Den förta klockan var ett solur och där med det första astronomiska instrumentet som tillverkades. Äldsta exemplen från 500 före den normala tideräkningen i det nuvarande Kina. Det finns även de som hävdar att egypternas obelisker är solur och det skulle göra solur till ett fenomen som är ca 5000 år gamla. Ett solur har en precision på ±16 minuter. Vilket var bra för en förindustriell värd. Men det duger inte för vetenskapliga experiment. Men det är numera möjligt att tillverka ett solur med en precision på ±30 sekunder. Men det kräver att man gör beräkningar för den plats man befinner sig och tillverkar ett ur för just den platsen.
Det som avlöste soluret som tidtagare var timglaset och möjligt vattenuret. Bägge fungerar på samma princip att materialet rinner genom en strypning och där i genom tar tid. Metoden ger en låg precision och svårt att testa mellan två ur och distans. Och tiden kan variera när miljön runtom skiljer sig.
Nästa teknik var det mekaniska uret. Antikytheramekanismen kan anses som det första mekaniska tidsmekanismen. Men ordet urmakare kommer från 1269 i ett kvitto från klostret Beaulieu i Frankrike. Och den första källan är från år 1335 som handlar om ett mekaniskt ur syftade på en apparat i palatset för familjen Visconti i Milano.
1510 tillverkades ett ur med fjäderdrift av Heinrich Arnold. Peter Henlein skapade fickur 1508 som kunde gå i 40 timmar utan att behöva dras upp.
Även om Galileo Galilei anses som upptäckaren av pendelns isokronism år 1583 skapade han bara en ofullständig skiss till ett pendelur. Och det är möjligt att araberna var tidigare med pendelur men inga skisser eller exemplar har överlevt till vår tid.
Året 1657 skapade Christian Huygens pendeluret som en sammansatt mekanisk verk. Detta ledde till ett urverk som man kunde göra mätningar efter men inte till navigation där högre precision krävs och det kom 1759 med skepps kronografen H4 byggd av John Harrison och användes för att lösa longitudproblemet med hjälp av bland annat James Cook.
1927 uppfanns kvarts uret av Warren Alwin Marrison. Kvartsur, ett ur som mäter tiden med hjälp av oscillationer i en kvartskristall. Kvarts har piezoelektriska egenskaper. Det innebär att om man utsätter en kvartskristall för elektrisk spänning så deformeras den, och omvänt, om den deformeras så genererar den en elektrisk spänning. Kvartskristallen är utformad så att den lätt kan vibrera med en viss frekvens (vanligtvis 32 768 Hz i ur). Konstruktionen är alltså resonant.
Kortfattad förklaring av förfarandet: Klockans processor ger kristallen en spänningspuls så att den deformeras och börjar vibrera. För att vibrationen ska fortsätta måste det kontinuerligt tillföras pulser i takt med kristallens vibration. Detta sker genom återkoppling av kristallens utsignal till processorn. Det kan liknas vid en gunga som knuffas till för att gungan inte ska stanna.
Processorn räknar pulserna från kristallen, och efter 32 768 pulser har det gått en sekund. Att man har valt det till synes märkliga talet 32 768 har sin förklaring i att processorn räknar binärt och att 32 768 = 215. Man skulle i princip kunna välja andra potenser av 2, t ex 214 = 16 384 eller 216 = 65 536, men man måste också ta praktiska hänsyn till kristallens dimensioner för olika frekvenser m m, och då visar sig 32 768 Hz vara en lämplig kompromiss.
1949 kom atom uret
Ett atomur är ett ur som mäter tiden genom att utgå från svängningsmaximum (resonansfrekvens) hos atomer som till exempel cesium133. Genom att excitera en molekyl att nå sitt övergångstillstånd fås frekvensen då molekylen faller tillbaka i sitt grundtillstånd och sänder ut energiöverskottet. Dessa svängningar har konstant frekvens och kan avläsas mycket noggrant, vilket gör att atomur mäter tiden säkrare än alla andra ur som hittills byggts. Mätvärden från över 260 atomur fördelade över mer än 60 olika institutioner över hela världen används för att fastställa den internationella atomtidsskalan TAI, som är bas för UTC och jordens lokala tidsskalor.
Ett atomur för industribruk har typiskt en felmarginal på 1 sekund på 100 000 år, men i forskningssammanhang och i mer krävande tillämpningar förekommer atomur med en felmarginal på 1 sekund per tiotals miljoner år. Det mest korrekta atomuret i världen finns på National Physical Laboratory i Storbritannien och har en felmarginal på mindre än 1 sekund per ungefär 138 000 000 år
Varför denna färd mot mer precisa klockor?
Vi är helt enkelt beroende av tid och synkronisering. Finansmarknaden som den är i dag skulle helt enkelt inte funka. Inte ens under järnvägens tid funkade det med en osynkroniserad värd I dag är inte ens jordens gång runt solen tillräcklig precis. Man behöver mer exakt för att få GPS att visa var du är och att synka internet eller att mobiltelefonen. Inget av detta är möjligt utan atomuret.
Så varför gillar jag rymdforskningen? För att den har givit oss GPS och mobiltelefoner, och även om jag inte gillar bilder på allt och alla så tycker jag om möjligheten att göra det.
