الفلك

كم كانت سنة الأرض المبكرة؟

كم كانت سنة الأرض المبكرة؟

كم من الوقت تقريبًا استغرقت الأرض المبكرة من 4.5 إلى مليار سنة لإكمال ثورة واحدة حول الشمس؟

(أعلم أن الأرض كانت تدور بشكل أسرع ، لذا لن يستغرق اليوم سوى 2-3 ساعات ، لذلك أود الحصول على إجابة من حيث أيام الأرض الحالية لفهم أفضل - إن أمكن).

(لقد خرجت من هذا السؤال في Google ولم أجد إجابة.)


هناك نوعان من المكونات التي يجب أخذها في الاعتبار لهذا السؤال

  • معدل دوران الأرض على نفسه
  • فترة الدوران حول الشمس

كان اليوم في ذلك الوقت أقصر من يوم الأرض اليوم. كانت الأرض تدور بشكل أسرع في الماضي ، لكن فترة دورانها حول الشمس لم تتغير كثيرًا بسبب قانون كبلر.

لا أستطيع أن أقول كيف كان الأمر قبل 5 مليارات سنة (على أي حال ، هل كان للأرض شيء يمكنك تسميته بـ سطح - المظهر الخارجي لتتبع اليوم من ذلك الوقت؟) ، ولكن يمكنك العثور على بيانات مستمدة من تحليل الأحافير لآخر مليار سنة ، على سبيل المثال هنا من SpaceMath التابع لناسا ، حول كم كان اليوم في ذلك الوقت - أدرك الآن أن الأرقام أدناه تفترض أن فترة دوران الأرض حول الشمس (حوالي 8766 ساعة) ظلت ثابتة خلال هذه الفترة الزمنية. هذا الافتراض خاطئ كما هو موضح هنا - مع الإشارة إلى أنه "كان قريبًا من قيمته الحالية خلال آخر 2-3 مليار سنة" ، لذا فإن الأرقام أدناه تقريبية

فترةالعمر (بالسنوات)* أيام / سنة* ساعات / يومنسبة
تيار036524.01.000
العصر الطباشيري العلوي70 مليون37023.70.988
الترياسي العلوي220 مليون37223.50.979
بنسلفانيا290 مليون38322.90.954
ميسيسيبي340 مليونا39822.00.917
الديفونية العليا380 مليون39922.00.917
العصر الديفوني الأوسط395 مليونا40521.60.900
الديفونية السفلى410 مليون41021.40.892
السيلوري العلوي420 مليون40021.90.913
وسط السيلوريان430 مليون41321.20.883
السيلوري السفلي440 مليون42120.80.867
أوردوفيشي العلوي450 مليون41421.20.883
الكمبري الأوسط510 مليون42420.70.863
إدياكارين600 مليون41721.00.875
المبردة900 مليون48618.00.750

من الذي سأقحمه تقريبًا: 600 أيام دوران الأرض الذاتي لكل عام دوران كامل حول الشمس منذ 2 مليار سنة

يحرر

نقول هنا أن الأرض كانت تدور بشكل أسرع في الماضي:

تكشف الدراسات التفصيلية للأصداف الأحفورية والرواسب المتشابكة في بعض الأحجار الرملية عن طول اليوم المختلف كثيرًا في العصور الماضية! تتبع هذه العصابات في الترسيب ونمو القشرة الشهر القمري ولها نطاقات فردية تمثل عدد الأيام في الشهر القمري.

من خلال حساب عدد النطاقات ، يمكن للجيولوجيين تحديد عدد الأيام في السنة ، ومن هذا العدد عدد الساعات في اليوم التي نمت فيها القشرة ، أو تم وضع الرواسب. يوضح الجدول أعلاه نتائج إحدى هذه الدراسات.


كم عمر الأرض؟

لا يمتلك كوكب الأرض شهادة ميلاد لتسجيل تكوينه ، مما يعني أن العلماء أمضوا مئات السنين يكافحون لتحديد عمر الكوكب. إذن ، كم عمر الأرض؟

من خلال تحديد تاريخ الصخور في القشرة الأرضية المتغيرة باستمرار ، وكذلك الصخور في جيران الأرض ، مثل القمر والنيازك الزائرة ، قدر العلماء أن عمر الأرض 4.54 مليار سنة ، مع نطاق خطأ يبلغ 50 مليون سنة.


ربما يكون الفوسفور هو السبب في نشوء الحياة المبكرة للأرض عن طريق البرق

قد يكون الفوسفور ، وهو مكون حاسم للحياة الأولى على الأرض ، قد تم تشكيله بواسطة البرق (في الصورة).

شارك هذا:

قد يكون أحد المكونات الرئيسية للحياة التي يُعتقد أن النيازك يتم توصيلها إلى الأرض قد تم صنعه منزليًا بعد كل شيء.

يُعتقد أن الفسفور الذي استخدم في بناء أول جزيئات DNA و RNA قد أتى من معدن يسمى schreibersite ، والذي يوجد عادةً في النيازك (SN: 9/7/04). لكن تحليلًا جديدًا للمعادن التي تكونت بواسطة صاعقة يلمح إلى أن البرق ربما يكون قد أنتج ما يكفي من الشريبيرسي في بداية الأرض للمساعدة في بدء الحياة ، حسبما أفاد باحثون على الإنترنت في 16 مارس / آذار في اتصالات الطبيعة.

وهذا يعني أن "ظهور الحياة لا يرتبط بالضرورة بتأثيرات النيزك" ، كما تقول ساندرا بيازولو ، عالمة الجيولوجيا بجامعة ليدز في إنجلترا. يمكن لمصدر الفوسفور الذي يغذيه الطقس أن يوسع نافذة الفرصة للحياة كما نعرفها للنشوء على كواكب شبيهة بالأرض في جميع أنحاء الكون.

قام Piazolo وزملاؤه بتحليل قطعة كبيرة من مادة زجاجية تسمى fulgurite ، والتي تشكلت عندما ضرب البرق الأرض في إلينوي في عام 2016 (SN: 2/14/07). من خلال إطلاق أشعة الليزر والأشعة السينية والإلكترونات على الفولجوريت ومراقبة كيفية تفاعل هذه الحزم مع المادة ، تمكن الباحثون من فحص تركيبتها. اكتشفوا أن الفولجوريت كان مرصعًا بحبات صغيرة من الشريبيرسيت ، والتي تشكل مجتمعة حوالي 100 جرام - أو حوالي 0.4 في المائة - من المادة المصنوعة من البرق.

