Orologio

thumb|150px|Orologio d'epoca

thumb|150px|Orologio da polso

L'orologio è uno strumento di indicazione dell'ora e, in senso più generale, di misurazione del trascorrere del tempo. È costituito essenzialmente da un motore, da un sistema di trasmissione e di controllo dell'energia nonché da un vero e proprio indicatore del tempo: il quadrante.

Dagli antichi orologi a pendolo ai moderni modelli a energia solare, in molte epoche l'orologio ha travalicato il significato per il quale è stato ideato - quello di registrare appunto il passare del tempo - finendo per diventare un vero status symbol, decodificatore degli usi e costumi di popoli differenti e di differenti generazioni.

Indice

1 Storia dell'orologio 2 L'orologeria artistica 3 Il quadrante analogico 4 Il quadrante digitale 5 La suoneria 6 Le complicazioni 7 Voci correlate 8 Collegamenti esterni

Storia dell'orologio

L'esigenza di misurare il trascorrere del tempo era sentita fin dall'antichità. Il più semplice strumento realizzabile è stato la meridiana, costituita al minimo da un palo infisso nel terreno, il cui uso è documentato in Cina a partire dal III millennio AC. Il complesso di Stonehenge è ritenuto un dispositivo astronomico per la determinazione del momento degli equinozi. Il Meccanismo di Antikytera è forse un altro antico esempio di sistema per il calcolo del tempo astronomico.

Lo svantaggio principale della meridiana è quello di non funzionare di notte o nelle giornate nuvolose. Per questo motivo furono sviluppati orologi alternativi, basati sul progredire regolare di eventi. La clessidra per esempio è un semplice dispositivo basato sulla regolare fuoriuscita di acqua da un contenitore forato.
Vitruvio ha documentato l'uso di clessidre da parte degli Egizi. Nel III secolo AC in Grecia furono sviluppate clessidre più precise in cui acqua o sabbia fluiva tra due contenitori collegati. Furono create clessidre dotate di un sistema meccanico di indicazione dell'ora. Le clessidre erano usate per scandire la durata di gare, giochi e turni di guardia.
Altri tipi di orologi erano quelli a candela, basati sul progressivo consumo di una candela accesa o sulla diminuzione del livello di combustibile in una lampada ad olio.

Nel secolo IX furono creati i primi semplici e poco precisi orologi meccanici. In un documento francese del 1176 è citato per la prima volta il termine horologe, composto dalle parole greche hora, ora e legein, dal significato di dire.
Nel secolo XIII erano in uso presso monasteri del nord Italia orologi meccanici in grado di svegliare i monaci ed annunciare i diversi momenti della preghiera. Erano anche chiamati svegliatori.

I più antichi orologi da tavolo ancora esistenti risalgono alla metà del secolo XVI, provenienti dalle città di Norimberga e Augusta. I quadranti di questi orologi hanno una sola lancetta: l'intervallo tra la tacche di due ore è diviso in quattro parti, in modo che si possa stimare l'ora con una approssimazione di un quarto d'ora.

Una grande innovazione e miglioramento in precisione si è avuto con l'invenzione dell'orologio a pendolo, da parte di Christiaan Huygens nel 1657. Egli calcolò che un pendolo della lunghezza di 99,38 cm doveva oscillare con un periodo di un secondo esatto e progettò il primo meccanismo funzionante.
Nel 1670 l'orologiaio inglese William Clement inventò il meccanismo di scappamento ad àncora, migliore dello scappamento a corona di Huygens. Lo scappamento è il meccanismo che trasforma il moto alternato del pendolo in moto rotatorio di un ingranaggio. Entro una generazione furono aggiunte anche le lancette dei minuti e dei secondi.
La novità portata dal pendolo attrasse l'attenzione degli artisti, che hanno dato vita ad una proliferazione di stili di orologi. Fu creata la pendola, costituita da un alto mobile con ospitati i meccanismi dell'orologio ed il pendolo a vista. L'idea è attribuita a William Clement, il già citato inventore dello scappamento ad àncora. Si iniziò ad impiegare in questo periodo il legno per costruire gli elaborati contenitori degli orologi.

