การวัดหาและบอกเวลา

Posted By Plookpedia | 28 เม.ย. 60
522 Views

  Favorite

การวัดหาและบอกเวลา 


การวัดหาเวลาที่ละเอียดแม่นยำ ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และ ใช้วิธีดาวผ่านเมริเดียนเมื่อไม่นานมานี้ที่หอสังเกตการณ์ดาวของทหารเรือสหรัฐอเมริกา กรุงวอชิงตัน ได้ใช้โทรทัศน์ถ่ายรูปจุด เหนือศีรษะ (photographic zenith tube) ซึ่งติดตั้งประจำที่ และ ถ่ายรูปเฉพาะดาวซึ่งผ่านเมริเดียนใกล้ ๆ จุดเหนือศีรษะเท่านั้นสำหรับการวัดหาเวลาที่แม่นยำเขาใช้เครื่องบันทึกเวลาไฟฟ้า (electric chronograph) จดเวลานาฬิกาเดินเขียนเป็นกราฟบอกเวลาของนาฬิกาเวลาดาราคติ และ นาฬิการักษาเวลาสุริยคติขณะเวลาที่กระจกถ่ายรูปอยู่ในตำแหน่ง ตามที่กำหนดไว้จากกราฟนี้จะคำนวณหาเวลาดาวผ่านเมริเดียนได้ภายในเศษส่วนของวินาที และ เปรียบเทียบกับเวลาทฤษฎีของดาวผ่านเมริเดียนได้ความคลาดเคลื่อนของนาฬิกา นาฬิกาแต่ละเรือนที่ใช้เป็นนาฬิกามาตรฐานจะไม่ถูกรบกวนให้ตั้งเวลาใหม่เว้นเสียแต่เมื่อจำเป็นต้องมีการซ่อมมีการตรวจสอบอัตราความเร็วช้าโดยการวัดทางดาราศาสตร์เป็นครั้งคราวเป็นคาบเวลา และ การเปลี่ยนแปลงในอัตราการเร็วช้าในคาบเวลาสั้นมีน้อยมากสามารถทำนายได้ภายในสองถึงสามพันของวินาที
 

สัญญาณเวลา 


สัญญาณเวลาส่งโดยนาฬิกาซึ่งอัตราตามเวลาสุริยปานกลางมีการเปรียบเทียบเวลานาฬิการักษาเวลาสุริยคติปานกลางกับนาฬิการักษาเวลาดาราคติวันละสองครั้ง และ คำนวณหาความคลาด เคลื่อนทางเครื่องบันทึกเวลาแล้วตั้งนาฬิกาส่งสัญญาณให้เวลาถูกต้องโดยเครื่องอัตโนมัติให้เร่งเร็วหรือช้าจนกว่าการเปรียบเทียบทางเครื่องบันทึกเวลาจะแสดงว่าถูกต้องแล้ว 

การส่งสัญญาณเวลาเริ่มนาทีที่ ๕๕ ของชั่วโมง และ ส่งติดต่อไปจนวินาทีสุดท้ายของชั่วโมงสัญญาณส่งออกไปขณะตั้งต้นของทุกวินาทีระหว่างคาบเวลา ๕ นาที เว้นแต่วินาทีที่ ๒๙ ของนาที และบางวินาทีจำนวนสัญญาณที่ส่งภายหลังสัญญาณที่เว้นขณะใกล้ปลายเวลาทุกนาทีชี้ให้เห็นจำนวนนาทีซึ่งยังคงเหลืออยู่จะส่งสัญญาณระหว่างชั่วโมงที่ส่ง (สัญญาณวินาทีที่ ๖๐ เป็นสัญญาณแรกของนาทีถัดไป) สัญญาณสุดท้ายที่ส่ง (ในชั่วโมงนั้น) ยาวกว่าสัญญาณอื่น ๆ 

เพื่อให้มีการทดสอบ และ เก็บหลักฐานของความคลาดเคลื่อนในสัญญาณที่ส่งออกไปเขามีเครื่องรับจดสัญญาณเหล่านี้ลงในเครื่องบันทึกเวลาที่หอสังเกตการณ์ดาวไว้ด้วยจึงสามารถให้มีการหาความ คลาดเคลื่อนของนาฬิกาส่งสัญญาณและความคลาดเคลื่อนของสัญญาณจากหลักฐานที่จดได้สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำความคลาดเคลื่อนของสัญญาณที่ส่งมีขนาดเฉลี่ยประมาณ ๑/๑๐๐  วินาที 