اشترك للحصول على أحدث من أخبار العلوم

عناوين وملخصات من أحدث أخبار العلوم من المقالات ، يتم تسليمها إلى بريدك الوارد

باستخدام هذه الملاحظات ، جنبًا إلى جنب مع تقديرات أحوال الطقس في وقت مبكر من كوكب الأرض ، قام فريق بيازولو بحساب كمية الشريبيرسيت التي كان من الممكن أن تسببها الصواعق قبل مليارات السنين. حتى أن الفريق وضع في الاعتبار عوامل مثل الغلاف الجوي الغني بثاني أكسيد الكربون للأرض ، والذي كان من الممكن أن يتسبب في المزيد من العواصف الرعدية.

خلص الباحثون إلى أنه منذ حوالي 4.5 مليار إلى 3.5 مليار سنة ، كان من الممكن أن يكون البرق قد تسبب في تكوين 110 إلى 11000 كيلوجرام من المركبات المحتوية على الفوسفور كل عام لمساعدة بذور الحياة.

ما إذا كانت الصواعق أو النيازك هي المصدر الرئيسي للفوسفور لأشكال الحياة الأولى على الأرض ، فهذا يعتمد على وقت نشوء الحياة ، كما يقول ماثيو باسيك ، عالم الكيمياء الجيولوجية بجامعة جنوب فلوريدا في تامبا ولم يشارك في هذا العمل.

ربما بدأت الحياة على الأرض قبل 3.5 مليار سنة على الأقل ، ولكن من الصعب تحديد التاريخ بدقة أكبر من ذلك (SN: 1/24/14). منذ حوالي 3.5 مليار سنة ، ربما زودت النيازك بقدر ما يقرب من الفوسفور مثل الصواعق. ولكن منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، تعرضت الأرض للرشق بالعديد من النيازك لدرجة أن الصخور الفضائية كان من الممكن أن تنقل ما بين 100000 إلى 10 ملايين كيلوغرام من المركبات المحتوية على الفوسفور كل عام.

يقول باسيك: "إذا كانت الحياة أصغر سنًا بقليل ، فإن البرق مصدر رائع للفوسفور". "إذا كان أقدم ، فإن النيازك كانت مصدرًا أكثر وفرة."

أسئلة أو تعليقات على هذه المقالة؟ راسلنا على [email protected]

تظهر نسخة من هذه المقالة في عدد 10 أبريل 2021 من أخبار العلوم.

اقتباسات

ب. هيس ، س. بياولو وجي هارفي. ضربات البرق كميسر رئيسي لتقليل الفوسفور البريبيوتيك على الأرض في وقت مبكر. اتصالات الطبيعة. تم النشر على الإنترنت في 16 مارس 2021. دوى: 10.1038 / s41467-021-21849-2.

عن ماريا تممينغ

ماريا تممينغ هي مراسلة فريق العلوم الفيزيائية ، وتغطي كل شيء من الكيمياء إلى علوم الكمبيوتر وعلم الكونيات. حاصلة على درجة البكالوريوس في الفيزياء واللغة الإنجليزية ، وماجستير في الكتابة العلمية.


منذ 466 مليون سنة ، ساعد تأثير ضخم لكويكب في أن تكون الحياة على الأرض مثمرة ومضاعفة

منذ 466 مليون سنة ، كان هناك تأثير كبير جدًا لكويكب. ولكن ، على الرغم مما تفكر فيه ، في الواقع ساعد الحياة على الأرض تكون مثمرة وتتكاثر.

وذلك بسبب اصطدام الكويكب لم يكن على الأرض. كان على بعد مئات الملايين من الكيلومترات ، في حزام الكويكبات الداخلي.

انتظر ماذا؟ كيف سيؤثر ذلك علينا هنا؟

ورقة جديدة من إعداد فريق من العلماء تشير بإصبع الاتهام إلى ... الغبار. أ كثيرا منه ، انفجر إلى الخارج عندما اصطدم كويكبان كبيران. شق هذا الغبار طريقه إلى الأرض ، وحجب جزءًا كبيرًا من ضوء الشمس الدافئ ، وبدأ عصرًا جليديًا ، مما وضع ضغوطًا على البيئات البحرية مما تسبب في انفجار التنوع التطوري.

حسنًا ، انتظر قليلاً. هناك بعض الأشياء التي تحدث هنا ، لذلك نحتاج إلى الرجوع خطوة إلى الوراء لنرى كيف يرتبط كل هذا ببعضه البعض.

يدرك علماء الأحافير لبعض الوقت أنه منذ حوالي 465 مليون سنة ، خلال الجزء الأخير من العصر الأوردوفيشي ، شهدت الحياة البحرية اللافقارية على الأرض موجة من التنوع. فجأة نسبيًا (على مدى ملايين السنين) ، بدأت أشكال الحياة التي تطورت وازدهرت من العصر الكمبري قبل ذلك بعشرات الملايين من السنين تتلاشى ، وظهرت أنواع جديدة من الحياة الحيوانية.

وهذا ما يسمى بحدث التنويع البيولوجي الكبير في Ordovician (أو GOBE). من المعروف أيضًا لبعض الوقت أن مستوى الأكسجين في المحيطات قد ارتفع في ذلك الوقت تقريبًا. كما تبين أيضًا أن مستويات سطح البحر انخفضت على مستوى العالم في ذلك الوقت أيضًا. يشير كلاهما إلى عصر جليدي كبير: عندما يتجمد الماء ينخفض ​​مستوى المحيطات ، ويكون الماء البارد قادرًا على الاحتفاظ بمزيد من الغازات الذائبة فيه. يمكن أن يؤدي هذا النوع من الضغط على البيئة إلى تنوع حيوي مفاجئ مع زيادة المنافسة.

لكن ما الذي تسبب في العصر الجليدي؟ على نطاقات زمنية قصيرة (مثل عشرات أو مئات الآلاف من السنين) تحدث بسبب تغيرات في شكل مدار الأرض ، تسمى دورات ميلانكوفيتش. على نطاقات زمنية أطول ، ترتبط عادةً بالأحداث التكتونية ، أو التغيرات المناخية الهائلة بسبب ارتفاع الجبال أو تحول الصفائح القارية إلى ممرات بحرية مفتوحة أو مغلقة ، أو حتى الانفجارات البركانية الضخمة التي استمرت لمليون عام. يمكن أن يتسبب ذلك في تحولات عالمية ضخمة في طريقة دوران الهواء والماء ، مما يؤدي إلى العصور الجليدية. كانت هناك ثلاثة من هذه العصور الجليدية الطويلة في 500 مليون سنة الماضية - نحن تقنيًا في واحدة الآن ، في "فترة بين الجليدية" بين فترات ثقيلة من التجلد ، على الرغم من أنني لست قلقًا بشكل خاص حاليًا بشأن الأنهار الجليدية التي بدأت تكرارا.

