Wskazania realizowane na tarczy zegarka. Część 1 (stan mechanizmu, czas, kalendarz i… astronomia)

Tarcza zegarka nieprzypadkowo w języku niemieckim nazywa się „cyferblatem” (płaszczyzną z cyframi), bo tradycyjnie to właśnie ona jest miejscem prezentacji wszystkich danych zliczanych przez mechanizm zegarka, czy ewentualnie zliczanych przez inne, dodatkowe mechanizmy umiejscowione w kopercie zegarka.

Już na wstępie należy zaznaczyć, że w poniższym opracowaniu nie będą uwzględniane zegarki elektroniczne z wyświetlaczem cyfrowym, zegarki sterowane sygnałem radiowym oraz zegarki typu smartwatch. Wszystkie one mogą rządzić się zupełnie innymi prawami, niż zegarki mechaniczne, czy elektroniczne z silnikiem skokowym i wskazówkami. Ich możliwości można raczej porównywać do komputerów, niż tradycyjnych zegarków wskazówkowych.

Wracając już do zegarków rozpatrywanych w niniejszym opracowaniu, to jeśli w niektórych z nich wskazania prezentowane są w innych miejscach niż tarcza, to kwestie te, ze względu na profil niniejszego opracowania nie będą rozważane. By wskazania zegarka przedstawić w sposób jasny i zrozumiały, musimy podzielić je na następujące grupy rodzajowe:

Wskazania dotyczące stanu mechanizmu
Wskazania czasu
Wskazania kalendarza
Wskazania astronomiczne
Dodatkowe wskazania związane z pomiarem czasu
Dodatkowe wskazania niezwiązane z pomiarem czasu

Zaprezentowany powyżej sposób podziału jest bardzo istotny dla zrozumienia od czego zależą zmiany wartości prezentowanych na tarczy zegarka. Wydaje się, że nie tylko w języku polskim tego typu pełna systematyka przedstawiona jest po raz pierwszy.

W pierwszej części rozważań omówimy wskazania prezentowane przez zegarek dotyczące: stanu mechanizmu, wskazania czasu i kalendarza, a także wskazania astronomiczne.

Kolejne tematy dotyczące wskazań na tarczy zegarka pojawią się w następnej części niniejszego opracowania. W poniższych rozważaniach bierzemy pod uwagę tylko zegarki mechaniczne i tradycyjne zegarki elektroniczne z analogowym systemem wskazań (wskazówki).

Ze względu na taki sam - analogowy charakter sygnału wejściowego dla przekładni wskazań omawianych zegarków (płynny obrót osi), tak dla zegarków mechanicznych, jak i elektronicznych ze wskazówkami dla prezentacji wskazań, nie ma żadnych różnic wynikających z rodzaju mechanizmu.

Informacja o stanie mechanizmu jako jedyna jest oczywiście inna dla zegarków mechanicznych i inna dla elektronicznych.

Wskazania dotyczące stanu mechanizmu

1. Rezerwa chodu

Istotną informacją dotyczącą stanu mechanizmu jest wywodzące się od chronometrów okrętowych (czyli zegarków, których nakręcania nie można było zaniedbać) wskazanie rezerwy chodu.

Ten rodzaj wskazania dla zegarków mechanicznych jest realizowany za pomocą mechanizmu różnicowego, który w odpowiedni sposób porównuje obroty przekładni przy nakręcaniu z obrotami przekładni chodu zegarka. Jest ona zwykle realizowana poprzez wskazówkę przemieszczającą się w wycinku koła.



W rozwiązaniach elektronicznych taka informacja nosi nazwę EOL (End of Life Indication) i jest ona ostrzeżeniem o słabnącym źródle prądu. Jest ona realizowana poprzez utrzymującą poprawne wskazania, ale skaczącą co dwie sekundy (lub co cztery w rozwiązaniach szwajcarskich) wskazówkę.

2. Momentomierz (Dynamograf)

W kilku modelach zegarków o wyższym stopniu komplikacji mechanizmu znajdziemy wskazanie chwilowego momentu napędowego. Wartość momentu napędowego w zależności od stopnia naprężenia sprężyny może decydować o mniej lub bardziej dokładnym chodzie zegarka.



3. Wskazanie pozycji koronki naciągowej

Dla wyjątkowych zegarków posiadających wiele różnorodnych wskazań, których nastawy wykonywane są za pomocą koronki, a równocześnie za pomocą tej samej koronki następuje nakręcanie zegarka, może pojawić się dodatkowe wskazanie informujące o aktualnym położeniu koronki. Informacja taka pomaga uniknąć przypadkowego wprowadzenia błędnych nastaw przy chęci nakręcenia zegarka.

Inne możliwe wskazania dotyczące stanu mechanizmu:
Wskazanie konieczności wykonania przeglądu mechanizmu

Wskazania czasu

Co wydaje się oczywiste, wskazanie godzin, minut i sekund czasu bieżącego możemy traktować jako podstawowe wskazania czasu. Przy takim podejściu wskazania pozostałych danych upływu czasu możemy przyjąć jako dodatkowe.