นอกจากสหรัฐอเมริกา ประเทศอังกฤษ ฝรั่งเศส และ เยอรมัน ก็มีการส่งสัญญาณเวลาอาศัยการวัดเวลาจากหอสังเกตการณ์ดาวของแต่ละประเทศบางแห่งก็ส่งวันละหลายครั้ง 

เมื่อความแตกต่างกันในลองจิจูดระหว่างสถานที่ ๒ แห่ง เท่ากับความต่างกันระหว่างเวลาท้องถิ่นของสถานที่นั้นผู้วัดหาลองจิจูดจึงต้องแก้ปัญหา ๒ ประการคือ 

(๑) ต้องวัดหาเวลาท้องถิ่นในขณะหนึ่ง (ตามวิธีการทางดาราศาสตร์) และ
(๒) ต้องรู้เวลาท้องถิ่นที่แน่นอน และ เวลาขณะเดียวกันนั้นที่เมริเดียนใช้อ้างอิง (เช่น เวลาของกรีนิช) หรือของเมริเดียนอื่นซึ่งทราบลองจิจูดแล้ว 

ความคลาดเคลื่อนในการวัดหาเวลาเพียง ๑ วินาที จะทำให้ลองจิจูดคลาดเคลื่อนไป ๑๕ ฟิลิปดา (ประมาณ ๔๖๔ เมตร ที่เส้นศูนย์สูตรโลก) จึงเห็นได้ชัดว่าการวัดหาลองจิจูดที่ละเอียดต้องใช้เครื่องรักษาเวลาซึ่งมีความละเอียดแม่นยำอีกทั้งวิธีอันเหมาะสมดีในการสื่อสารส่งสัญญาณเวลาที่เมริเดียนอ้างอิงมายังผู้วัดที่เมริเดียนซึ่งต้องการทราบดังนั้นประวัติของการวัดหาลองจิจูดจึงเกี่ยวข้องไม่แต่วิวัฒนาการของกล้องโทรทรรศน์ และ เครื่องเก็บเวลาเท่านั้นยังต้องเกี่ยวข้องกับความเจริญก้าวหน้าของการสื่อสารด้วย 

ก่อนมีการประดิษฐ์การสื่อสารทางโทรเลข และ วิทยุสมัยใหม่ ดูเป็นเรื่องง่ายเพียงนักดาราศาสตร์หรือนักเดินทางทางบกหรือทางทะเลวัดหาได้เวลาเมริเดียนมาตรฐาน (กรีนิช) ขณะเดียวกันกับเมื่อมี การวัดเวลาท้องถิ่นแล้วก็นำเครื่องรักษาเวลาซึ่งตั้งเวลาตามเวลากรีนิชไปด้วยกับตัว 

 

 

เครื่องมือของสถาบันสำรวจชายฝั่ง และ สัณฐานพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ (Coat and Geodetic Survey) สหรัฐอเมริกาใช้ในการวัดหาเวลา และ ลองจิจูด แสดงให้เห็นการตั้งเครื่องมือมีกล้องโทรทรรศน์เครื่องรับวิทยุ และ เครื่องบันทึกเวลา

 


การเปรียบเทียบระหว่างเวลากรีนิช และ เวลาท้องถิ่นจะชี้บอกลองจิจูดของเขาได้เลยวิธีนี้ต้องการเครื่องรักษาเวลาซึ่งมีลักษณะที่เหมาะสมกล่าวคือ เครื่องรักษาเวลานั้นต้องโยกย้ายเคลื่อนที่ไปมาได้ต้องไม่มีความต้องการที่ตั้งรับรองถาวรเพราะต้องใช้สำหรับงานบนบกหรือในทะเลได้ควรมีอัตราเร็ว และ ช้าน้อย และ ต้องได้อัตราคงตัวพอเมื่อใช้งานในสภาพต่าง ๆ ของดินฟ้าอากาศ 

เป็นเวลาหลายร้อยปีจึงได้มีผู้ค้นคิดสร้างเครื่องเก็บเวลาซึ่งมีลักษณะดังได้กล่าวมาแล้วนั้นการวัดหาลองจิจูดในทะเลเป็นภารกิจสำคัญมากสมัยที่มีการสำรวจตรวจค้นภูมิประเทศอย่างขนาดใหญ่ซึ่งเริ่มภายหลังการเดินทางโคลัมบัสไม่นานนักความปลอดภัยของเรือ และ คนประจำเรือซึ่งเดินทางในทะเลต้องการทราบตำแหน่งจุดที่เรืออยู่ในทะเลแต่ก็เป็นเวลาอีกนานกว่าจะได้มีผู้คิดสร้างเครื่องรักษาเวลาให้ได้ลักษณะที่สามารถใช้ในการวัดหาลองจิจูดเคลื่อนที่ไปใช้ในทะเลได้ 

