RELOJ SOLAR

El reloj de Sol más sencillo es un palo vertical elevándose de una superficie horizontal plana. Cuando sale el Sol, pasa por el punto más alto de su órbita (al mediodía y hacia el sur, en el hemisferio norte) y se pone, la sombra gira alrededor del palo en dirección a las agujas del reloj y su posición puede utilizarse para medir el tiempo. Realmente, se dice que la dirección en la que giran las agujas del reloj se escogió por ese motivo.

Un reloj de Sol con un puntero vertical ("nomón") indicará el mediodía correctamente cuando su sombra apunte al norte. Sin embargo, la dirección de la sombra a otras horas del día dependerá de la estación -su valor en verano, cuando la órbita solar esté alta, diferirá de la del invierno, con el Sol bajo en el horizonte.

Sin embargo, un reloj de Sol medirá bien en todo momento si el puntero está inclinado apuntando hacia el polo de la esfera celestial. El ángulo entre el puntero y la base iguala entonces a la latitud geográfica del usuario.

Cada reloj de sol está diseñado para una latitud concreta. Para calcular la hora oficial a partir de la hora solar se emplean tablas, porque la hora solar es irregular al variar la velocidad aparente del Sol a lo largo del año. Los relojes de sol se utilizaban para averiguar la hora del día antes de que los relojes se generalizaran en el siglo XVIII.

RELOJ DE ARENA

El reloj de arena es de origen antiguo y se utiliza para medir el paso del tiempo. Está formado por dos cavidades transparentes de boca estrecha situadas una frente a otra y unidas por sus extremos abiertos.

Una de las cavidades contiene una sustancia granular o líquida, generalmente arena. Al girar el instrumento, la sustancia empieza a fluir de una cavidad a otra.

Los relojes de arena pueden medir periodos de una o varias horas, o de pocos minutos.

Modificando la cantidad de arena o el tamaño del agujero, los relojes de arena pueden medir prácticamente cualquier periodo de tiempo.

En Europa, durante el s.XVI, los relojes de arena se usaban para medir la duración de las misas en las iglesias.

RELOJ DE AGUA

Uno de los relojes o aparatos medidores del tiempo más antiguo e impresionante es el creado por los Babilonios en 1400 a.C. y perfeccionado por los chinos y egipcios tiempo después, llamado comúnmente clepsidra.

Antiguamente en Atenas clepsidra era utilizado para regular la longitud de oraciones y algunos de los discursos que se hicieron en la Corte.

El clepsidra desplazó los relojes de sol y fue utilizado en Europa hasta la llegada del reloj de péndulo. El clepsidra es un instrumento antiguo para medir el tiempo, por el flujo de agua a través de un orificio pequeño que emplea el principio de sifón para reciclarse automáticamente, las horas eran marcadas en los lados del tanque donde se almacenaba el agua que fluía o en el recipiente de donde esta surgía.

Otro tipo de clepsidra, que pudo haber sido el precursor del reloj moderno tenia una rueda conectada al flotador y cambiar el nivel del agua la rueda giraba para indicar la hora en un sistema de marcado.

En 1434, inventaron un clepsidra automático, ya que el agua sostenida en unos vasos superiores goteaba sincrónicamente bajando los niveles, agitando una pelota férrica y produciendo que esta cayera a través de una apertura para activar un dispositivo que golpeaba un tambor de metal cada hora y un gong cada minuto. El tanque tardaba aproximadamente unas 17 horas en vaciarse.

El diseño del reloj tiene que estar relacionado con la escala de tiempo que se quiere marcar sincrónica o asincrónicamente, con el tamaño del recipiente donde va el agua y con el orificio por donde ésta fluye.

RELOJ MECÁNICO

El reloj mecánico aparece a finales del s.XIII, y se creó para las catedrales, iglesias y ayuntamientos, desde cuyas torres se impartían a la comunidad las señales horarias diurnas, sonadas tradicionalmente a mano, y después por este vehículo mecánico, que en principio no mostraba esfera al exterior.

Comienzan a instalarse con profusión, a partir de 1300. Estos relojes pese a su natural primitismo, ya tenían los elementos que necesitaría después para funcionar:

- Órgano motor: pesas, para los relojes fijos de gran tamaño, muelle formado por una lámina de acero delgada y arrollada en espiral, en el caso de aparatos portátiles.

- Órgano de transmisión: constituido por un tren de engranaje

- Órgano distribuidor o escape: que transforma el movimiento continuo del engranaje en movimiento circular alternativo que mantiene las oscilaciones del péndulo o del volante y permite contar estas explicaciones.

