Orologio

Orologio    Dispositivo atto a misurare il tempo, e a segnarne, con diversi artifici, intervalli regolari: Orologio tascabile, da polso, a pendolo. D Solo il ticchettio dell'orologio scandiva il tempo col suo ritmico suono (Gozzano). � Orologio da polso, da tasca, da torre, ecc., denominazione di varie fogge di orologi.  � Orologio elettrico, pilota, a quarzo, atomico o molecolare, a ricarica automatica, elettronico   � Orologio a pendolo, orologio nel quale l'organo oscillante è un pendolo. (Generalmente è racchiuso in un astuccio o in un contenitore, e posato su mobili, caminetti, ecc., oppure costituisce un mobile a sι stante.) � Orologio a ripetizione, orologio nel quale, azionando un opportuno meccanismo, si possono fare suonare le ore, le mezze, i quarti, e, talvolta, anche i minuti. � Orologio di precisione.   � Orologio registratore   � Orologio a suoneria,   � Orologio di controllo, dispositivo impiegato negli stabilimenti e negli uffici per stampare automaticamente il giorno, il mese, l'ora e il minuto su documenti di controllo. (Registra l'ora di entrata e di uscita del personale e semplifica il conteggio delle ore straordinarie effettuate; i ritardi sono automaticamente timbrati in rosso.) � Orologio di ricezione, apparecchiatura che, in una trasmissione sincrona, stabilisce gli intervalli elementari di tempo nel terminale ricevente, in modo da mantenerlo sincronizzato con gli impulsi inviati dalla stazione trasmittente. � Orologio di trasmissione, apparecchiatura che, in una trasmissione sincrona, genera gli intervalli elementari di tempo sui quali sono sincronizzati i bit che vengono inviati dal terminale alla linea. � Orologio astronomico, orologio a pendolo usato negli osservatori astronomici. (Di livello tecnico elevato, è caratterizzato da compensazione, fabbricato in leghe speciali e dotato di protezione mediante campana pneumatica che mantiene costanti temperatura e pressione; il suo scarto massimo giornaliero è dell'ordine del millisecondo.) � Orologio solare, piccola meridiana racchiusa in un astuccio, corredata di una bussola magnetica e di una livella a bolla per orientare il quadrante rispetto al meridiano locale. � Meridiana. � Orologio a equazione, dispositivo (pendolo) che dà simultaneamente il tempo vero e il tempo medio.

— Loc. div. Un'ora d'orologio, esattamente un'ora, un'ora precisa. � Essere un orologio, si dice di meccanismo che funziona con grande precisione o di persona assai puntuale e precisa. � Stare con l'orologio in mano, essere molto precisi e puntuali, pretendere che gli altri lo siano. � Un orologio che spacca il minuto, assolutamente preciso.

— Biol. Orologi biologici, strutture nervose specializzate con caratteristiche di veri e propri oscillatori autonomi.

— Bot. Orologio di flora, nome dato da Linneo a una serie di piante che schiudono i loro fiori a un'ora determinata del giorno; ad es. la mordigallina  entra in antesi alle ore 8, la calendula (Calendula officinalis) alle 9, il latte di gallina (Ornithogalum umbellatum) alle 11. (Le ore dell'inizio dell'antesi variano con le diverse località geografiche, in dipendenza di fattori luminosi, termici, altitudinari e non presentano quindi alcun carattere di esattezza.)

— Giochi. Gioco di carte di origine francese. (Il banchiere, disposte a forma di orologio tredici carte dall'asso al re, estrae dal mazzo una carta alla volta e prima di voltarla e mostrarla dice “asso per la prima”, “due per la seconda” e così via. Quando una carta voltata corrisponde a quella chiamata incamera tutte le poste, altrimenti raddoppia agli altri giocatori la posta giocata.) � Orologio da torneo, dispositivo che, nelle partite ufficiali di scacchi e di dama, misura separatamente il tempo di riflessione concesso ai due giocatori per un dato numero di mosse, tempo che non deve essere superato, pena l'immediata perdita della partita.
 

v Storia

Le prime notizie sulla misurazione del tempo risalgono al 1500 circa a.C., epoca in cui gli Egizi usavano rudimentali orologi ad acqua  ( CLESSIDRA ) . Notizie precise sulla costruzione di orologi solari si trovano in Anassimandro (610-546 a.C.); il primo orologio solare in Roma risale al 263 a.C. Esempi di orologi ad acqua e solari, talvolta monumentali, sono numerosi nella storia, sovente oggetto di doni fra pontefici e regnanti.