Nel 1675 Huygens elaborò il sistema a bilancere. Un volano può ruotare intorno al suo asse, ma è vincolato da una molla di torsione. Dapprima il bilanciere ruota in un senso fino ad essere fermato dalla tensione della molla, che successivamente spinge il volano a ruotare in senso opposto fino a caricare la molla nell'altro senso. Il fenomeno si ripete con regolarità.
Il principale vantaggio di questo sistema è di potere funzionare in qualunque posizione e anche in movimento.
I primi orologi di questo tipo da taschino furono prodotti a partire dal secolo XV. Lo stesso meccanismo è usato nei moderni orologi da polso meccanici, inventati agli inizi del secolo XIX.

Nel 1714 il governo britannico istituì un premio in denaro (da 10.000 a 20.000 sterline a seconda della precisione raggiunta) per chi inventasse un metodo sufficientemente preciso ed adatto per l'uso a bordo di una nave, per determinare la longitudine locale, il Longitude prize.
La determinazione delle coordinate locali di importanza fondamentale nella navigazione in mare aperto. La latitudine può essere facilmente determinata, ma per calcolare la longitudine è necessario conoscere l'ora esatta. Questo può essere determinata con osservazioni astronomiche oppure portando con se un orologio sincronizzato prima della partenza. Gli orologi esistenti nel '700 erano disturbati o messi fuori uso dalle oscillazioni delle navi, per questo il governo inglese promosse lo studio di sistemi alternativo.
Sebbene la maggior parte delle proposte si basasse su tecniche astronomiche, l'orologiaio John Harrison risolse il problema costruendo in sette anni di lavoro un orologio adatto allo scopo. La commissione governativa però non ritenne del tutto affidabile un sistema che prescindesse dall'osservazione astronomica ed accordò ad Harrison solo parte del premio in palio.

Una nuova importante svolta dopo l'introduzione del pendolo si ebbe nel 1928, con l'invenzione dell'orologio al quarzo, che basa il calcolo del tempo sulle regolari vibrazioni meccaniche prodotte da un cristallo di quarzo. L'incremento di precisione fu notevole, ma i primi apparecchi erano ingombranti ed utilizzabili sono in laboratorio. Fu a partire dai primi anni '60 che l'evoluzione dell'elettronica permise di costruire i primi orologi da polso al quarzo. Nello stesso periodo esistevano anche orologi da polso a bilanciere con alimentazione elettrica e (controllati a transistor) e gli orologi Bulova a diapason, basati sulle oscillazioni di un elemento risonante in acciaio.
Nel 1971 venne messo in commercio il primo orologio da polso con display a sette segmenti a LED, il Pulsar della Hamilton Watch Company. Dopo secoli di quadranti a lancette iniziò una nuova era, culminata poco dopo con l'invenzione dei display LCD, attualmente di largo utilizzo.

L'orologeria artistica

L'orologio, in quanto oggetto d'uso comune, ha assunto spesso una importante valenza artistica e simbolica. Fin dagli inizi dell'orologeria le casse erano più o meno riccamente decorate, e a volte lo era anche l'interno, per esaltare il fascino della meccanica di precisione. Gli orologi da tavolo potevano essere contenuti in materiali preziosi, oro, argento, bronzo, cofanetti laccati e intarsiati, mentre le pendole erano racchiuse in raffinati mobili in legno decorato, con una vetrata che metteva in evidenza il moto del pendolo. Anche gli orologi da torre non erano da meno. Un esempio formidabile è il famoso orologio di piazza san Marco a Venezia, costruito a partire dal 1493 per opera di Gianpaolo Rainieri e Giancarlo Rainieri. Al rintocco delle ore, due statue meccaniche (chiamati Mori per il colore scuro dovuto al materiale) si inchinano alla Madonna e colpiscono le campane con un martello. Oltre all'ora indica anche informazioni astronomiche quali posizione dei pianeti, fasi lunari posizione del sole nello zodiaco. Pregevole è anche l'edificio che lo contiene e il raffinato quadrante, di 4,5 metri di diametro. Il meccanismo attuale deriva da restauri compiuti nel secolo XVIII.

In Germania sono famose per l'orologeria Augusta, Norimberga e la Sassonia. In questi luoghi furono fabbricati meccanismi incredibili, con piccole scene rappresentate da automi meccanici. Uno dei maestri tedeschi più noti è Johannes Beitelrock, prima metà del XVIII secolo.
In Francia nello stesso periodo abbiamo Jean-André Lepaute e Abraham-Louis Breguet.
In Italia abbiamo tra gli altri il trentino Bartolomeo Antonio Bertolla, di cui è conservato il laboratorio al Museo nazionale della scienza e della tecnologia "Leonardo da Vinci" di Milano.
Importante fino al 1700 è anche l'orologeria inglese.
Diversi nomi di famiglie di orologiai sono rimasti nei marchi di famose case di orologeria attuali.