- Órgano regulador: que sirve de base de tiempo: las oscilaciones isocrónicas de un péndulo o de un volante provocan un movimiento medio muy regular del sistema de ruedas engranadas, algunas de las cuales, como la rueda de los segundos, están unidas a una saeta.

- Órganos auxiliares: que permiten dar cuerda manualmente al reloj, ponerlo en hora, etc.

Cada uno de estos elementos ha tenido variaciones o mejoras a través de los siglos; pero siempre han sido esenciales para el reloj desde que con ellos se logró la segmentación continuada del tiempo. Sus primeros constructores fueron cerrajeros y el material empleado era el hierro.

Los primeros relojes de apartamento, ya de finales del s. XIV, son murales, con jaula de estilo gótico. El órgano motor estaba constituido por un cilindro por el que arrollaba a una cuerda de la que pendía la pesa. El escape era de aletas y el regulador del tipo "foliot". Carecían de caja.

A lo largo del siglo XVI se introducen en la casa de los nobles, los relojes de sobremesa, de esfera horizontal, en forma cuadrada o redonda. Son piezas con cajas de latón dorado y cincelado. A partir del siglo XVII aparecen los autómatas con música diversa, también aparece el mueble para el reloj de pared, el reloj adosado a la pared, y no colgado, con un frente muy ornamentado. Comienzan a hacerse en Inglaterra, desde 1620, relojes portátiles de notable calidad.

Los hermanos Campani, de Roma, obtuvieron, un gran éxito con su "reloj nocturno" al atender un ruego del Papa Alejandro XVII, a quien le molestaban las campanadas y tampoco quería los relojes de esfera proyectable a la pared. El modelo inventado, tenía las cifras caladas que permiten leer las horas en la oscuridad gracias a la candela que ardía en el interior de las cajas y señalando la hora por medio de un cuidadoso sistema de discos giratorios, este modelo fue reproducido en Italia e Inglaterra durante el siglo XVIII.

La incorporación del péndulo al reloj supuso el total despegue de la técnica frente a las limitaciones que hasta entonces había tenido la cronometría. Ya en 1660, y debido a la precisión que aquél confería a los relojes, comenzaron éstos a ser equipados de agujas de minutos, con el cañón de las horas y de los minutos en el árbol de la rueda de centro, según han seguido ya montándose partir de ese momento.

RELOJ ELÉCTRICO

La construcción de relojes eléctricos se inició a mediados del s. XIX. Inicialmente se recurrió a distintos sistemas que levantaban las pesas cuando éstas llegaban al final de su recorrido o tensaban el muelle espiral. Finalmente se consiguió mantener directamente las oscilaciones del órgano regulador (péndulo, volante, diapasón metálico) con ayuda del magnetismo y electromagnetismo. En este último caso, el oscilador se convierte también en órgano motor y mueve el sistema de ruedas engranadas que gobierna las saetas. El oscilador establece la conmutación de la corriente necesaria para el mantenimiento de las oscilaciones y la corta en el momento oportuno. La energía es facilitada por unas pilas o unos acumuladores en forma de corriente continua. Existen relojes equipados con motores sincrónicos que funcionan con la corriente alterna de la red (50 Hz).También pueden emplearse corrientes eléctricas para mantener varios relojes secundarios sincronizados con el péndulo de un reloj principal.

Los relojes electrónicos incorporan en uno o varios de sus componentes elmentos electrónicos. En 1952, Marius Lavet introdujo un transistor en los sistemas con oscilaciones mantenidas, para sustituir por una conmutación eletrónica los dispositivos con contactos eléctricos, que se deterioran por efecto de la chispa de la extracorriente de la ruptura debida a la inductancia de la bobina.

El campo de la relojería eléctrica es hoy vastísimo, pues muchas más ramificaciones y aplicaciones que la relojería clásica. Los relojes marcadores de fichas para el personal, los relojes de exterior. Existen relojes eléctricos de pulsera, en los que la pila se ha miniaturizado; hay otro tipo de reloj electrónico sin escape ni volante, que utiliza la frecuencia de un diapasón vibrador como regulador.