การวัดหาละติจูดได้ทำกันมาหลายศตวรรษแล้วแต่ก็ยังไม่มีวิธีเร็วพอในการหาตำแหน่งเรือทั้งละติจูด และ ลองจิจูด จนกระทั่ง จอห์น ฮาร์ริซอน (John Harrison) ชาวอังกฤษประดิษฐ์นาฬิกาใช้จึงควรจะได้นำเรื่องราวการสร้างเครื่องรักษาเวลามากล่าวไว้ในที่นี้

ในสมัยกรีซโบราณ และ อียิปต์โบราณ เขาใช้นาฬิกาน้ำใส่น้ำในภาชนะให้ไหลออกมาหรือเติมน้ำใส่ลงไปแล้ววัดเวลาที่น้ำจะไหลออกมาหมดหรือจะเต็มบอกความนานในการประกอบกิจการนั้นว่าได้ใช้เวลาผ่านพ้นไปเท่าใดนับได้ว่าเป็นการตั้งต้นของการวัดเวลา 

ต่อมาชาวกรีกได้ประดิษฐ์นาฬิกาน้ำ และ นาฬิกาแดดให้ดีขึ้นแต่ยังยึดหลักการเปลี่ยนแปลงชั่วโมงตามฤดูกาลการวัดเวลาในสมัยนั้นยังคงไม่ละเอียดแน่นอนเนื่องจากความนานของชั่วโมงยืดนาน หรือหดสั้นไปตามฤดูกาล

 

นาฬิกาน้ำของกรีก

 

เวลาล่วงเลยมาจนถึง พ.ศ. ๑๙๐๓ (ค.ศ. ๑๓๖๐) เฮนรี เดอ วิค (Henry De Vick) ได้ประดิษฐ์นาฬิกาเชิงกลเป็นครั้งแรกสำหรับพระเจ้าชาลส์ที่ ๕ ของ ฝรั่งเศส เป็นการเริ่มมีนาฬิกาเชิงกลใช้นับเวลา จากการเคลื่อนไหวของเครื่องได้อันตรภาคสม่ำเสมอซึ่งเป็นหลักการสร้างนาฬิกาปรมาณูที่บอกเวลาได้ละเอียดแม่นยำมากตามที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในเวลานี้

 

 

นาฬิกาเดอดอนติ (De Dond s clock) จำลองแบบมาไว้ที่สถาบันสมิทโซเนียน วอชิงตัน จากนาฬิกาซึ่ง กิโอวานนิ เดอ ดอนดิ (Giovanni De Dondi) ใช้เวลา ๑๖ ปีสร้างขึ้นเสร็จ เมื่อ ค.ศ. ๑๓๖๒ เป็นนาฬิกาเชิงกลชั้นเยี่ยมเรือนแรกซึ่งมีชื่อเป็นที่รู้จักกันในยุโรปเป็นนาฬิกาที่ทำให้มีการประดิษฐ์นาฬิกางดงามขึ้นใน ๒-๓ ศตวรรษต่อมานาฬิกาเรือนนี้ไม่เพียงแต่บอกเวลาเท่านั้นยังบันทึกบอกการเคลื่อนไหวของดาวเคราะห์ด้วยระบบเกียร์อันซับซ้อนนับจากซ้ายไปหน้าปัดบนบันทึกการเคลื่อนไหวของดาวอังคาร ดวงอาทิตย์ และ ดาวศุกร์ หน้าปัดล่างบอกเวลาลำดับ ๒๔ ชั่วโมง

 

นาฬิกาเชิงกลรุ่นแรก ๆ มีชิ้นส่วนประกอบมากมายทำหน้าที่เกี่ยวโยงกันอาศัยกำลังจากแท่งน้ำหนักยึดด้วยเชือกพันรอบเพลาเมื่อแท่นน้ำหนักเลื่อนต่ำลงเชือกที่พันออกแรงหมุนเพลา เพลาจึงเคลื่อนไหวตามระบบฟันเฟือน และ เกียร์ ซึ่งบังคับระฆังให้ตี ชั่วโมง และ มีเข็มชี้บอกเวลา