Attualmente all'orologeria è immediatamente associata la svizzera, sede di molte grandi marche e principale esportatore di orologi di qualità. Questa nazione ha saputo infatti investire nella produzione di orologio artigianali pregiati, ma ha anche creato un mercato alternativo con la Swatch, rapidamente divenuta uno status symbol.

Il quadrante analogico

Nei sistemi di visualizzazione arcaici, l'elemento funzionale era anche visualizzatore della grandezza misurata. per esempio l'accorciamento della lunghezza di una candela è indice diretto del tempo trascorso. L'informazione visualizzata è ottenuta per analogia con l'informazione prodotta dal fenomeno fisico, da cui il termine analogico.
Nelle meridiane si inizia ad avere il concetto di quadrante, ovvero un pannello attrezzato per evidenziare la lettura dell'ora.
Con l'avvento degli orologi meccanici, già a partire sia le clessidre ad acqua con galleggiante ed indicatore fino all'orologio a pendolo, diviene naturale l'impiego del quadrante a lancette. Nella versione più nota, due o più indicatori, in genere di forma affusolata/allungata, ruotano sopra una scala in cui sono incise le indicazioni di ora, minuti e secondi. Gli assi delle lancette sono in genere coassiali, ma non sempre. Nei cronografi da polso esistono spesso quadranti minori all'interno del quadrante principale.
Esistono o sono esistiti sistemi a lancette diversi da quello abituale. Nei primi orologi era impiegata una singola lancetta ed le frazioni di ora potevano essere dedotte dalla posizione dell'indicatore tra due tacche di ore consecutive. In altri orologi vengono utilizzate lancette la cui estremità non ruota circolarmente ma si sposta avanti ed indietro lungo un arco.
Alcuni modelli di orologi adatti per persone non-vedenti hanno il coperchio del quadrante apribile in modo che la lettura dell'ora possa essere effettuala al tatto.

Il quadrante digitale

Sono di tipo digitale tutte quelle modalità di visualizzazione dell'ora che avvengono per valori discreti. Mentre le lancette avanzano impercettibilmente senza soluzione di continuità, un orologio digitale mostra un orario preciso e ad un certo momento passa di scatto al valore successivo. Questo metodo è perfettamente adatto agli orologi in cui la generazione del segnale temporale è già digitale, come per esempio negli orologi al quarzo.
In questa categoria rientra una varietà molto eterogenea di tecniche, in genere è mostrato direttamente l'orario sotto forma di cifre, ma esistono alternative anche molto fantasiose. Inoltre in alcuni casi l'orario non è visualizzano direttamente all'utente, ma viene trasmesso in forma digitale ad un microprocessore. È il caso degli orologi integrati nei computer, nei videoregistratori ed altri apparecchi elettronici di consumo.

I principali sistemi di visualizzazione digitale diretta sono:

• A pannelli mobili: alcune serie di pannelli (almeno due serie per le ore e due per i minuti) riportano incise le cifre da zero a nove. I pannelli possono essere grandi da pochi centimetri a molte decine di centimetri. Un sistema, in genere un rullo su cui sono incernierati, provvede a fare cadere il pannello della decade corretta al momento necessario attraversa una catena di [[ingranaggio|ingranaggi. Per esempio la decade delle unità di minuto cambia ogni minuti, la decade delle decine ogni dieci minuti e così via. Il moto può essere fornito da qualunque meccanismo di orologio ma in genere è impiegato un motore elettrico. Il motore può anche essere di tipo sincrono alimentato dalla rete elettrica a 50 Hz, che fornisce la base del tempo (non eccessivamente precisa). Questo sistema è ancora impiegato nei tabelloni degli aeroporti per indicare la situazione dei voli.