عمل فني يصور تصادمًا قديمًا بين كويكبات ضخمة خارج المريخ. سقط الغبار من هذا الاصطدام البالغ من العمر 466 مليون عام على الأرض وربما يكون قد بدأ عصرًا جليديًا. الائتمان: دون ديفيس

في نفس الوقت تقريبًا في Ordovician ، تحطم كويكب ضخم يبلغ قطره 150 كيلومترًا. كان هذا الكويكب في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري ، وعلى الأرجح عانى جسيم تصادم مع كويكب كبير آخر. كانت بدائي كويكب ، وهو الكويكب الذي لم يمر بالكثير من عمليات الذوبان وإعادة المعالجة لمواده ، إن وجدت.

نحن نعلم هذا لأن الكثير من النيازك الحجرية التي تسقط على الأرض هي ما نسميه الكوندريت ، والتي نمت ببطء ولم تذوب أبدًا. تسمى تلك التي تحتوي على نسبة منخفضة من الحديد بشكل خاص L chondrites (L للحديد المنخفض) ، ولا تزال النيازك من حدث تفكك الكويكب هذا تشكل أكثر من ثلث جميع النيازك التي ضربت كوكبنا حتى اليوم.

تظهر الصخور الرسوبية في Ordovician زيادة في عدد L chondrites في وقت قريب من GOBE ، لذلك حاول العلماء ربط الاثنين معًا. تم العثور على الحفر التي تم إنشاؤها في ذلك الوقت تقريبًا ، لكنها تميل إلى أن تكون صغيرة نوعًا ما - حجمها 10 كيلومترات وفقًا للمعايير البشرية ، ولكنها أصغر من أن تسبب عصرًا جليديًا. أيضًا ، الحصول على التواريخ الدقيقة للتأثيرات غير ممكن ، لذلك من الصعب ربطها مباشرة.

وهذا هو المكان الذي تتدخل فيه الدراسة الجديدة. فبدلاً من السؤال عما إذا كانت التأثيرات الكبيرة قد أدت إلى تنوع أوردوفيشي ، تساءلوا عما إذا كان البعض آخر جانب من تفكك الكويكب كان الجاني. مثل ، على سبيل المثال ، الغبار.

يقف المؤلف الرئيسي للدراسة بيرجر شميتز أمام طبقة رواسب Ordovician في محجر في Kinnekulle ، السويد ، وهو أحد المواقع التي فحصوها بحثًا عن أدلة على وجود غبار من اصطدام كويكب عملاق قبل 466 مليون سنة. الائتمان: فيليب ر

في اصطدام كويكب تحصل على بضع قطع كبيرة ، والكثير من القطع المتوسطة الحجم ، وجزيئات أصغر لا حصر لها إلى أحجام مجهرية - أي الغبار. ذهب العلماء إلى وجه مكشوف من الصخور الرسوبية في جنوب السويد وآخر بالقرب من سانت بطرسبرغ في روسيا. نظروا إلى الطبقة المقابلة للأوردوفيشي ، وفحصوا عينات منها. ما وجدوه مثير للاهتمام ، على أقل تقدير.

وجدوا نيازكًا دقيقة وفيرة في الطبقات ، والعديد منها يحتوي على الكروميت. يحتوي الكروميت على فقاعات غاز نيون محبوسة بداخله ، وأثناء وجوده في الفضاء ، يمكن للجسيمات دون الذرية الصغيرة التي تدور حولها ، والتي تسمى الأشعة الكونية ، أن تنطلق من النيون ، وتغير هيكلها الذري. كلما طالت مدة تواجدهم في الفضاء ، تم تغيير المزيد من النيون.

ما وجده العلماء هو أن وقت التعرض للأشعة الكونية في الكروميت أصبح أطول كلما تم العثور على الكروميت أعلى (كلما كان أقرب إلى السطح). هذا منطقي إذا كان هناك حدث واحد أدى إلى تفجير الكثير من الصخور الصغيرة في الفضاء ، وشق بعضها طريقه إلى الأرض بسرعة (مثل 100000 سنة بعد الحدث) ، بينما استغرق البعض وقتًا أطول (أكثر من مليون سنة). الأشياء التي تصطدم بنا على الفور لها أقصر وقت للتعرض للأشعة الكونية ، والأشياء التي اصطدمت لاحقًا قضت وقتًا أطول في الفضاء.

لذلك سيكون هذا هو الغبار والحبوب الصغيرة (أصغر من عرض شعرة الإنسان) من الصخور الناتجة عن تحطم الكويكب! هذا هو الشيء المذهل حقًا: تشير كمية حبيبات الكروميت المترسبة في تلك الطبقات إلى أن معدل سقوط هذه الأشياء على الأرض كان 100 إلى 1000 أضعاف المعدل الذي نراه اليوم.

ام. هذا كثير. في المتوسط ​​، يحترق حوالي 100 طن من النيازك ، معظمها صغير جدًا ، في غلافنا الجوي كل يوم. لم يمض وقت طويل على تحطم الكويكب قبل 466 مليون سنة ، وكان هذا المعدل يتراوح بين 10000 إلى 100000 طن يوميًا!

نيزك قديم من تحطم كويكب (في الوسط) يظهر في طبقة من الصخور تم وضعها منذ أكثر من 460 مليون سنة. الحفرية الموجودة فوقها عبارة عن نوتيلويد ، وهو حيوان بحري ربما استفاد من اصطدام الكويكب. الائتمان: متحف فيلد ، جون وينشتاين

حسنًا ، هذا من شأنه أن يقوم بعمل ممتاز في شرح ما حدث بعد ذلك. بعد اصطدام الكويكب تولد الكثير من الغبار. بمرور الوقت ، يؤدي التأثير الغريب لضوء الشمس الذي يصيب الحبيبات (يسمى تأثير بوينتينغ-روبرتسون) إلى حرمانهم من الطاقة المدارية ، لذلك يسقطون بالقرب من الشمس. لا يستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا للإسقاط إلى موقع مدار الأرض ، حيث تمطر في الغلاف الجوي. أسقطت هذه السحابة الضخمة من المواد المعتمة ضوء الشمس بجزء بسيط ، وهو ما يكفي لإحداث عصر جليدي. بعد ذلك ، حسنًا ، أنت تعرف القصة. بالمناسبة ، تحدث قفزة الكروميت التي رأوها في طبقات الرواسب فقط قبل انخفاض مستوى سطح البحر. نزل ذلك يناسب الغبار وبدأ العصر الجليدي بعد ذلك بوقت قصير ، مما أدى إلى خفض المستويات مع تجمد الماء.

سألاحظ أنهم استخدموا عدة طرق للنظر في كمية الحطام خارج الأرض التي سقطت. واحد آخر استخدموه ، على سبيل المثال ، كان يقيس 3 He - نظير الهيليوم - في الرواسب. 3 يأتي من الشمس عن طريق الرياح الشمسية ويخصب المواد في الفضاء ، ومثل قياسات الأشعة الكونية ، كلما زاد وجوده في النيزك كلما طالت مدة بقائه في الفضاء. ووجدوا أن المستويات ترتفع بشكل مفاجئ إلى حد ما بعد حوالي 50000 عام بعد تحطم الكويكب ، وهو ما يتطابق مع قياسات الأشعة الكونية جيدًا.