Nel  XIII sec. comparvero i primi orologi provvisti di congegni meccanici racchiusi in un telaio di ferro, non protetto da una cassa; questi esemplari, detti “svegliarini monastici”, poichè ne era limitato l'uso ai conventi, avevano il quadrante girevole con dei fori, corrispondenti a ogni mezz'ora, nei quali entrava il perno che faceva scattare il meccanismo della soneria.

Nel  XIV sec. vennero costruiti i primi orologi pubblici che inizialmente non avevano il disco orario visibile: i cittadini erano avvisati del trascorrere delle ore dai tocchi battuti su una campana posta sulla sommità della torre. Successivamente il quadrante fu messo “in mostra” sulla facciata della torre; oltre alle ore portava talvolta disegnati le fasi della Luna, i simboli dei pianeti, dei mesi, dei giorni e i segni dello zodiaco. Gli orologiai si sbizzarrivano nella creazione degli automi (cortei di Re Magi, di guerrieri, di suonatori, di animali) comandati da meccanismi connessi con la soneria; figurine varie provvedevano a battere le ore sulla campana: l'orologio della torre di San Marco a Venezia, costruito nel  XV sec., è la più famosa tra le costruzioni italiane di questo genere. Vanno citati inoltre l'orologio della torre di Westminster a Londra, quello di Hannover e quello del Palazzo Comunale di Praga, del XV sec., e l'orologio monumentale di Strasburgo (XVIsec.).

Gli orologi da tasca sono di origine francese e risalgono alla prima metà del  XV sec.: in un primo tempo erano racchiusi solo in una cassa provvista di una cornice di metallo cesellato, poi furono forniti di un coperchio per proteggere il quadrante. La forma poteva essere a mandorla, ottagonale, rotonda, rettangolare e persino a croce; i materiali più usati erano il cristallo di rocca, il rame e l'argento; l'ornamentazione consisteva in arabeschi, scene mitologiche, allegorie, fogliami, motti, paesaggi, vedute di città. I maggiori centri italiani che nel periodo rinascimentale produssero veri capolavori d'arte e di meccanica furono: Firenze, dove operavano le famiglie dei Della Volpaia e dei Broccetti; Pesaro, che vantava tra i suoi orologiai Pietro Griffi, e Urbino con la famiglia Barocci. In Francia primeggiavano le città di Lione e Blois, in Germania Augusta e Norimberga, in Svizzera Winterthur e Ginevra.

Un decisivo progresso si ebbe con la scoperta di Galileo sull'isocronismo delle oscillazioni del pendolo (1583); il primo disegno di un vero e proprio orologio a pendolo è dovuto a Vincenzo Viviani. Huygens inventò lo scappamento ad ancora (1657), perfezionò l'orologio a pendolo introducendo la sospensione libera, e costruì il primo orologio a bilanciere nel 1674. L'orologio a ripetizione fu inventato (1676) dall'inglese Nicholas Barlow, i cui studi furono ripresi da Thomas Tompion (1639-1713), che portò l'orologio a un alto grado di perfezione.

Ai primi del XVII sec. si usava un curioso tipo di orologio portatile, detto “uovo di Norimberga” perchè si riteneva originario di questa città; esso aveva la forma di un uovo ed era custodito da un prezioso astuccio, munito di due coperchi a cerniera.

Verso la metà del  XVII sec. si diffusero in Europa le “pendole” da tavola: quelle olandesi avevano la cassa di legno e il quadrante fissato su un fondo di velluto nero; la cassa di quelle inglesi, sormontata da un timpano, era più grande e con linee più classiche rispetto alle olandesi; la pendola francese era impreziosita dagli intarsi del Boulle; l'italiana rispecchiava nella decorazione lo spirito barocco dell'epoca, la forma si rifaceva a quella degli altari e il quadrante veniva incorniciato da pregevoli pitture.