ความริเริ่มการวัดอันตรภาคเวลาสั้น ๆ ได้ละเอียดครั้งแรกมาจากชาวอิตาลีชื่อ กาลิเลโอ (Galileo Galilei, ค.ศ. ๑๕๔๖-๑๖๔๒) เวลานั้นเขาเป็นนักเรียนแพทย์ ใน พ.ศ. ๒๑๒๖ (ค.ศ. ๑๕๘๓) เขาได้ สังเกตโคมในโบสถ์เมืองพิสา (Pisa) แกว่งไปมาใช้เวลาเท่ากันไม่ว่าจะแกว่งมากหรือน้อย 

ต่อมากาลิเลโอเลิกศึกษาวิชาแพทย์แล้วมาศึกษาคณิตศาสตร์ และ ฟิสิกส์ เขาได้ใช้นาฬิกาน้ำตรวจสอบความละเอียดแม่นยำวัดเวลาลูกตุ้มแกว่งไปมาโดยใช้น้ำซึ่งไหลออกจากรูในภาชนะซึ่งตั้งอยู่เบื้องบนให้ลงมาในภาชนะซึ่งอยู่เบื้องล่างถ้าน้ำหนักของน้ำซึ่งไหลออกระหว่างเวลาลูกตุ้มแกว่งไป และ กลับครั้งแรกเหมือนกับเวลาลูกตุ้มแกว่งไปกลับครั้งหลังเขาก็รู้ว่าการแกว่งไปมาใช้เวลาเท่ากัน 

การทดลองของเขาได้แสดงว่าเวลานานของการแกว่งเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับความยาวของคานลูกตุ้มเวลาแกว่งไปมานานเป็นสองเท่าเมื่อคานลูกตุ้มยาวสี่เท่า และ ถ้าให้เวลาแกว่งไปมาเป็นสามเท่า คาน ลูกตุ้มต้องยาวเก้าเท่าความยาวของลูกตุ้มเปลี่ยนแปลงตามกำลังสองของเวลาแกว่งไปมาบัดนี้เรารู้ว่ากฎเกณฑ์นี้เป็นจริงสำหรับโค้งแกว่งที่ไม่ใหญ่นัก และ ไม่ถูกต้องทีเดียวสำหรับโค้งแกว่งที่ใหญ่มาก 

เมื่อกาลิเลโอมีความคิดที่จะใช้ลูกตุ้มน้ำหนักสร้างนาฬิกาเขามีอายุมากเสียแล้วตาก็เกือบไม่เห็นเขาได้วาดรูปออกแบบสร้างแต่ยังไม่ทันได้สร้างเป็นเครื่องเสร็จก็ถึงแก่กรรมเสียก่อนภายหลังกาลิเลโอถึงแก่กรรมไปแล้วได้ ๑๔ ปี ไฮเกนส์ (Christian Huygens, ค.ศ. ๑๖๒๙ -๑๖๙๕, ชาวฮอลแลนด์ นักดาราศาสตร์) ได้อาศัยความคิดของกาลิเลโอสร้างนาฬิกาจักรใช้ลูกตุ้มน้ำหนักเป็นเรือนแรกซึ่งให้ ความแม่นยำดีขึ้นมาก และ สามารถนับเวลาเป็นวินาทีได้ 
 

 

กาลิเลโอกำลังสังเกตโคมในโบสถ์พิสาแกว่งไป และ กลับได้จังหวะเวลาเท่ากันไม่ว่าโค้งที่แกว่งไป และ กลับใหญ่หรือเล็ก                                                                                    


ในกรณีที่มีนักวิทยาศาสตร์ชื่อเสียงโด่งดัง เช่น ไฮเกนส์ ได้ใช้เวลาค้นคว้าออกแบบสร้างนาฬิกาให้เก็บเวลาได้ดีขึ้นแสดงให้เห็นความสำคัญของการวัดเวลาในทางวิทยาศาสตร์ กาลิเลโอได้ใช้ลุกตุ้มน้ำหนักสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ และ ใช้นาฬิกาน้ำศึกษาการเคลื่อนที่ของดาวเดือนในท้องฟ้าเครื่องวัดเวลาในสมัยนั้นสามารถใช้ข้อมูลทางดาราศาสตร์ช่วยให้ เคพเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. ๑๕๗๑ - ๑๖๓๐, ชาวเยอรมัน นักดาราศาสตร์) สามารถสร้างกฎซึ่งมีชื่อเป็นประวัติการณ์ของการเคลื่อนที่ของดาวพระเคราะห์ ๓ กฎ 