هذا مذهل. أميل إلى التفكير في تأثير الكويكبات على الأرض عندما تصطدم بنا ، مسببة انفجارات ضخمة ، وموجات تسونامي ، وعواصف نارية ، ثم ربما تخنق الهواء بغبار كافٍ لتسبب "شتاء نوويًا" (ليس أفضل اسم لهذا ، حيث لا توجد أسلحة نووية ، لكن التأثير هو نفسه). في هذه الحالة ، حدث التأثير على بعد مئات الملايين من الكيلومترات ، ولكن حتى ذلك الحين كان له تأثير كبير على كوكبنا. العصر الجليدي الفعلي هو صفقة كبيرة للغاية.

وكالعادة ملاحظة تنبيه: هذه فرضية ، ومقنعة ، مدعومة بأدلة جيدة. لكن لم يتم تأكيد ذلك بعد ، وسيستغرق ذلك الكثير من العمل. نحن بحاجة إلى أن نظل متشككين ، تمامًا كما يفعل العلماء ، حتى أثناء بحثهم عن المزيد من البيانات التي ستدعم الفكرة أو تنفيها.

ملاحظة أخيرة. ماذا حدث للكويكب نفسه؟ من غير المحتمل أن يتفكك مثل هذا الوحش الضخم تمامًا تحت تأثير الاصطدام ، لذلك من المحتمل أن بعض القطع منه لا تزال موجودة. مما وجدته ، يمكن أن يكون الكويكبات Flora و Gaspra أكبر القطع المتبقية منه. إنهم يقومون بعمل لائق في مطابقة الخصائص الطيفية للكوندريت L ، لكن هذا ليس مؤكدًا. سيكون رائعًا جدًا أن تكون هناك مهمة قادرة على أخذ عينات من هذه الكويكبات وإعادتها إلى الأرض حتى نتمكن من فحصها في المختبر. في يوم ما.

يبدو الفضاء بعيدًا جدًا. لكنها تمس كل جانب من جوانب حياتنا. إنه أيضًا ، بكل معنى الكلمة ، سبب وجودنا هنا.

تصحيح (24 سبتمبر 2019): I كتب في الأصل أن الكويكب المعني قد ذاب ، وأن الكوندريت كانت من طبقته العليا. هذا غير صحيح (الكويكب نفسه كان غضروفيًا ، مما يعني أنه لم يذوب طوال الطريق بعد تشكله) ، وأعتذر عن ارتكاب هذا الخطأ وأي ارتباك قد يكون سببه.


محتويات

لاحظت الحضارات القديمة الأجرام الفلكية ، غالبًا الشمس والقمر ، لتحديد الوقت. [1] من المحتمل أن يكون ستونهنج مرصدًا فلكيًا يستخدم للأحداث الموسمية والسنوية مثل الاعتدالات أو الانقلابات. [2] نظرًا لأن الحضارات الصخرية لم تترك أي تاريخ مسجل ، فلا يُعرف سوى القليل عن طرق ضبط الوقت. [3] قام سكان أمريكا الوسطى بتعديل نظام العد الظاهري المعتاد عند التعامل مع التقويمات لإنتاج عام مكون من 360 يومًا. [4]

لقد فهم السكان الأصليون الأستراليون حركة الأجسام في السماء جيدًا ، واستخدموا معرفتهم لبناء التقاويم والمساعدة في التنقل ، وكان لمعظم ثقافات السكان الأصليين مواسم محددة جيدًا ومحددة من خلال التغيرات الطبيعية على مدار العام ، بما في ذلك الأحداث السماوية. تم استخدام مراحل القمر لتحديد فترات زمنية أقصر ، كان يارالدي في جنوب أستراليا أحد الأشخاص القلائل الذين تم تسجيلهم على أنهم يمتلكون طريقة لقياس الوقت خلال النهار ، والتي تم تقسيمها إلى سبعة أجزاء باستخدام موقع الشمس. [5]

مصر القديمة وبلاد ما بين النهرين تحرير

اعتمد جميع حراس الوقت قبل تطوير الميزان على الأساليب التي تستخدم شيئًا يتحرك باستمرار. لا توجد طريقة مبكرة للحفاظ على الوقت تتغير بمعدل ثابت. [6] تم صنع أقدم أجهزة ضبط الوقت في مصر القديمة ، منذ ذلك الحين عندما تحسنت الأجهزة وطرق الحفاظ على الوقت بشكل مستمر من خلال سلسلة طويلة من الاختراعات والأفكار الجديدة. [7]

كانت الأجهزة الأولى المستخدمة لقياس موضع الشمس هي ساعات الظل ، والتي تطورت فيما بعد إلى الساعة الشمسية. [8] [ملحوظة 1] المسلات المصرية القديمة ، شيدت ج. 3500 قبل الميلاد ، هي أيضًا من بين أقدم ساعات الظل. [9] يرجع تاريخ أقدم الساعات الشمسية المعروفة إلى حوالي ج. 1500 قبل الميلاد (خلال الأسرة التاسعة عشرة) ، واكتشفت في وادي الملوك في عام 2013. [10] كانت الموانئ القديمة تعتمد على العقدة مع خطوط ساعة مستقيمة تشير إلى ساعات غير متكافئة - وتسمى أيضًا ساعات مؤقتة - والتي تختلف باختلاف المواسم . تم تقسيم كل يوم إلى 12 قسمًا متساويًا بغض النظر عن الوقت من العام ، وبالتالي كانت الساعات أقصر في الشتاء وأطول في الصيف. تم تقسيم كل جزء إلى أجزاء أكثر دقة. [10] [11]

عملت المسلات بنفس الطريقة التي سمح بها الظل على العلامات حولها للمصريين بحساب الوقت. كما أشارت المسلة إلى ما إذا كان الصباح أو بعد الظهر ، وكذلك الانقلاب الصيفي والشتوي. [12] ساعة ظل ثالثة ، تم تطويرها ج. 500 قبل الميلاد ، كان مشابهًا في الشكل لمربع T منحني. يقيس مرور الوقت بواسطة الظل الذي يلقيه بواسطة العارضة على قاعدة غير خطية. ال تي كان موجها شرقا في الصباح ، واستدار ظهرا حتى يلقي بظلاله في الاتجاه المعاكس. [13]

