hesapladılar.
Takvimler; gün, ay ve yıl takibi için düzenlendi. M.Ö 46 da kullanılmaya başlanan Jülyen Takvimi, Roma İmparatoru Julius Cesar emri ile hazırlanmıştır.
16. Yy da ise Jülyen takvimi Dünya hareketi ile uyumlu olmaktan uzaktı. Jülyen takvimi geliştirildi ve Gregoryen Takvimi 1582 de kabul edilerek kullanılmaya başlandı. 1752 de Jülyen takviminden 11 gün çıkarılmıştır. Ülkeler kendi takvimlerini geliştirmiştir ve bugün halen kendi geliştirdiği takvimi kullananlar vardır.
Miladi takvim ya da Gregoryen takvim, Jülyen takviminin yerine Papa XIII. Gregory tarafından yaptırılan takvimdir. Milad'ıtarih başlangıcı ve Dünya'nın Güneş etrafındaki dönüş süresi olan 365 gün 6 saatlik zamanı "1 yıl" olarak kabul eder.

     Dünyada en yaygın olarak kullanılan takvim olan miladî takvim, senede 10.8 saniye hata oranıyla en güvenilir ve hassas takvimdir.
4 Ekim 1582'de kabul edilmiştir. Değişik tarihlerde önce Avrupa'da daha sonra diğer ülkelerde yayılmıştır.
Gregoryen takvim oluşturulurken Jülyen takvimine 10 gün ilave edilmiştir; 5 Ekim Cuma günü, 15 Ekim Cuma olarak kabul edilmiştir. 1752'de kabul eden ülkeler ise 11 gün ilave etmek durumunda kalmışlardır.

     Osmanlı İmparatorluğu döneminde, önce Hicrî takvim, sonra da 1 Mart'ı yılbaşı kabul eden Mali takvim kullanılmıştı. Cumhuriyet'in ilanından sonra, Malî 26 Kânun-ı evvel 1341'de (26 Aralık 1925) kabul edilen "Takvimde Tarih Mebdeinin Değiştirilmesi Hakkında Kanun" ve "Günün 24 Saate Taksimi Hakkında Kanun" adlı iki ayrı yasayla 1 Ocak 1926'dan başlayarak Gregoryen takvim benimsendi. Yılbaşını 1 Ocak olarak alan bu takvimin yanı sıra günü 12 saatlik gündüz ve 12 saat gece dilimlerine ayıran saat sistemi yerine 24 saatlik bir gün kabul edildi.

     Gregoryen takvim, günümüze kadar kullanılan takvimler içinde en az hatalı olanıdır. Günümüzde bir ekinoks yılı 365.242375 gündür. Gregoryen takvimde ortalama bir yıl 365.2425 gündür ve gerçek ekinoks yılı uzunluğuna oldukça yakındır.
Senede "ortalama" 0.000125 günlük bu ufak hata, 10.8 saniyeye tekabül eder. Takvim hesaplamasında 1 günlük hatanın ortaya çıkması için yaklaşık 8000 yıl geçmesi gerekir. Bununla birlikte 8000 yıl içerisinde bir ekinoks yılının uzunluğu da sabit kalmayacaktır ve hangi uzunlukta olacağı tam olarak bilinemez. Bu nedenlerle Gregoryen takvim yeterli hassasiyette bir takvimdir ve yeniden düzenlenmesi çok uzun bir süreliğine gereksizdir.