Nel Seicento anche Milano si allineò con i più importanti centri di produzione; verso la fine del secolo la passione per gli orologi vi era talmente sviluppata da dare origine alle prime collezioni di questi oggetti. Una delle più famose raccolte è quella di Manfredo Settala, in parte ancora conservata all'Ambrosiana di Milano. A Roma i fratelli Campani avevano intanto inventato l'orologio notturno con bilanciere laterale; esso offriva i grandi vantaggi di essere silenzioso e di avere un lume che permetteva di leggere al buio la cifra corrispondente all'ora. A partire dalla seconda metà del Seicento si diffuse l'uso, negli orologi a pendolo, della colonna guardacorde: larga e alta, essa offriva all'estro degli stipettai un'ampia superficie da ricoprire con le più svariate e fantasiose ornamentazioni. Le pendole francesi create da artisti come i Caffieri e Boulle restano insuperate per l'alto livello artistico. Durante il Settecento le forme degli orologi si moltiplicarono a dismisura seguendo nella decorazione il gusto dettato dai vari stili; vennero ideati nuovi tipi di orologio e meccanismi più perfezionati. Nel 1735 John Harrison inventò un bilanciere bimetallico a compensazione termica, e, nel 1761, costruμ per l'ammiragliato britannico un cronometro marino che, in un viaggio in Giamaica, in 161 giorni subμ solo un ritardo di 5 s. Ulteriori perfezionamenti sono dovuti ad Abraham Louis Breguet, il quale ideò anche l'orologio a ricarica automatica, di cui un modello da polso fu costruito e brevettato nel 1924 dall'inglese John Harwood. Nel  XX sec. l'orologio divenne un oggetto d'uso corrente e la sua produzione passò dalla fase artigianale a quella industriale: la sua forma, nella maggioranza dei casi, venne standardizzata al fine di permetterne la produzione in serie. Grazie al progresso tecnico e scientifico divenne possibile utilizzare l'elettricità per la ricarica degli orologi e ideare nuovi misuratori di tempo (orologi a quarzo, orologi atomici); nel campo degli orologi da polso, comparsi all'inizio del secolo e ormai i più diffusi, la miniaturizzazione dei meccanismi ha permesso di realizzare orologi assai precisi di piccolissime dimensioni.

v Organi costitutivi e funzionamento

Tra  gli orologi ideati in passato, aventi oggi carattere di curiosità, vanno annoverati gli orologi ad acqua (che sono in sostanza variazioni degli orologi a sabbia, cioè delle clessidre), gli orologi in cui l'ora era indicata dal livello dell'olio che andava consumandosi in una lucerna o dall'altezza di una candela accesa, gli orologi per caduta di sfere lungo una pista, i sistemi di indicazione dell'ora utilizzanti aria compressa (orologi pneumatici), ecc. La denominazione orologio si riferisce a due distinte categorie di misuratori del tempo: orologi da tasca o da polso, di norma a molla, e orologi fissi (da torre, generalmente a pendolo, soprammobili, che possono essere a molla, a pendolo e talvolta elettrici). Gli organi principali sono: 1. l'organo oscillante, od oscillatore, che è il bilanciere, nel caso degli orologi a molla e il pendolo nel caso degli orologi a pendolo; la precisione dell'isocronismo delle sue oscillazioni determina la costanza degli intervalli di tempo indicati sul quadrante, quindi la regolarità di marcia dell'orologio; 2. il treno motore, che fornisce all'organo oscillante, tramite lo scappamento, l'energia meccanica per mantenere costante l'ampiezza delle sue oscillazioni compensando quella perduta per attrito: è costituito da un bariletto (cui è applicata la coppia motrice generata dalla molla oppure dai pesi, nel caso degli orologi a pendolo) e da quattro assi, di cui tre recanti ingranaggi e pignoni; 3. lo scappamento, la cui ruota è montata su di un asse del treno motore, che ha funzione sia di trasmettere, a ogni oscillazione, all'oscillatore l'energia meccanica ricevuta dal treno motore, sia di contare le oscillazioni; 4. il quadrante, sopra il quale si muovono le lancette; 5. le minuterie, gruppi di ingranaggi per il trascinamento della lancetta delle ore (con relativi assi di cui il primo fa ruotare la lancetta dei minuti e il terzo quella dei secondi), e per la carica e la rotazione manuale delle lancette; 6. la cassa, che ha la funzione di contenitore degli organi precedenti: in metallo, anche prezioso, negli orologi da polso e da tasca, in vari materiali negli orologi soprammobili. La cassa è a chiusura stagna negli orologi impermeabili usabili sott'acqua; le lancette e gli indici delle ore sul quadrante possono essere fosforescenti al fine di consentire la lettura dell'ora anche al buio. Nei grandi orologi da torre, è sempre presente un meccanismo di suoneria, che suona le ore, le mezze, e spesso i quarti; tale meccanismo si trova sovente anche negli orologi soprammobili e in alcuni casi anche in quelli da tasca o da polso.