على الرغم من دقتها ، إلا أن ساعات الظل كانت عديمة الفائدة في الليل وفي الطقس الغائم. [14] لذلك طور المصريون أدوات أخرى لضبط الوقت ، بما في ذلك الساعة المائية ونظام لتتبع حركات النجوم. أقدم وصف للساعة المائية مأخوذ من نقش المقبرة في أوائل الأسرة الثامنة عشرة (حوالي 1500 قبل الميلاد) مسؤول البلاط أمينمحات ، الذي فقد الآن ، وحدده على أنه مخترعها. [15] يُفترض أن القطعة الموصوفة في النقش عبارة عن ساعة مائية مصرية كلاسيكية ، أي وعاء به ثقوب صغيرة في قاعها ، كان يطفو على الماء ويُسمح له بالملء بمعدل شبه ثابت على جانب أشار الوعاء إلى الوقت المنقضي ، حيث وصل سطح الماء إليهم. [16] تم العثور على أقدم ساعة مائية معروفة في مقبرة الفرعون أمنحتب الثالث (1417-1379 قبل الميلاد). [17]

طريقة مصرية أخرى لتحديد الوقت أثناء الليل كانت باستخدام نوع من الخيط السميك يسمى Merkhet. قيد الاستخدام منذ 600 قبل الميلاد على الأقل ، تم محاذاة مركيتين مع Polaris ، نجم القطب الشمالي ، لإنشاء خط طول بين الشمال والجنوب. تم تحديد الوقت من خلال مراقبة نجوم معينة أثناء عبورهم خط الزوال. [18]

عُرفت الساعات المائية والساعات الشمسية من العصور الكلاسيكية القديمة [19]. يصف لوح طيني من أواخر العصر البابلي أطوال الظلال في أوقات مختلفة من السنة. [20] لا توجد أمثلة معترف بها لوجود ساعات مائية متدفقة من بلاد ما بين النهرين القديمة لساعات مائية متدفقة ، لكن الإشارات المكتوبة نجت. [20] يصف النص الموجود على لوح في المتحف البريطاني ساعة مائية يستخدمها علماء الفلك (الذين عملوا أيضًا كعرّافين سماويين) ، والتي كانت تقيس الوقت باستخدام أوزان الماء. وهي "تصف صراحةً نسبة من أطول إلى أقصر ليلة على أنها 3: 2 من حيث الوزن". [21]

اليونان القديمة وروما تحرير

يرجع الفضل إلى الكاتب البابلي بيروسوس (القرن الثالث قبل الميلاد) من قبل الإغريق باختراع ساعة شمسية نصف كروية مجوفة من الحجر ، والتي تم تصميمها بحيث تم تقسيم مسار الظل إلى 12 جزءًا كوسيلة لتمييز الوقت . [22] تطورت الساعات الشمسية اليونانية لتصبح بطليموس متطورة للغاية أناليمافي القرن الثاني الميلادي ، استخدم شكلاً مبكرًا من علم المثلثات لاشتقاق موقع الشمس من بيانات مثل الساعة من اليوم وخط العرض الجغرافي. استعار الرومان فكرة المزولة من الإغريق. [23] [24] [الملاحظة 2]

أشار كل من الفلاسفة اليونانيين أناكساغوراس وإمبيدوكليس إلى شكل بسيط من الساعات المائية ، حيث عُرف نوعان منها - الأواني التي تُستخدم لفرض الحدود الزمنية ، والأوعية الأخرى التي ميزت مرور الوقت. [27] [28] من المفترض أن يكون الفيلسوف الأثيني أفلاطون قد اخترع شكلاً من أشكال المنبه لإيقاظ طلابه ، [29] والتي ربما تكونت من كرات الرصاص في وعاء عائم. كانت كرات الرصاص تتسلل بشكل صاخب على طبق من النحاس بعد أن وصل الوعاء العائم إلى قمة وعاء الماء الخاص به. [30] [الملاحظة 3]

صمم عالم الفلك اليوناني Andronicus of Cyrhus برج الرياح في أثينا في القرن الأول قبل الميلاد ، وهناك دليل على أنه كان يحتوي في يوم من الأيام على ثماني ساعات شمسية وساعة مائية وريشة رياح. [31] في التقاليد اليونانية ، تم استخدام كلبسيدرا في البلاط لاحقًا ، وقد تبنى الرومان هذه الممارسة أيضًا. هناك العديد من الإشارات إلى هذا في السجلات التاريخية وأدب العصر ، على سبيل المثال ، في ثياتيتوسيقول أفلاطون أن "هؤلاء الرجال ، من ناحية أخرى ، يتحدثون دائمًا على عجل ، لأن المياه المتدفقة تحثهم على ذلك". [32]

على الرغم من أن الساعات المائية اليونانية لا تزال غير دقيقة مثل الساعات الشمسية ، إلا أنها أصبحت أكثر دقة حوالي عام 325 قبل الميلاد ، وتم تكييفها بحيث يكون لها وجه مع عقرب ساعة ، مما يجعل قراءة الساعة أكثر دقة وملاءمة. واحدة من أكثر المشاكل شيوعًا في معظم أنواع المياه المائية كانت بسبب ضغط الماء: عندما كانت الحاوية التي تحتوي على الماء ممتلئة ، تسبب الضغط المتزايد في تدفق المياه بسرعة أكبر. عالج علماء قياس الزمن اليونانيون والرومانيون هذه المشكلة بداية من عام 100 قبل الميلاد ، واستمر إجراء التحسينات في القرون التالية. لمواجهة تدفق المياه المتزايد ، تم إعطاء حاويات الماء على مدار الساعة - عادةً الأوعية أو الأباريق - شكلًا مخروطيًا في وضع النهاية العريضة ، وكان لابد من تدفق كمية أكبر من الماء من أجل إسقاط نفس المسافة عندما كان الماء أقل في المخروط. إلى جانب هذا التحسين ، تم بناء الساعات بشكل أكثر أناقة في هذه الفترة ، حيث تميزت الساعات بالصنوج ، وفتح الأبواب على التماثيل المصغرة ، أو الأجراس ، أو الآليات المتحركة. [14] كانت إحدى المشكلات المرتبطة بساعات المياه والتي تعني أنها لا تعمل بشكل جيد هي تأثير درجة الحرارة على الماء السائل. يتدفق الماء بشكل أبطأ عند البرودة أو التجمد ، ويعتمد معدل التبخر من السطح على درجة الحرارة. [33]

بين 270 قبل الميلاد و 500 بعد الميلاد ، بدأ علماء الرياضيات الهلنستيون ستيسيبيوس ، بطل الإسكندرية ، وأرخميدس ، وعلماء الساعات والفلك الرومانيون في تطوير ساعات مائية أكثر دقة. كان التعقيد الإضافي يهدف إلى تنظيم التدفق وتقديم عروض مربي الحيوانات لمرور الوقت. على سبيل المثال ، دقت بعض الساعات المائية الأجراس والصنوج ، بينما فتحت أخرى الأبواب والنوافذ لعرض تماثيل الأشخاص ، أو المؤشرات المتحركة ، والأقراص. حتى أن البعض عرض نماذج فلكية للكون. [ بحاجة لمصدر ] وصف المهندس اليوناني فيلو البيزنطي (القرن الثالث قبل الميلاد) كيف تم استخدام السائل لإبطاء سرعة الساعة المائية في أطروحته الفنية بضغط الهواء (الفصل 31) حيث يشبه آلية الغسيل الآلي بتلك المستخدمة في الساعات (المائية). [34]