๑. ดาวเคราะห์ทุกดวงเคลื่อนที่ไปตามวงรี (ellipse) ซึ่งมีดวงอาทิตย์อยู่ที่โฟกัส 
๒. รัศมีเวกเตอร์ของดาวเคราะห์ทุกดวงผ่านไป ทำพื้นที่เท่ากันในเวลาเท่ากัน 
๓. กำลังสามของระบบปานกลางของดาวเคราะห์สองดวงใด ๆ จากดวงอาทิตย์สัมพันธ์กันกับกำลังสองของคาบเวลาซึ่งดาวพระเคราะห์เคลื่อนที่ไปรอบดวงอาทิตย์

โครงการศึกษาและวิจัยดังได้กล่าวมาแล้ว และ โครงการอื่น ๆ อีกหลายโครงการต้องอาศัยการวัดเวลาให้ได้แม่นยำดีขึ้น ๆ เพื่อสนองความต้องการมีการออกแบบใหม่ ๆ ที่จะไม่ให้ความยาวของคานลูกตุ้ม-น้ำหนักเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิซึ่งเท่ากับทำให้อันตรภาคของเวลาแกว่งไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเหล็กที่ใช้ทำคานลูกตุ้มน้ำหนักยาวหนึ่งเมตรขยายตัวยาวออกไปทำให้เวลาแกว่งช้าลงไปอุณหภูมิสูงขึ้นเพียง ๕ องศาเซลเซียส ลูกตุ้มน้ำหนักที่ยาวออกไปจะเปลี่ยนแปลงเวลาแกว่งในวันหนึ่ง ๆ น้อยลงไปถึง ๒ ๑/๒  วินาที ได้มีการทดลองใช้วัตถุหลายอย่างทำลูกตุ้มน้ำหนักเพื่อแก้ปัญหานี้ทุกวันนี้จึงใช้โลหะผสมเหล็กกับนิกเกิลซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทั้งยังได้ประดิษฐ์ดัดแปลงส่วนของเครื่องซึ่งควบคุมการเคลื่อนไหวให้ได้จังหวะเวลาสม่ำเสมอในชั่วเวลาหนึ่งศตวรรษนับตั้งแต่ได้มีการใช้นาฬิกาลูกตุ้มน้ำหนักเมื่อถึงคริสต์ศตวรรษที่ ๑๘ นาฬิกาชนิดนี้สามารถรักษาเวลาได้แม่นยำภายใน ๒-๓ วินาที ในหนึ่งสัปดาห์ 



เวลาใกล้เคียงกันกับเมื่อกาลิเลโอได้มีความคิดใช้ลูกตุ้มน้ำหนักเป็นหลักในการสร้างเครื่องรักษาเวลาได้มีความต้องการค้นคิดหาตำแหน่งจุดในทะเลให้ได้แม่นยำเพราะได้เกิดมีเรืออับปางขึ้นบ่อย ๆ ในเวลานั้นรัฐบาลหลายประเทศได้สนับสนุนให้มีการวิจัยค้นคิดหาวิธีให้ได้ใช้ลองจิจูดซึ่งช่วยให้การหาตำแหน่งจุดถูกต้องแม่นยำเริ่มด้วยพระเจ้าฟิลิปที่ ๓ (Philip III) แห่งประเทศสเปน ใน พ.ศ. ๒๑๔๑ (ค.ศ. ๑๕๙๘) จะพระราชทานบำเหน็จเป็นเงินประจำปีทุกปีแก่ผู้ที่คิดได้ 

เมื่อ พ.ศ. ๒๒๕๐ (ค.ศ. ๑๗๐๗) กองทัพเรืออังกฤษประกอบด้วยเรือรบ ๔ ลำ และมีทหารประจำ ๒,๐๐๐ คน ภายใต้การบังคับบัญชาของนายพลเรือ เซอร์ เคลาดี โชเวล (Sir Cloudy Shovel) ได้ไปเกยหินในทะเลขณะมีหมอกที่บริเวณเกาะซิลลี (Scilly Island) ทางตะวันตกเฉียงใต้ของอังกฤษเพราะคำนวณลองจิจูดผิดพลาดทหารทั้งหมดเสียชีวิตรวมทั้งนายพลเรือด้วย

