”Mitä kello on?”
Herätkää!-lehden Saksan liittotasavallan -kirjeenvaihtajalta
”MITÄ kello on?” Vastaus kuului: ”Täsmälleen 8.30.” ”Kiitos, kelloni pysähtyi, ja minun täytyy ehtiä junaan.”
Tällaista tietoisuutta tarkasta ajasta pidetään nykyään itsestään selvänä. Mutta ihmisen historiassa oli pitkä ajanjakso, jolloin huoli sekunneista ja minuuteista, jopa tunneistakin, oli tuntematon. Lopulta pyrittiin kuitenkin mittaamaan lyhyitäkin aikavälejä.
Aurinkokello oli epäilemättä ensimmäinen ihmisen tekemä ajanmittausväline. Eräs sanonta ilmaisee hyvin sen suurimman haitan: ”Tee kuten aurinkokello. Huomioi vain aurinkoiset päivät.” Tarvittiin luotettavampi ajannäyttäjä, jonka toiminta ei riippuisi kirkkaasta säästä. Vesikello, jota kutsuttiin myöhemmin klepsydraksi, täytti tämän tarpeen. Veden virratessa astiasta pienen aukon kautta säiliöön aika voitiin lukea säiliössä hitaasti kohoavan veden pinnasta.
Hiekkakello eli tiimalasi toimi samalla periaatteella. Sitä käytetään yhä silloin tällöin mittaamaan kananmunien keittoaikaa. Sen jälkeen oli öljykello. Öljy oli lampun polttoaineena, ja aikaa voitiin mitata sen mukaan, kuinka paljon öljyä oli kulunut.
Sekä hiekka- että öljykelloilla oli rajoituksensa. Ne eivät ensinnäkään toimineet kunnolla, kun niitä siirrettiin paikasta toiseen. Ihmiset alkoivat ajan mittaan huomata, että tarvitaan siirrettävää kelloa, joka mittaisi jatkuvasti aikaa. Tämä mahdollistui vasta, kun keksittiin rataskello, seuraava vaihe ajan mittauksen kehityksessä.
Rataskello
Suuret rataskellot mainitaan Danten 1200-luvulla kirjoittamassa Jumalaisessa näytelmässä. Näitä kelloja käytettiin laajalti 1300-luvulla. Ensimmäiset siirrettävät kellot voidaan lukea saksalaisen Nürnbergissä asuneen mekaanikon Peter Henleinin ansioksi. Hän kehitti ensimmäisen taskukellon vuoden 1500 paikkeilla. Se kävi 40 tuntia ja löi joka tunti.
Sen jälkeen on tehty monia parannuksia. Luotettavuus ja tarkkuus on kehitetty huippuunsa, painoa on vähennetty ja massatuotanto on otettu käyttöön. Sen ansiosta kello on tullut yleismaailmalliseen käyttöön.
Mutta kuinka tarkka rataskello voi oikeastaan olla? Iskut, lämpötilan vaihtelut ja kellon asennosta ja käyntiliikkeen vaihteluista johtuvat virheet haittaavat tarkkuutta. Sellaista rataskelloa, jonka virhe on vain 0,6 sekuntia vuorokaudessa lämpötilan vaihtelun ollessa yksi aste, pidetään erittäin tarkkana.
Tarkemmat ajannäyttäjät
Nykyajan korkeatasoinen mekanisoituminen, automaatio ja tieteellinen tutkimus vaativat kuitenkin tarkempaa ajanmittauslaitetta. Kvartsikidekellon kehittäminen oli ensimmäinen todellinen läpimurto tällä alalla. Se esiteltiin maailmalle vuonna 1934. Kvartsikidekello oli kymmenkunta kertaa tarkkuusheilurikelloa tarkempi.
Kuinka se toimii? Järjestelmien erilaisuudesta huolimatta perustekijät ovat aina samat. Kvartsikiteen värähtely määrää virtajaksojen taajuuden. Tämä virta voidaan vahvistaa ja hidastaa taajuuden jakajalla, ja mekaanisen rattaiston avulla saadaan näyttö kellotauluun. Sanokaamme, että kvartsikiteen värähtelytaajuus on esimerkiksi yksi megahertsi (miljoona jaksoa sekunnissa). Se merkitsisi sitä, että se värähtelee miljoona kertaa sekunnissa. Nämä kvartsikiteen sähköiset värähtelyt on mahdollista saada näkymään oskillografilla.
Olet epäilemättä tutustunut seinä- tai rannekellon mekanismiin ja saattanut panna merkille liipottimen nopean liikkeen, joka muutetaan sekuntiosoittimen hitaammaksi liikkeeksi. Tämä pienentäminen toteutetaan mekaanisesti. Mutta kvartsikellossa se tapahtuu sähköisesti. Taajuus jaetaan asteittain, kunnes se voi käyttää synkroni- eli tahtimoottoria, joka on yhdistetty kellotauluun johtavaan rattaistoon, tai kunnes se voi näyttää aikaa sähköisen numeronäytön avulla. Tällä tavalla on teoreettisesti mahdollista pienentää virhe 0,0001 sekuntiin vuorokaudessa – ainoastaan yhteen sekuntiin 10 vuodessa. Kvartsi alkaa kuitenkin vanhetessaan värähdellä nopeammin vaikuttaen siten kvartsikidekellon tarkkuuteen.
Vieläkin tarkempi ajannäyttäjä on siksi olennaisen tärkeä tietyntyyppisessä tieteellisessä tutkimuksessa. Atomikello sopii tähän tehtävään. Tällainen kello mittaa molekyylien tai atomien säteilemän tai itseensä imemän valon taajuuden. On atomikelloja, joiden virheeksi otaksutaan sekunti 1000 vuodessa tai jopa sekunti 100000 vuodessa.
Mutta pysähtykäämme hetkeksi. Tarvitseeko ihmisen huolestua sekunnin miljoonasosasta, ellei hän työskentele laboratoriossa tai jossakin tieteellisessä laitoksessa? Ollessaan lomalla tai nauttiessaan jonkin tekemisestä ihmisillä on usein taipumus unohtaa ajan kuluminen tykkänään. Kukapa haluaisi tietää mitä kello on katsellessaan mahtavaa auringonlaskua? Niinpä olosuhteet ratkaisevat, onko kysymys ”Mitä kello on?” sopiva vai väärään aikaan tehty.