على الرغم من أن الإغريق والرومان فعلوا الكثير لتطوير تكنولوجيا الساعة المائية ، إلا أنهم استمروا في استخدام ساعات الظل. يُقال إن عالم الرياضيات والفلك ثيودوسيوس من بيثينيا قد اخترع ساعة شمسية عالمية كانت دقيقة في أي مكان على الأرض ، على الرغم من أنه لا يُعرف الكثير عنها. [35] تم استخدام المسلة من Campus Martius كعقرب للمزولة البروجية لأغسطس. [36] يسجل القائد العسكري الروماني وعالم الطبيعة بليني الأكبر أن الساعة الشمسية الأولى في روما وصلت عام 264 قبل الميلاد ، ونُهبت من كاتانيا ، صقلية ، وفقًا له ، أعطت الوقت غير الصحيح حتى تم استخدام العلامات والزاوية المناسبة لخط عرض روما. بعد قرن. [37]

الساعات المائية الصينية تحرير

المؤرخ البريطاني للعلوم الصينية جوزيف نيدهام تكهن بأن إدخال المياه المائية إلى الصين ، ربما من بلاد ما بين النهرين ، حدث في الألفية الثانية قبل الميلاد ، خلال عهد أسرة شانغ ، وعلى أبعد تقدير بحلول الألفية الأولى قبل الميلاد. مع بداية عهد أسرة هان ، في عام 202 قبل الميلاد ، تم استبدال المياه المائية المتدفقة للخارج تدريجيًا بحلقة مائية متدفقة ، والتي تميزت بقضيب مؤشر على عوامة. للتعويض عن انخفاض الضغط في الخزان ، مما أدى إلى إبطاء ضبط الوقت مع امتلاء الوعاء ، أضاف Zhang Heng خزانًا إضافيًا بين الخزان ووعاء التدفق. حوالي 550 بعد الميلاد ، كان Yin Gui أول من يكتب في الصين عن الخزان الفائض أو ذو المستوى الثابت المضاف إلى السلسلة ، والذي تم وصفه لاحقًا بالتفصيل من قبل المخترع Shen Kuo. حوالي عام 610 ، تفوق على هذا التصميم مخترعان من سلالة Sui ، وهما Geng Xun و Yuwen Kai ، اللذان كانا أول من أنشأ توازن clepsydra ، مع وضعيات قياسية لميزان steelyard. [38] ذكر نيدهام أن:

. سمحت [clepsydra المتوازنة] بالتعديل الموسمي لرأس الضغط في الخزان التعويضي من خلال وجود مواضع قياسية للثقل الموازن متدرجة على العارضة ، وبالتالي يمكنها التحكم في معدل التدفق لأطوال مختلفة من النهار والليل. مع هذا الترتيب ، لم يكن هناك حاجة لخزان فائض ، وتم تحذير القائمين عندما احتاج clepsydra إلى إعادة التعبئة. [38]

في عام 721 ، نظم الراهب وعالم الرياضيات يي شينغ والمسؤول الحكومي ليانج لينجزان قوة الماء الذي يقود ساعة فلكية ، وقسم الطاقة إلى نبضات وحدة بحيث يمكن مضاعفة حركة الكواكب والنجوم. [39] كان السائل في الساعات المائية عرضة للتجمد ، وكان لابد من إبقائه دافئًا باستخدام المشاعل ، وهي مشكلة تم حلها عام 976 من قبل عالم الفلك والمهندس الصيني زانغ سيكون. استخدم اختراعه - وهو تحسن كبير في ساعة Yi Xing - الزئبق بدلاً من الماء. الزئبق سائل في درجة حرارة الغرفة ، ويتجمد عند -38.9 درجة مئوية (-38.0 درجة فهرنهايت) ، أقل من أي درجة حرارة هواء توجد عادة على الأرض. [40] [41] تم بناء برج ساعة فلكي يعمل بالماء بواسطة العالم الموسيقي سو سونغ في عام 1088 ، [14] والذي تميز بأول محرك سلسلة لا نهاية له لنقل الطاقة في علم قياس الزمن. [42]

ساعات البخور الصينية تحرير

تم استخدام ساعات البخور لأول مرة في الصين في القرن السادس تقريبًا في اليابان ، ولا تزال إحداها موجودة في Shōsōin ، [43] على الرغم من أن شخصياتها ليست صينية ، ولكن الديفاناغارية. [44] نظرًا لاستخدامهم المتكرر لشخصيات الديفاناغارية ، مما يوحي باستخدامهم في الاحتفالات البوذية ، تكهن عالم الجيولوجيا الأمريكي إدوارد إتش شيفر أن ساعات البخور قد تم اختراعها في الهند. [44] نظرًا لأنها تحترق بشكل متساوٍ وبدون لهب فهي دقيقة وآمنة للاستخدام في الأماكن المغلقة. [45]

تم العثور على عدة أنواع من ساعات البخور ، وتشمل أكثر الأشكال شيوعًا عود البخور وختم البخور. كانت ساعة عصا البخور عبارة عن عصا بخور بها معايرات ، تم إسقاط بعض الأوزان على فترات متساوية. [46] تم استخدام البخور برائحة مختلفة ، بحيث تميزت الساعات بتغيير في الرائحة حيث احترقت الأعواد. [47] يمكن أن تكون أعواد البخور مستقيمة أو لولبية ، أما الأعواد الحلزونية فهي مخصصة للاستخدام لفترات طويلة ، وغالبًا ما يتم تعليقها من أسطح المنازل والمعابد. [48] ​​في اليابان ، تم دفع غييشا مقابل عدد سينكودوكي (أعواد البخور) التي تم تناولها أثناء وجودها ، وهي ممارسة استمرت حتى عام 1924. [49]

تم استخدام ساعات ختم البخور في مناسبات وأحداث مماثلة لساعة العصا بينما كانت الأغراض الدينية ذات أهمية قصوى ، [46] كانت هذه الساعات شائعة أيضًا في التجمعات الاجتماعية ، وكان يستخدمها العلماء والمفكرون الصينيون. [50] كان الختم عبارة عن قرص خشبي أو حجري محفور فيه واحد أو أكثر من الأخاديد [46] والذي يوضع فيه البخور. [51] كانت هذه الساعات شائعة في الصين ، [50] ولكن تم إنتاجها بأعداد أقل في اليابان. [52] لتمييز ساعات مختلفة ، يمكن استخدام بخور معطرة مختلفة (مصنوعة من وصفات مختلفة). [53] كان طول أثر البخور ، المرتبط بشكل مباشر بحجم الختم ، هو العامل الأساسي في تحديد المدة التي ستستغرقها الساعة لحرق 12 ساعة ، وقد قدر مسار البخور بحوالي 20 قدمًا (6.1 م) . [54]