พ.ศ. ๒๒๕๗ (ค.ศ. ๑๗๑๔) รัฐสภาอังกฤษได้อนุมัติให้รางวัล ๑๐,๐๐๐ ปอนด์ สำหรับการคิดหาวิธี ซึ่งจะกำหนดหาตำแหน่งจุดลองจิจูดของเรือได้ภายใน ๑ องศา ๑๕,๐๐๐ ปอนด์ ถ้าหาได้ภายใน ๔๐ ลิปดา และ ๒๐,๐๐๐ ปอนด์ ถ้าหาได้ดีภายใน ๓๐ ลิปดา เรือเดินอยู่ในทะเล ๖ สัปดาห์ นาฬิกาที่ใช้เฉลี่ยแล้ววันหนึ่งไม่คลาดเคลื่อนเกินวันละ ๓ วินาที รัฐสภาอังกฤษได้ตั้งสภาลองจิจูดเพื่อดำเนินการเรื่องนี้

 

 

นาฬิกาเชิงกล (มาตรเวลา) เรือนแรก ซึ่งฮาร์ริซอน ชาวอังกฤษ เป็นผู้สร้างมีหน้าปัดบอกวินาที นาที ชั่วโมง และ วัน เป็นนาฬิกาเรือนแรกซึ่งใช้ทดสอบการเดินทางทางทะเลได้ผลดี (ภาพจากพิพิธภัณฑ์การเดินเรือแห่งชาติของอังกฤษ ที่กรีนิช)

 

จอห์น ฮาร์ริซอน ชาวอังกฤษเป็นคนแรกที่ได้ประดิษฐ์นาฬิกาได้ลักษณะตามที่รัฐบาลอังกฤษต้องการเขาได้เขียนแบบสร้างนาฬิกาสำหรับใช้ในการเดินเรือใน พ.ศ. ๒๒๗๑ (ค.ศ. ๑๗๒๘) และ ได้ส่งนาฬิกาเรือนแรกให้สภาลองจิจูดทดลองเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. ๒๒๗๗ (ค.ศ. ๑๗๓๔) สภานั้นได้ส่งเสริมให้เขาสร้างนาฬิกาใช้ในการหาลองจิจูดให้ดีขึ้นต่อไปโดยจ่ายเงินไปให้ ๕๐๐ ปอนด์ ต่อมา ฮาร์ริซอน ได้สร้างนาฬิกาขึ้นอีก ๓ เรือน นาฬิกาเรือนแรกมีน้ำหนักมากถึง ๗๒ ปอนด์ ได้นำไปทดสอบในการเดินเรือในนครลิสบอน ประเทศโปรตุเกส พ.ศ. ๒๒๗๙ (ค.ศ. ๑๗๓๖) ได้ผลดี เรือนที่ ๔ ได้ นำไปทดลองใช้บนเรือหลวง เดพต์ฟอร์ด (Deptford) ซึ่งเดินทางออกจากประเทศอังกฤษไปจาเมกา (Ja- maica) เมื่อ พ.ศ. ๒๓๐๔ (ค.ศ. ๑๗๖๑) ในความควบคุมของบุตรของเขา คือ วิลเลียม ฮาร์ริซอน (William Harrison) ปรากฏว่าในการเดินทางถึงจาเมกา เวลา ๖ สัปดาห์ นาฬิกาเรือนที่ ๔ ช้าไป วินาที เท่านั้นถูกต้องละเอียดดีกว่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้มากสภาลองจิจูดได้จ่ายเงินให้ ฮาร์ริซอนเป็นงวด ๆ ครั้ง สุดท้ายจ่ายเมื่อ พ.ศ. ๒๓๑๗ (ค.ศ. ๑๗๗๓) 
 

 

มาตรเวลาที่สร้างโดยบริษัทอูลิสส์ นาร์ดิน (Ulysse Nardin)ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ กรมแผนที่ซื้อไว้เมื่อเดือนมกราคมพ.ศ. ๒๕๑๔ เป็นนาฬิกาชนิดรักษาเวลาดาราคติเดินด้วยลานไขลานเต็มที่เดินได้ ๕๖ ชั่วโมง มีวงจรไฟฟ้าสำหรับปล่อยสัญญาณไฟฟ้าบันทึกลงบนกระดาษของเครื่องบันทึกเวลาทุกนาที

 