     Tekrar Saatin Tarih İçinde Gelişimine geçelim, M.Ö. 3000’lerden itibaren güneş saati kullanıldı. Sonra su saati, kum saati,
mum saati uzunca bir dönem kullanıldı. Sonrasında ise 1300 lü yıllara kadar geliştirilmiş hassas olmayan yahut sabit bir zaman aralığını ölçen basit düzenekler ile gelindi.
Avrupa’da saatlerin gelişimini Rahipler sağladı. Rahipler belirli saatler de ibadet etmek için su ve mum saatlerinden daha hassas saatlere ihtiyaç duyuyordu. Bir İngiliz’in 1271’de yazdığı kitabında “günde tam bir tur atacak bir çark (dişli) olsaydı hassas saatler yapılırdı, ama bunun için bir saat maşası gerekli” diye önemli icat edilmesi gereken bir eksiği belirtti.
Saat maşası 1275’te keşfedilince ilk dişli saatler yapıldı. Saat maşası, dönen dişli çarkın dişlerinin aynı zaman aralığında birer birer dönmesini sağlar. İlk maşa yukarı aşağı hareket eden bir metal çubuktu. İki  ucundaki plakalar önce dişliye takılıp onu durduruyor, sonra serbest bırakıyordu. Çubuğun aynı zaman aralığında inip kalkmasını ise çubuğun üst kısmında bulunan terazi benzeri başka bir çubuk sağlıyordu. Ana dişlinin dönmesi için gereken enerji, ipe bağlı ağırlıkla sağlanıyordu. Maşa sayesinde, salınımla çalışan hassas saatler yapıldı. Halen çalışan en eski saat, 1386’da yapılan, İngiltere’deki Salisbury katedral saatinde akrep ve yelkovan yoktur. O dönemde saatin belirli zamanlarda zil çalması yeterliydi. İlk mekanik saatler, saati göstermek için değil, duyurmak üzere yapılmışlardı. Bu zamanlar da saatlerin çan çalması gerekiyordu, inanış ve düşünce bu yönde idi. Mekanik saatlerin içinde en ünlülerinden olan Giovanni di Dondi’nin tasarımı, ağırlıkla işleyen mekanizmaya bağlı sarkaç ve sekteli rakkas dişlisinden oluşuyordu ve saatte kadran bulunmuyordu.
Gündüz saatlerinin gece saatlerine uymayan saat sistemi, 14. yüzyılda mekanik saatlerin yapılmasına kadar devam etmiştir. Günü eşit saatler halinde bölen ilk saat, Milano’daki Saint Gottard kilisesi saatidir. Yüzyılın ortasına doğru büyük Avrupa şehirlerinin kulelerinde mekanik saatler görülmeye başlanmış ve gittikçe yayılmıştır. Vargel düzeniyle çalışan bu saatler 300 yıl boyunca devam etmiştir.

Salisbury Katedrali Saati İngiltere 1386

Akrep ve yelkovan yoktur. Sadece zil çalması yeterlidir kullanıldığı zamanda.

 
     Zemberek
1500’lerde Nürnberg’de Peter Heinlein’ın zembereği bulmasıyla, büyük ağırlıklar kalkarak taşınabilir küçük saatler olanaklı kılınmıştır. İlk saatlerde kadran, akrep ve yelkovan bulunmuyordu. Okuma yazma oranının düşük olması, saatlere insanların bakıp anlayacağı yazılar koymak yerine çan sesleri konmasını gerektiriyordu. Süreyi görsel olarak göstermek için saatlere kadranı ilk olarak kullanan ve 1344’te 24 dilimlik saati yapan Dondi’dir.
(Zemberek, saat yapımcılığında ve mekanik makinelerin yapımında kullanılan, bir merkezden hareketle kendi üzerine sarılan çelik uzun şeritten oluşan bir çeşit yaydır. Kinetik enerjiyi depolamak için önceki yüzyıllarda kullanılan tek araçtı.)
 