في حين أن أختام البخور المبكرة كانت مصنوعة من الخشب أو الحجر ، قدم الصينيون تدريجياً أقراصًا مصنوعة من المعدن ، على الأرجح بدأت خلال عهد أسرة سونغ. سمح هذا للحرفيين بإنشاء أختام كبيرة وصغيرة بسهولة أكبر ، فضلاً عن تصميمها وتزيينها بشكل أكثر جمالية. ميزة أخرى هي القدرة على تغيير مسارات الأخاديد ، للسماح بتغير طول أيام السنة. عندما أصبحت الأختام الأصغر متاحة بسهولة ، زادت شعبية الساعات بين الصينيين ، وغالبًا ما كانت تُقدم كهدايا. [55] غالبًا ما يبحث جامعو الساعات في العصر الحديث عن ساعات ختم البخور ، إلا أن القليل منها لم يتم شراؤه بالفعل أو عرضه في المتاحف أو المعابد. [52]

واحدة من أقدم الإشارات لساعة الشمعة موجودة في قصيدة صينية كتبها يو جيانفو عام 520 بعد الميلاد ، الذي كتب عن الشمعة المتدرجة باعتبارها وسيلة لتحديد الوقت في الليل. تم استخدام شموع مماثلة في اليابان حتى أوائل القرن العاشر. [56]

تحرير بلاد فارس القديمة والعصور الوسطى

يعود استخدام الساعات المائية من قبل الفرس إلى 500 قبل الميلاد ، زمن الإمبراطورية الأخمينية. وفقًا للمؤرخ اليوناني كاليسثينيس ، استخدم المزارعون ساعة مائية (تسمى أ فنجان) في عام 328 قبل الميلاد لضمان التوزيع العادل والدقيق للمياه من القنوات للري. وعاء به ثقب صغير يطفو في قدر كبير من الماء. بمجرد غرق الوعاء ، دعا المدير ( خانه فنجان) أفرغها ووضعها على سطح الماء مرة أخرى. تم استخدام الحجارة لتسجيل عدد مرات غرق الوعاء. كانت هناك حاجة إلى أكثر من مدير واحد - عادة ما يكون شيخًا حكيمًا - ليكون مسؤولاً عن الحفاظ على الوقت باستمرار باستخدام الفنجان. [ بحاجة لمصدر ]

المكان الذي توجد فيه الساعة ، يسمى أيضًا خانه فنجان، عادةً ما يكون الطابق العلوي من المبنى ، مع نوافذ تواجه الغرب والشرق للسماح بمشاهدة أوقات غروب الشمس وشروقها. تم استخدام الفنجان أيضًا لتحديد أيام الديانات السابقة للإسلام ، مثل نوروز, شالة، أو يلدا- أقصر وأطول وأطول ليالي في السنوات. Water clocks were at that time one of the most practical ancient tools for timing the calendar. [ بحاجة لمصدر ]

Other early references to timekeeping Edit

A sundial is referred to in the Bible, when Hezekiah, king of Judea during the 8th century BC, was healed by the prophet Isaiah. After the king asked for a sign he would recover, the Old Testament reads: [57]

And Isaiah said, This sign shalt thou have of the Lord, that the Lord will do the thing that he hath spoken: shall the shadow go forward ten degrees, or go back ten degrees? And Hezekiah answered, It is a light thing for the shadow to go down ten degrees: nay, but let the shadow return backward ten degrees. And Isaiah the prophet cried unto the Lord: and he brought the shadow ten degrees backward, by which it had gone down in the dial of Ahaz.

Candle clocks Edit

In the 10th century, the invention of the candle clock was attributed by the Anglo-Saxons to Alfred the Great, king of Wessex. The story of how the clock was created was narrated by Asser, the king's biographer, who lived at Alfred's court and became his close associate. [58] Alfred used six candles, each made from 12 pennyweights of wax, and made to be 12 inches (30 cm) high and of a uniform thickness. The candles were marked at intervals of an inch. Once lit, they protected from the wind by being placed in a lantern made of wood and transparent horn. It would have taken 20 minutes to burn down to the next mark the candles, burning one after the other, lasted for 24 hours. [59]

The 12th century Muslim inventor Al-Jazari described four different designs for a candle clock in his book The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices (IKitab fi Ma'rifat al-Hiyal al-Handasiyya). [60] [61] His so-called 'scribe' candle clock was invented to mark the passing of 14 hours of equal length: a precisely engineering mechanism caused a candle of specific dimensions to be slowly pushed upwards, which caused an indicator to move along a scale. Every hour a small ball emerged from the beak of a bird. [60]

Sundials Edit

According to the German historian of astronomy Ernst Zinner, during the 13th century sundials were developed with scales that showed equal hours, whilst the first based on polar time appeared in Germany c. 1400 an alternative theory proposes that a Damascus sundial measuring in polar time can be dated to 1372. [62] The modern sundial first appeared following the Copernican Revolution and the adoption of equal hours. [63]

European treatises on sundial design appeared c. 1500. [64] In 1524, the French astronomer Oronce Finé who wrote a treatise, and constructed an example of a sundial made of ivory, now in the Museo Poldi Pezzoli, Milan. The instrument, intended for the court of Francis I of France, was in the shape of a shipl: when oriented correctly, a plumb line cast a shadow on the dial. The hours and two zodiacal scales are engraved on the hull, while the signs of the constellations appear along the mast. [65]

Hourglasses Edit

Since the hourglass was one of the few reliable methods of measuring time at sea, it is speculated that it was used on board ships as far back as the 11th century, when it would have complemented the magnetic compass as an aid to navigation. However, the earliest unambiguous evidence of their use appears in the painting Allegory of Good Government, by the Italian artist Ambrogio Lorenzetti, from 1338. [66] From the 15th century onwards, hourglasses were used in a wide range of applications at sea, in churches, in industry, and in cooking they were the first dependable, reusable, reasonably accurate, and easily constructed time-measurement devices. The hourglass also took on symbolic meanings, such as that of death, temperance, opportunity, and Father Time, usually represented as a bearded, old man. [67] The Portuguese navigator Ferdinand Magellan used 18 hourglasses on each ship during his circumnavigation of the globe in 1522. [68] Though also used in China, the hourglass's history there is unknown, [69] but does not seem to have been used in China before the mid 16th century, [70] and the hourglass implies the use of glassblowing, which appears to be an entirely European and Western art. [71]