v Orologio elettrico

I  tipi più comuni sono orologi in cui l'energia elettrica viene impiegata unicamente per la ricarica della molla e dei pesi. La ricarica può essere comandata cinematicamente, ogni volta che il treno motore raggiunge una posizione stabilita, o dinamicamente, quando l'ampiezza dell'oscillazione del pendolo o del bilanciere incomincia a diminuire. In altri tipi l'impulso viene fornito direttamente allo scappamento a ogni oscillazione od ogni due o più oscillazioni. Col nome di orologi elettrici si intendono anche gli indicatori dell'ora, usati, ad es., nelle vie cittadine e nelle industrie, che non sono veri e propri orologi, ma dispositivi estremamente semplici che ricevono impulsi polarizzati di frequenza stabile (frequenza di controllo) da un'apposita rete di distribuzione facente capo a un orologio centrale detto pilota, che è il vero e proprio orologio; si ha così il vantaggio che tutti gli indicatori marciano in sincronismo. Orologi elettrici, molto diffusi negli USA, sono azionati da motorini sincroni, con opportuni organi demoltiplicatori: la loro precisione è affidata, però, alla regolarità di marcia delle macchine elettriche della centrale che alimenta la rete cittadina. Un particolare tipo di orologio elettrico, analogo a quelli a distribuzione, è costituito da un normale radioricevitore a transistor sincronizzato con una stazione emittente che trasmette a voce l'ora, registrata su un cilindro esattamente sincronizzato da un vero e proprio cronometro: premendo un pulsante, l'utente viene informato dell'ora, con la precisione di un minuto primo. In Italia, questo sistema è adottato dal servizio telefonico.

v Orologio a quarzo

E'  un orologio che sfrutta la piezoelettricità del quarzo. Se in un circuito oscillante il dielettrico del condensatore è costituito da un cristallo di quarzo, si può accordare l'oscillazione elettrica alla frequenza di risonanza meccanica del quarzo ottenendo una tensione alternata di frequenza elevatissima e molto stabile. Questa frequenza, opportunamente demoltiplicata, comanda un orologio elettrico. Se al cristallo di quarzo viene accoppiato un circuito elettronico, si possono ridurre le frequenze di oscillazioni secondo rapporti ben definiti; l'orologio diventa allora un contatore di impulsi (orologio elettronico). Ne esistono di due tipi: uno per orologi di laboratorio di altissima precisione e uno per gli orologi portatili. Nel primo caso le frequenze prodotte sono elevate (da 100 kHz a 5 MHz) e vengono ridotte dal circuito elettronico a frequenze di 1 Hz e in questo caso il segnale puς essere inviato a un motore passo a passo, rotismo che aziona la lancetta dei secondi di un orologio analogico (quadrante tradizionale). Se la frequenza viene ridotta a 1/60 di Hz il segnale viene invece utilizzato per azionare orologi ripetitori. Negli orologi portatili la frequenza prodotta, più bassa, ridotta a 1 Hz, viene inviata a un indicatore digitale a cristalli liquidi e fornisce in continuazione la lettura diretta di ore, minuti e secondi.

v Orologio a diapason

E'  analogo al precedente sostituendo al quarzo un diapason (di frequenza propria accordata al circuito), che in orologi da polso comanda il meccanismo e in orologi astronomici stabilizza la frequenza della corrente di un motore sincrono. Il diapason viene utilizzato in orologi da laboratorio ad alta precisione: le vibrazioni del diapason fungono da stabilizzatori di frequenza della corrente di alimentazione del motore sincrono che aziona il rotismo.