     Sarkac
Saat gelişiminde atılan başka bir büyük adım da sarkacın bulunmasıdır. Kilisede papazı dinlerken kürsünün üzerinde sallanan lambanın salınım zamanının sabit olduğunu farkeden Galileo, sarkacın salınım periyodunun, ağırlığına ya da genişliğine değil, uzunluğuna bağlı olduğunu bulmuştur. Galileo, ölümüne yakın, sarkaçla çalışan bir saat tasarlasa da bunu gerçekleştirememiştir. İlk çalışan sarkaçlı saati 1656’da, Galileo’nun ölümünden 14 yıl sonra, Alman astronom Christian Huygens yapmıştır. Huygens’in saati önceleri günde bir dakikadan az hata veriyordu. İlk olarak sağlanan bu hassaslığı, Huygens çalışmalarıyla hatayı günde 10 saniyeye düşürerek, artırmıştır. Sarkacın bulunmasıyla ilk defa saatlere dakika ve saniye kolları eklenmiştir.
Sarkaç bir ipin bir ucuna rahatlıkla sallanabilecek şekilde bağlanılan bir kütle ile oluşturulan düzenektir. Duzenek yerçekim kuvveti yuzunden denge konumunu muhafaza etmeye meyillidir. Kutle denge konumundan alindiginda yercekimi kuvveti tarafindan denge noktasina getirilmek uzere hizlandirilacaktir ve bu da denge noktasi etrafinda bir salınıma yol acar.
Sarkacin bu duzgun salinim hareketi bunun zaman olcmek icin kullanilabilmesini saglar ve sarkaçlı saatler bu ilkeye gore calisir.
Fransız fizikci Foucault, Foucault sarkacı adi ile anilan hayalî bir sarkac yardimi ile dunyanin kendi ekseni etrafinda dondugunun kanitlanabilecegini ongormustur. Daha sonra da oldukca buyuk bir sarkac yardimi ile ilk kez dunyanin kendi ekseni etrafinda dondugunu gozler onune sermistir.
En yaygın kullanım alanı sarkaçlı saattir. 2 saniye periyodlu bir sarkaç, her bir salınım bir saniyeye karşılık geldiğinden, saniye sarkacı olarak adlandırılır. Sarkaçlı saatler sürtünmeden dolayı hassas değildirler. Sarkaçlar, müzik alanında metronom olarak kullanılır. Sarkaç bir matematik aleti olarak ilk defa Isaac Newton tarafından kullanılmıştır.
Periyod denklemindeki g'nin (yerçekimi ivmesi) var olması nedeniyle dünya üzerinde değişik noktalarda belirli bir sarkacın frekansı farklı olur. Dünya üzerindeki değişik noktalarda yerçekimi ivmesi %0,5'lere kadar değişir. Dolayısıyla, mesela Glasgow, İskoçya'da (g = 9.815 63 m/s²) bulunan hassas bir sarkaçlı saatin, Kahire, Mısır'a (g = 9.793 17 m/s²) getirildiğinde doğru ölçüm yapması için sarkaç boyunun %0,23 oranında kısaltılması gerekir.
Sarkaç bu özelliği sayesinde Dünya yüzeyinde herhangi bir noktadaki yerçekimini ölçmede (gravimetri) kullanılabilir. Unutulmamalıdır ki g = 9.8 m/s² değeri yerleşime göre değişen bir hassasiyet gerekmediği durumlarda sabit kabul edilebilir bir değerdir.
Sarkaç havadayken atmosferik ve mekanik sürüklenmeden etkilenir. drag. Ancak bu etkilerin telafi edilebileceği biliniyor. Atmosferik sürüklenme sıcaklık, nem oranı, havanın yogunluğu ve barometrik basınçtan etkilenebilir. Kesin zamanlamanın kullanılabilmesi için atmosferik gözlemelerle geliştirilmiş sarkaç odanın sıcaklık ve tahliyesinin kontrol altında tutulması gerekir.Yüksek dönme momenti atalet hakkında onun dönüşünü, her ikisi de yavaş salınım üretir, biraz daha hızlı olan sarkaç atmosferik sürüklenmeden daha az etkilenecektir.
Basit sarkaç günün her saatlerinde ortam(oda)sıcaklığından etkilenir,Sarkacı tutan malzemede ısıl gelişmeden etkilenir dolayısıyla sarkaca da etki eder. Bu değişiklik bazen minimize edilebilirken sarkaç için özel olarak kullanılan malzemeler çubuktaki küçük bir değişiklik sıcaklıkla birlikte daha karmaşık bir hal alır [ızgara Sarkacı], Bazen görünüşte Banjo benzeyen sarkaca Banjo Sarkacı denir.

     Cep Saati
1670’lerin ortalarında Huygens’in balans yayını geliştirmesi taşınabilir saatlerin gerçek bir cep saati haline getirilebilmesini sağlamıştır. Yay mekanizmasının bulunması, zamanın hem karada hem de denizde aynı doğrulukta ölçülebilmesini sağlamıştır. Balans yayının geliştirilmesi ile gittikçe küçülen saatler cepte ya da kolda taşınabilmeye başlamış, ilk ucuz cep saatleri ABD’de üretilmiştir.
 
     Kol Saatleri
İlk kol saati 1868’de yapıldı. Alman denizcilere 1880’de kol saati dağıtıldı. Kol saatleri  1890’larda ise ciddi olarak var olmaya başladı. Başlangıçta sadece kadınların kullandığı kol saatleri, I. Dünya Savaşı sırasında erkekler arasında da yaygınlaşmıştır. Zamanı karada ve denizde aynı olarak ölçebilen bu yeni saatlerle zaman birimlerinin hassaslığı sorgulanmaya başlanmıştır. Bir saniyenin uzunluğu neydi? Basit bir hesapla saniye dakikanın 1/60’ı, dakika saatin 1/60’ı ve saat te günün 24’te biri olduğu için bir saniye ortalama güneş gününün 86 400’de biri olarak ortaya çıkar. 1820’de zaman aralıkları bu hesaba göre standardize edilmiştir.
Tanınmış saatçi Cartier,  1904’te Brezilyalı pilot Santos’un uçarken kullanması için bir kol saati üretti. Santos Kol Saati piyasada çok ilgi gördü. Birinci Dünya Savaşı sırasında askerlere kol saati dağıtıldı. Kol saatleri  1923’te boyutları küçülünce halk arasında popüler oldu.