Gears in clocks and astrolabes Edit

The first innovations to improve on the accuracy of the hourglass and the water clock occurred in the 10th century, when attempts were made to use weights or friction to slow the rate of flow of the sand or water. [72] The first geared clock was invented in the 11th century by the Arab engineer Ibn Khalaf al-Muradi in Islamic Iberia it was a water clock that employed both segmental and epicyclic gearing, capable of transmitting high torque. [73] Islamic water clocks, which used complex gear trains and included arrays of automata, were unrivalled in their sophistication until the mid-14th century. [73] [74] They developed a liquid-driven mechanism (using heavy floats and a constant-head system) to cause water clocks to descend at a slower rate. [74]

A striking clock outside of China was the Jayrun Water Clock, at the Umayyad Mosque in Damascus, Syria, which struck once every hour. It was constructed by Muhammad al-Sa'ati in the 12th century, and later described by his son Ridwan ibn al-Sa'ati, in his On the Construction of Clocks and their Use (1203), when repairing the clock. [75] In 1235, an early monumental water-powered alarm clock that "announced the appointed hours of prayer and the time both by day and by night" was completed in the entrance hall of the Mustansiriya Madrasah in Baghdad. [76]

Contemporary Muslim astronomers constructed a variety of highly accurate astronomical clocks for use in their mosques and observatories, [77] such as the astrolabic clock by Ibn al-Shatir in the early 14th century. [78] Sophisticated timekeeping astrolabes with geared mechanisms were made in Persia, built by the polymath Abū Rayhān Bīrūnī in the 11th century and the astronomer Muhammad ibn Abi Bakr al‐Farisi in c. 1221. [79] [80]

The brass and silver astrolabe made in Isfahan by Muhammad ibn Abi Bakr al‐Farisi is the earliest machine with its gears still intact. It is both an astrolabe and a calendar. The design originates from a text by Abū Rayhān Bīrūnī, but the gearing has been simplified. Openings on the back of the astrolabe depict the lunar phases and gives the Moon's age within a zodiacal scale are two concentric rings that show the relative positions of the Sun and the Moon. [81]

A sophisticated water-powered astronomical clock was described by Al-Jazari in his treatise on machines, written in 1206. [82] This castle clock was a complex device that was about 11 feet (3.4 m) high, and had multiple functions alongside timekeeping. It included a display of the zodiac and the solar and lunar paths, and a pointer in the shape of the crescent moon which travelled across the top of a gateway, moved by a hidden cart and causing doors to open, each revealing a mannequin, every hour. [83] It was possible to reset the length of day and night in order to account for the changing lengths of day and night throughout the year. This clock also featured a number of automata including falcons and musicians who automatically played music when moved by levers operated by a hidden camshaft attached to a water wheel. [84]

The English word clock first appeared in Middle English as clok, cloke، أو clokke. The origin of the word is not known for certain it may be a borrowing from French or Dutch, and can perhaps be traced to the post-classical Latin clocca ('bell'). 7th century Irish and 9th century Germanic sources recorded clock as meaning ‘bell’. [85]

Judaism, Christianity and Islam all had times set aside for prayer, although Christians alone were expected to attend prayers at specific hours of the day and night—what the historian Jo Ellen Barnett describes as "a rigid adherence to repetitive prayers said many times a day". [86] The bell-striking alarms warned the monk on duty to toll the monastic bell. His alarm was a timer that used a form of escapement to ring a small bell. This mechanism was the forerunner of the escapement device found in the mechanical clock. [87] [88]

Large mechanical clocks were invented which were mounted in towers to ring the bell directly. The earliest known are the tower clock of Norwich Cathedral (constructed c. 1321 –1325), the clock at St Albans Abbey (completed c. 1360), and an astronomical clock designed and built by Giovanni Dondi dell'Orologio that was completed in 1364. [note 4] None of these early clocks have survived. [89] During the 14th century, striking clocks appeared with increasing frequency in public spaces, first in Italy, slightly later in France and England—between 1371 and 1380, public clocks were introduced in over 70 European cites. [90] The first professional clockmakers [ when? ] came from the guilds of locksmiths and jewellers. [91] The weight-driven mechanism is probably a Western European invention, as a picture of a 13th-century clock shows a weight pulling an axle around, its motion slowed by a system of holes that slowly released water. [92]

At around the same time as the invention of the escapement mechanism, the Florentine poet Dante Alighieri used clock imagery to depict the souls of the blessed in Paradiso, the third part of the Divine Comedy. It may be the first known literary description of a mechanical clock. [93] Giovanni da Dondi, Professor of Astronomy at Padua, presented the earliest detailed description of clockwork in his 1364 treatise Il Tractatus Astrarii. [94] This has inspired several modern replicas, including some in London's Science Museum and the Smithsonian Institution. [94] Other notable examples from this period were built in Milan (1335), Strasbourg (1354), Rouen (1389), Lund (c. 1425) and Prague (1462). [94] Early clock dials showed hours a clock with a minutes dial is mentioned in a 1475 manuscript. [95] By 1577 the Danish astronomer Tycho Brahe had obtained the first of four clocks that measured in seconds. [96]

Salisbury Cathedral clock, dating from about 1386, is one of the oldest working clocks in the world, and may be the oldest it still has most of its original parts. [97] [note 5] Wells Cathedral clock, built in 1392, is unique in that it still has its original medieval face, showing a model of the pre-Copernican, geocentric universe. Above the clock are figures which hit the bells, and a set of jousting knights who revolve around a track every 15 minutes. [ بحاجة لمصدر ] [note 6] Similar astronomical clocks, or horologes, survive at Exeter, Ottery St Mary, and Wimborne Minster. [ بحاجة لمصدر ] Clock towers in Western Europe in the Middle Ages struck the time. The most famous original still standing is possibly St Mark's Clock on the top of St Mark's Clocktower in St Mark's Square in Venice, assembled in 1493 by the clockmaker Gian Carlo Rainieri from Reggio Emilia. In 1497, Simone Campanato moulded the great bell on which every definite time-lapse is beaten by two mechanical bronze statues (h. 2,60 m.) called Due Mori (Two Moors), handling a hammer. Possibly earlier (1490) is the Prague Astronomical Clock by clockmaster Jan Růže (also called Hanuš)—according to another source this device was assembled as early as 1410 by clockmaker Mikuláš of Kadaň and mathematician Jan Šindel. The allegorical parade of animated sculptures rings on the hour every day.

The Ottoman engineer Taqi al-Din described a weight-driven clock with a verge-and-foliot escapement, a striking train of gears, an alarm, and a representation of the moon's phases in his book The Brightest Stars for the Construction of Mechanical Clocks (Al-Kawākib al-durriyya fī wadh' al-bankāmat al-dawriyya), written around 1556. [99]