ในเวลาใกล้เคียงกัน ปีแอร์ เลอ รัว (Piere Le Roy) ได้ทำการทำค้นคว้าสร้างนาฬิกาเชิงกลเป็นอิสระต่างหากจากฮาร์ริซอน เลอ รัว ผู้นี้ นับกันว่า เป็นบิดาของนาฬิกาเชิงกล ที่เรียกกันว่า มาตรเวลา (chronometer) ใน พ.ศ. ๒๓๐๙ (ค.ศ. ๑๗๖๖) เลอ รัวได้สร้างนาฬิกาแบบต่างกันกับนาฬิกาของฮาร์ริซอนเขาได้แยกเครื่องเชิงกลที่ใช้บังคับการหยุดยั้งออกจากเครื่องเชิงกลที่ทำการหมุนทำให้ความเสียดทานน้อยลงไปสร้างเครื่องชดเชยอัตโนมัติสำหรับอุณหภูมิ และ มีที่สำหรับปรับเครื่องง่าย ๆ เป็นการเปลี่ยนแปลงให้ความละเอียดดีขึ้น และ การสร้างตัวนาฬิกาง่ายขึ้นเขาได้สอบนาฬิกาของเขาปรากฏได้ผลแม่นยำเท่ากับนาฬิกาเรือนที่ ๔ ของฮาร์ริซอนถึงแม้ฝีมือการสร้างหยาบกว่านาฬิกาของฮาร์ริซอน

 

โครโนมิเตอร์ระบบควอตซ์ แบบที่ใช้กันในปัจจุบัน 

 

ต่อมาได้มีการแก้ไขให้ดีขึ้นโดยผู้มีชื่อหลายคนโดยเฉพาะส่วนที่เป็นรูปเครื่องควบคุมการเคลื่อนไหวในต้นคริสต์ศตวรรษที่ ๑๙ มาตรเวลาสำหรับใช้ทางทะเลก็มีรูปร่างอย่างแบบที่เห็นใช้กันในปัจจุบัน 

ความแม่นยำของเครื่องรักษาเวลาได้ดีขึ้นเรื่อยมานับตั้งแต่ได้มีนาฬิกาเชิงกลเป็นครั้งแรกนาฬิกาเชิงกลในสมัยนั้นอาศัยเดินเครื่องด้วยน้ำหนักใช้เป็นเครื่องเก็บเวลาเคลื่อนที่ไม่สะดวกจนเมื่อได้มี การประดิษฐ์ใช้ลานสปริงเป็นกำลังเดินเครื่องมีล้อสมดุล และ สปริงควบคุมการเคลื่อนไหวให้สม่ำเสมอจึงได้มีนาฬิกาเชิงกลซึ่งมีคุณภาพดีขึ้นให้ความแม่นยำ และ เดินได้เที่ยงตรงเมื่อเทียบกับนาฬิกาลูกตุ้มน้ำหนัก และ ใช้เคลื่อนที่ได้ด้วย 

 

 

นาฬิกาตุ้มน้ำหนักเรือนที่หนึ่ง สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ามหามาลากรมพระบำราบปรปักษ์ ประทานให้กองทัพเรือเป็นนาฬิกาซึ่งใช้ตุ้มน้ำหนัก (รูปทรงกระบอกแขวนอยู่ใต้มู่เล่ทางขวาของภาพ) เป็นต้นกำลังขับเฟืองจักรมีลูกตุ้มทรงกระบอกมีแกนยาวตรงกลางเรือนเป็นตัวควบคุมจังหวะการเดินของนาฬิกาให้เที่ยงตรงการตรวจสอบนาฬิกาเรือนนี้ทางดาราศาสตร์ของกองทัพเรือ ซึ่งเป็นผู้รักษาเวลามาตรฐานได้กระทำมาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๗๗จนถึงต้น พ.ศ. ๒๕๑๔นาฬิกาเรือนนี้นับว่าเป็นนาฬิกาแบบพิเศษเพราะบริษัทเดนต์ (Dent)ได้สร้างขึ้นเพื่อน้อมเกล้าฯ ถวายสมเด็จพระราชินีนาถแห่งอังกฤษ และ เจ้าฟ้าชายแห่งเวลส์ มีเข็ม ๗ เข็มด้วยกัน บอก วินาที นาที ชั่วโมง วัน วันที่ เดือน และ ปีอธิกสุรทิน ความสำคัญของนาฬิกาเรือนนี้อีกอย่างคือเป็นนาฬิกาเรือนแรกที่ใช้รักษาเวลามาตรฐานของประเทศไทยมากกว่า ๓๐ ปี