     Atom Saati ve Elektronik, Quartz Saatler
     Atom saati, atomların rezonans frekanslarını sayarak zamanı ölçen bir saat çeşididir. 3 milyon yılda 1 saniye hata yapmalarının ihtimali sadece %22,522'dir. İlk atom saatleri, sayım ekipmanları eklenmiş Maser'lerdir. Bugünün en iyi atom saatleri, soğuk atomlar ve atomik çeşmelerle çalışan, ileri fizik ürünü aletlerdir.Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü, kullanılan Maser'lerin hata payı olan günlük 10^-9 saniyelik sapmayla çalışan saatler kullanırlar. Atom saatleri devamlı ve istikrarlı bir zaman ölçümü standardı olan Uluslararası Atomik Zamanı (International Atomic Time, IAT) oluştururlar. Diğer ölçümler için, TAI'den elde edilen ancak gece ve gündüzün geçişiyle senkronize edilen Koordine Evrensel Zaman (Coordinated Universal Time, CUT) kullanılır.
İlk atom saati 1949'da ABD Ulusal Standartlar Bürosu'nda (U.S National Bureau of Standards, NBS) yapıldı. İlk isabetli atom saatiyse, sezyum-133 atomunun rezonansı ölçümüyle 1955 yılında İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda, Louis Essen tarafından yapıldı. Ağustos 2004'te NIST bilim adamları, bilgisayar çipi ölçeğinde ilk atom saatini tanıttılar. Modern radyo saatleri atom saatlerini referans alırlar, ancak radyo saatleri ikincil ekipmanlar oldukları için atom saatlerindeki kesinlikten yoksundurlar. Bu yüzden yüksek kesinlik gerektiren bilimsel uygulamalarda kullanılmazlar. 2005 yılında atom saati biraz daha geliştirildi.

     Quartzpiezoelektrik bir malzemedir. Bunun anlamı, mekanik etki halinde elekrik sinyal üretmesidir. Aksine, bunlara voltaj uygulandığında, örneğin bir pilden akım verildiğinde ses çıkarmaktadırlar. Pierre Curie ve kardeşi Jacques tarafından 1880 yılında icat edilmiştir. 1920'lerin başında, W.G. Cady elastik özellikleri ve mekanik dayanıklılıkları dolayısıyla Quartz kristallerinin çok düzenli işleyişe sahip rezonatörler yapmakta da kullanılabileceğini fark etti. W.G Cady ayrıca bu kristallerin farklı şekillerde kesilerek neredeyse her frekansta işleyen rezonatörler yapılabileceğini ve bunların sıcaklık değişse dahi stabil çalışabileceğini de bulmuştur. Bunların zaman standardı olarak kullanılmasını ilk Warren Marrison başlatmıştır, kendisi 1927 yılı itibariyle ilk Quartz saati icat etmiştir. Juergen Staudte 1970lerin başında saatlerde kullanılan Quartz kristallerin seri üretimine imkan tanıyan tekniği geliştirmiştir.

     Quartz Mekanizma Elektronik Saatlerde bulunan ve akım verildiğinde osilasyon üretebilen bir aygıttır. Bir pil yahut kapasitör saatin çalışması için gereken gücü temin eder. Genellikle Quartz mekanizmalar mekanik saat mekanizmalarından daha yüksek hassasiyete sahiptir.
 
     Aşağı yukarı saatin gelişimine göre bir dizilim şu şekilde özetlenebilir.
Güneş Saati
Su Saati
Kum Saati
Mum Saati
Büyük Mekanik Düzenekli Ses ile Zamanı Bildiren Hassas Olmayan Saatler
Maşalı Saatler
Kule Saatler
Zemberekli Saatler
Sarkaçlı Saatler
Balanslı Saatler
Cep Saatleri
Kol Saatleri
Quartz Kol Saatleri
Atom Saatleri
Dijital Saatler
Şeklinde özet bir sıralama ile zaman içinde zamanın ölçülmesi için gelişmeyi ifade edebiliriz. 

     

22.1.2013