v Orologio atomico o molecolare

E'  un orologio elettrico la cui frequenza di controllo è la frequenza di risonanza di un sistema atomico, o rispettivamente molecolare opportunamente stimolato. Il problema più delicato nello sfruttamento del fenomeno, che consiste nel rendere stabile e permanente l'oscillazione, è stato risolto seguendo due princμpi. Il primo è quello del maser, di cui il tipo ad ammoniaca è stato utilizzato nel primo orologio molecolare ad ammoniaca, la cui frequenza era di 23.870,127 MHz; il maser controllava la frequenza di un orologio a quarzo mantenendola stabile con la precisione di 10­10 s (errore di 1 s in circa 300 anni). Il secondo sistema utilizza transizioni  iperfini di atomi di elementi alcalini (cesio, rubidio, potassio) ancora con funzione di controllo di orologi a quarzo; per facilitare l'osservazione di dette transizioni si usa il metodo di pompaggio ottico, ottenendo orologi la cui precisione è di 10­13 s (errore di 1 s in più di 500 secoli).

v Orologi a ricarica automatica

Possono dividersi in due categorie: fissi e mobili o portatili. Negli orologi della prima categoria la ricarica della molla viene effettuata in modo statisticamente regolare da dispositivi analoghi al barometro, che sfruttano le variazioni di pressione che periodicamente si manifestano nel locale ove trovasi l'orologio. Qualche tentativo fu fatto ispirandosi, anzichè al barometro, al termometro e sfruttando le variazioni di temperatura; con minor successo, perchè le variazioni di pressione avvengono sempre intorno a un valore medio costante, mentre la temperatura media varia fortemente durante l'anno. Gli orologi della seconda categoria sfruttano invece gli spostamenti più o meno periodici di un peso sistemato nella cassa, spostamenti dovuti ai movimenti della persona che porta con sè l'orologio. L'idea risale al XVIII sec., ma ebbe poca fortuna fintanto che l'orologio portatile fu quello da tasca; la diffusione di questi tipi à legata all'uso corrente dell'orologio da polso.

u Biologia

In  tutti gli organismi viventi esistono oscillazioni ritmiche delle funzioni: quando sono giornaliere si hanno i cosiddetti ritmi circadiani. Non tutti i cicli biologici sono però circadiani in quanto possono essere influenzati da fluttuazioni ambientali (temperatura, luce, umidità, ecc.) e di conseguenza scompaiono quando le variazioni ambientali vengono meno. I ritmi circadiani veri e propri invece permangono in condizioni ambientali costanti, perchè dipendono dalla presenza di orologi biologici interni all'organismo. Nei mammiferi, in particolare, è l'alternarsi di luce e buio che costituisce il fattore di sincronizzazione dominante dell'orologio biologico interno: la luce regola, in moltissimi animali tra cui l'uomo, non solo i ritmi di attività e di riposo, ma di mitosi nei tessuti, di metabolismo degli acidi nucleici, di produzione degli ormoni, di concentrazione dei costituenti del sangue, ecc. Questa regolazione negli uccelli è diretta, nel senso che la luce colpisce le strutture cerebrali che sono il sito dell'orologio biologico, vale a dire l'ipotalamo e l'ipofisi; nei mammiferi invece l'orologio biologico, situato nell'ipotalamo a livello dei nuclei soprachiasmatici è in contatto, per mezzo di fibre nervose, con la retina. Nei nuclei soprachiasmatici sono presenti in gran numero dei piccoli neuroni; un terzo delle cellule sono di tipo eccitatorio e due terzi di tipo inibitorio. I mediatori chimici sono la noradrenalina, l'acido g-ammino-butirrico, la serotonina e altre che possono essere sia eccitatorie che inibitorie: in sostanza nei nuclei soprachiasmatici coesistono funzioni tra loro contrastanti che possono far “oscillare” queste formazioni in rapporto a informazioni eccitatorie o inibitorie che provengono da varie aree del sistema nervoso (recanti informazioni sia sullo stato di attivazione generale dell'organismo che sulle condizioni di luminositΰ, temperatura, umiditΰ esterne). Poichè, in animali di laboratorio, privati dei nuclei soprachiasmatici, sono scomparsi i ritmi circadiani tipici (attività/sonno, ecc.) e sono comparsi talvolta nuovi ritmi più brevi (ultradiani) di poche ore, si è pensato che esistano altri orologi biologici interni funzionanti solo quando vengono danneggiati i nuclei soprachiasmatici.