ในปัจจุบันยังมีนาฬิกาไฟฟ้าได้พลังงานจากกระแสไฟฟ้าสลับหรือจากแบตเตอรี่ใช้สำหรับงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งต้องการความละเอียดแม่นยำนาฬิกาลูกตุ้มก็ได้มีการปรับปรุงเวลาให้ดีมี ความคลาดเคลื่อนวันละเพียงหนึ่งวินาทีถ้าต้องการความละเอียดมากก็มีนาฬิกาซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าจากการสั่นสะเทือนของหินควอตซ์แม่นยำถึงสองหรือสามส่วนพันของวินาทีในหนึ่งวัน เวลานี้มีนาฬิกาที่แม่นยำมากบังคับการเดินด้วยการสั่นสะเทือนของอะตอนซีเซียมแบบนาฬิกาอะตอมิก ซึ่งสามารถจะบอกเวลาได้แม่นยำมาก ใน ๓,๐๐๐ ปี ช้าไปเพียงหนึ่งวินาที

 

 

นาฬิกาตุ้มน้ำหนักเรือนที่สองกองทัพเรือได้จัดหามาภายหลังจากได้เรือนที่หนึ่งเพื่อใช้ตรวจสอบเวลาให้แน่นอนนาฬิกาเรือนนี้สร้างโดยบริษัทคาร์ล ราโนหส์(Carl Ranoh s) ประเทศเดนมาร์ก หลักการทำงานของนาฬิกาเรือนนี้เหมือนนาฬิกาเรือนที่หนึ่งแต่มีเพียง ๓ เข็ม บอกชั่วโมง นาที และ วินาที

 

ในการหาตำแหน่งจุดในปัจจุบันนี้เรือเดินทะเลสมัยใหม่มีเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งให้ความรู้แม่นยำมาก เช่น เครื่องสะท้อนเสียง คลื่นเสียงจากพื้นทะเล บอกเวลาเสียงสะท้อนกลับ และ จากความรู้นี้ทำให้รู้ภูมิประเทศสูงต่ำใต้ทะเล และ ความลึกของทะเล เวลา กลางคืนอาศัยเครื่องเรดาร์ (radarscope) หาพิสัย และ ทิศทางถึงจุดต่าง ๆ ภายในระยะ ๗๐-๘๐ กิโลเมตร ในการหาทิศทางเรือในทะเลเมื่ออยู่ในพิสัยของเครื่องส่งจากฝั่งก็มีระบบวิทยุหาทิศทางด้วยเครื่องหาทิศ วิทยุ (RDF; radio direction finding) สายรับอากาศซึ่งมีความไวบนเรือจะรับวิทยุบอกทิศทางจากสถานีส่งซึ่งใช้ความถี่ที่ทราบ และ จากสัญญาณนั้นผู้บังคับการเรือจะทราบการเดินเรือของเขาหรือแนวตำแหน่งของเรือจากเครื่องลอร์นา (lorna;long-range navigation) เรือจะรับสัญญาณวิทยุให้เข้าจังหวะเล็งสกัดตำแหน่งได้แม่นยำ ภายในระยะ ๖๐ เมตร

 

 

การหาแหล่งกำเนิดของสัญญาณในการค้นหาจุดแหล่งกำเนิดของสัญญาณวิทยุนักเดินเรือจะหมุนสายอากาศซึ่งตั้งอยู่ตอนบนของเครื่องหาทิศวิทยุจนกว่าเขาจะได้พบจุดที่ไม่มีเสียงหรือจุดที่สัญญาณมีกำลังน้อยที่สุดจากขวาสำหรับชี้ทิศทางตั้งได้ฉากกับสายอากาศจะบอกทิศทางของสัญญาณที่ส่งมา


นอกจากนี้ในเรือที่มีเครื่องคำนวณเฉพาะจะหาตำแหน่งจากดาวเทียมสำหรับการเดินเรือ ๓ ดวง ของสหรัฐอเมริกา หาตำแหน่งเรือได้ผลแม่นยำดีมากในเวลาหนึ่งวินาที 

ทั้ง ๆ ที่มีเครื่องแบบใหม่ ๆ ช่วยในการหาตำแหน่งจุดพนักงานเดินเรือก็ยังคงมีเครื่องเซกซ์แทนต์ และ มาตรเวลาไว้ในเรือ

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Plookpedia
  • 9 Followers
  • Follow