• Display a led a sette segmenti: con l'uso di soli sette diodi LED sagomati a forma di barra e disposti a formare la figura di un 8, è possibile, accendendo in opportune combinazioni i singoli elementi, rappresentare qualunque cifra tra zero e nove (Display a sette segmenti). Utilizzando almeno quattro di questi display, controllati da contatori elettronici o un microprocessore, è possibile mostrare l'ora. Nei modelli di maggiori dimensioni ciascun segmento può essere realizzato con diversi singoli LED allineati. I LED possono inoltre essere di vari colori: i primi erano rossi, successivamente gialli, verdi e blu. Apponendo una lente di fronte alla serie di display LED, è possibile proiettare l'immagine luminosa su una parete. Il problema principale di questa tecnica è l'elevato consumo di corrente, che ne limita l'uso ove l'orologio sia alimentato dalla rete elettrica. I primissimi modelli di orologio al quarzo da polso utilizzavano display LED che dovevano essere accesi premendo un pulsante.

• Display LCD: il display a cristalli liquidi è il sistema di visualizzazione ormai ubiquitario negli orologio digitali da polso e a batteria in generale, in quanto il suo principale vantaggio è il ridottissimo consumo di energia elettrica. Questo display non emette luce, per cui per essere visibile di notte è normalmente dotato di un sistema di retroilluminazione accendibile su richiesta.

Altre tecniche di presentazione meno comuni e curiose, ma sempre digitali, sono:

• Caduta di sfere: esiste un curioso orologio costituito da un elaborato percorso lungo il quale cadono alcune sfere metalliche, rilasciate regolarmente ogni minuto da un motore elettrico. Una serie di meccanismi mossi dalla sola energia potenziale delle sfere provvede a generare i riporti ed agisce come un contatore di minuti ed ore. [1]

• Orologio a LED con indicazione binaria: è un gadget indubbiamente adatto per i geek. Una matrice di LED mostra le cifre corrispondenti ad ore e minuti in codice binario. [2]

• Lettura vocale dell'ora: particolari orologi digitali da polso o da tavolo possono pronunciare con voce sintetica l'orario. Questo può essere utile per i non vedenti.

La suoneria

Negli orologi meccanici, attraverso particolari sistemi di ingranaggi è possibile ottenere l'attivazione di un sistema di segnalazione sonora delle ore o intervalli significativi. Questo avviene per esempio negli orologi a cucù, negli orologi da torre dei campanili e torri civiche (ormai però sostituiti da sistemi elettronici) e nelle sveglie meccaniche da comodino.

Il meccanismo di base è una sistema di ruote in cui sono praticate delle tacche di larghezza proporzionale al numero di rintocchi che devono essere suonati. La regolarizzazione approssimativa della velocità del sistema è svolta in genere da una ruota a palette frenata dall'attrito dell'aria, che agisce anche da blocco della suoneria per mezzo di un perno che si interpone tra le pale.
Il sistema, che trae energia da una molla o da un peso, agisce quindi colpendo ripetutamente un campanello o una campana, oppure soffiando aria per mezzo di mantici attraverso ance o organi a canne, oppure facendo ruotare la ruota dentata di un organetto meccanico.

Nei modelli più elaborati, oltre agli effetti acustici vengono rappresentate anche scene in movimento, come un uccello che fuoriesce da uno sportello, oppure animali o personaggi animati.
Furono ideati i meccanismi più stravaganti, tra cui uno che allo scoccare di un'ora prefissata sparava un colpo di pistola a salve.

In alcuni esemplari a cavallo tra l'era degli orologi meccanici e l'introduzione degli elettrici, il computo del tempo era svolto meccanicamente, mentre la suoneria era elettromeccanica, attivata attraverso un interruttore azionato da una ruota a camma.

Attualmente, negli orologi al quarzo, la suoneria è generata elettronicamente dal microprocessore attraverso un trasduttore piezoelettrico, oppure vengono attivati circuiti ausiliari quali un ricevitore radio.

Le complicazioni

Gli orologiai chiamano complicazioni tutti i meccanismi che vanno oltre la visualizzazione dell'ora. Includono quindi i calendari, le fasi lunari e le funzioni di cronografo. Un orologio che comprende queste funzioni supplementari è detto orologio complicato.

Voci correlate

• Meridiana
• Clessidra
• Orologio a pendolo
• Orologio da polso
• Orologio da tasca
• Orologio atomico
• Orologio al quarzo
• Orologio radiocontrollato
• Cronometro
• Tempo Universale Coordinato
• Network time protocol

Collegamenti esterni

Glossario di orologeria

See also: Orologio, 1176, 1493, 1657, 1670, 1675, 1700, 1714, 1928