RELOJ DE CUARZO

El reloj de cuarzo utiliza el efecto piezoeléctrico del cristal de cuarzo. Cuando vibra un cristal de cuarzo se produce una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus caras. El cristal tiene una frecuencia de vibración natural que depende de su tamaño y forma, y si se le coloca en un circuito oscilante que tenga su misma frecuencia, se producen dos efectos simultáneos: el cristal vibra en su frecuencia natural, y la de todo el circuito se hace igual a la frecuencia natural del cristal. En el reloj se amplifica la corriente alterna del circuito oscilante, y la frecuencia se subdivide por etapas, moviendo finalmente un motor sincrono y un conjunto de engranajes que marcan la hora mediante unas manecillas.

Con el reloj de cuarzo se alcanzan precisiones de algunas milésimas de segundo por día. Para la construcción de despertadores y relojes de pequeño tamaño se utilizan cuarzos lenticulares que funcionan en cizalladura, de mayor espesor, más voluminosos y que consumen más energía, pues sugieren una división de frecuencia.

Los relojes de cuarzo analógicos constan de las siguientes partes:

a) Pila que suministra energía eléctrica.

b) Oscilador o cuarzo, para la corrección de frecuencia.

c) El circuito integrado, que desempeña numerosas funciones: mantenimiento de las vibraciones del cuarzo; adaptación de la corriente para el impulso periódico del motor paso a paso.

d) Motor paso a paso, que consiste en un electroimán con una bobina y un estator de hierro dulce con aberturas descentradas destinadas a poner en movimiento el rotor en el sentido indicado por la corriente alterna en cada momento del impulso.

e) El engranaje y la esfera con agujas.

f) La puesta en hora mecánica, para poder manipular la aguja de los segundos.

RELOJ ATÓMICO

El primer reloj atómico que se construyó, en 1955 utilizaba una frecuencia de transición de la molécula de gas amoníaco. Actualmente, se utiliza por lo general las transiciones hiperfinas de los átomos alcalinos (cesio, rubidio). La observación del fenómeno de resomancia utiliza el método del chorro atómico, o bien el de fluctuación u oscilación óptica.

El reloj atómico que utiliza la transición ultrafina del cesio a demostrado poseer tales cualidades de exactitud, estabilidad a largo plazo y reproductividad, que se utliza, desde 1967, para determinar la unidad de tiempo que, desde las más remota antigüedad, estaba relacionada con los movimientos astronómico. El segundo se define actualmente como la duración de 9192631770 periodos de la radiación correspondientes a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado de base del átomo de cesio 133>>

El reloj atómico que utliza el máser de hidrógeno tiene una estabilidad, al menos durante varios días, superior, en un factor 10 a la del reloj de cesio.

Los relojes atómicos permiten la localización de las posiciones con una enorme precisión y pueden por ello ser utilizados sistemas anticolisión de los aviones. También han permitido la verificación de ciertas leyes en la relatividad de Einsten. Las actuales investigaciones permiten aventurar la posibilidad de construir unos relojes con rayas atómicas o moleculares situadas en el campo infrarrojo, e incluso óptico.

CRONÓMETROS

Los relojes mecánicos de alta precisión, conocidos como cronómetros eran empleados por los navegantes para determinar la longitud geográfica y calcular su posición en alta mar. Los cronómetros de los buques, o relojes marinos, van instalados en una caja de suspensión; de cada cronómetro, se lleva un registro con exacta anotación de las observaciones de estado absoluto y de movimientos diarios, aunque actualmente su función ha perdido importancia porque los buques pueden recibir la hora por radar.

En el s. XVIII, el gobierno británico ofreció una recompensa a quien construyera un aparato capaz de determinar la longitud a bordo de los buques con un error inferior a medio grado. Dicha recompensa fue obtenida por J. Harrison con su reloj marino.

En 1765, el francés Pierre Le Roy construyó un cronómetro dotado ya de todos los mecanismos esenciales de un cronómetro moderno.

También los utilizaban astrónomos y joyeros para calibrar instrumentos de medida. El primer cronómetro eficaz fue construido en 1771 por el relojero británico J. Harrison. Era un instrumento portátil montado sobre balancines para mantener el delicado mecanismo en posición horizontal.

Otro reloj de precisión, denominado cronógrafo, no solo proporciona la hora exacta, sino que también registra el tiempo transcurrido en fracciones de segundo. Hay distintas formas de cronógrafo: el tacómetro, que mide la velocidad de rotación; el pulsómetro, que determina el ritmo de una pulsación, y el contador de producción, que indica el número de productos fabricados en un tiempo determinado.

Los cronógrafos o cronómetros empleados en competiciones deportivas, indican el tiempo transcurrido, pero no la hora del día.