Jako tradycyjne dla zegarka rozwiązanie traktujemy to, w którym wskazywane są: godziny, minuty i sekundy, przy czym wskazówki: minutowa i godzinowa znajdują się w centrum tarczy, a wskazówka sekundowa też w centrum tarczy, lub z boku (boczny/mały sekundnik).



W takim tradycyjnym rozwiązaniu wskazówki wykonują ruch jednokierunkowy, ciągły i zbliżony do jednostajnego (skoki o część sekundy, lub o pełną sekundę dla modeli elektronicznych).

Pełen obrót wskazówki godzinowej wskazuje upływ 12 godzin.



Nietypowe rozwiązania podstawowych wskazań czasu

1. Wskazania typu regulator.

Dla pewności odczytu (uniknięcia przesłaniania się wskazówek) w zegarach astronomicznych (nazywanych też regulatorami astronomicznymi) zastosowano zamocowanie wskazówek na trzech oddzielnych, rozmieszczonych w różnych miejscach na tarczy osiach. Rozwiązanie to przeniesiono do zegarków naręcznych, gdzie znane jest jako rozwiązanie ze wskazaniami „typu regulator”.



Popularyzację wskazań typu regulator branża zawdzięcza firmie Chronoswiss.

2. Cyfrowe wskazanie godzin i minut. Gazomierz

Cyfrowe wskazanie godzin i minut nie jest dokonaniem współczesnych, elektronicznych zegarków. Jeszcze w roku 1885 firma IWC zaprezentowała kieszonkowe zegarki, które zyskały sobie nazwę Pallweber. Godziny i minuty były w nich prezentowane cyfrowo w specjalnych otworach tarczy.

Dla zegarków naręcznych w których prezentacja godzin i minut następowała poprzez obracające się, ułożone obok siebie dyski i specjalne ukształtowanie otworu tarczy, ze względu na podobieństwo do wskazania liczników gazu rozwiązanie to przyjęło polską nazwę: „gazomierz”.


3. Wskazania: „jumping hour”, „jumping minut”, „jumping second”

Prezentacja cyfrowa wskazań godzin, minut czy sekund w oknie tarczy i – co istotne - skokowa ich zmiana, nosi nazwę skaczących (jumping) wskazań danej wielkości: godzin, minut lub sekund.

4. Wskazania retrograde

Skokowy lub jednostajny ruch wskazówki po wycinku okręgu od początku do końca skali, oraz błyskawiczny ruch powrotny z końca skali na jej początek znany jest jako powracająca wskazówka (retrograde).



5. Zabijana sekunda (dead second)

Skokowy, co jedną sekundę ruch wskazówki sekundowej w zegarku mechanicznym nazywamy zabijaną sekundą. Taki sposób wskazywania czasu ma swoje źródło w starych zegarach. Skokowy ruch wskazówki sekundowej gwarantował pewność i powtarzalność odczytu z dokładnością do jednej sekundy.  

6. Wskazania 24-ro godzinne

Konstrukcja zegarka, dla którego pełen obrót wskazówki godzinowej oznacza upływ 24 godzin określana jest jako wskazania 24-ro godzinne. Tego rodzaju system wskazań jest nawiązaniem do pierwszych zegarów mechanicznych, które standardowo posiadały takie 24-ro godzinne tarcze.

Powstałe później zegary 12-to godzinne nosiły nazwę: „półzegarze”.

7.”Jednowskazówkowe” wskazanie czasu

Zegarki które posiadają tylko jedną, godzinową wskazówkę i precyzyjnie wykonaną podziałkę umożliwiającą stosunkowo dokładny odczyt nazywamy „jednowskazówkowcami”.

To rozwiązanie nawiązuje do najstarszych zegarów mechanicznych, które posiadały tylko jedną wskazówkę. Za popularyzację współcześnie tego rodzaju zegarków odpowiada niemiecka firma MeisterSinger.  



Inne, nietypowe wskazania podstawowe czasu

Do grona nietypowych wskazań podstawowych czasu można zaliczyć na pewno rozwiązania: „Crazy hours” i Magic time” firmy Franck Muller, wskazania linearne, wskazania z wędrującymi godzinami. Nietypowe wskazanie nazwane „Great hours” prezentuje w swoich zegarkach firma Hermes.

Dodatkowe wskazania upływu czasu

1. Druga i kolejne strefy czasowe

Szczególnie w dobie łatwości komunikacji i łączności, znajomość czasu w innej strefie jest bardzo pożądana, czy wręcz niezbędna.

Druga strefa czasowa jest zwykle wskazywana poprzez dodatkową wskazówkę obracającą się raz na dobę i umiejscowioną w centrum tarczy, lub na dodatkowej minitarczy.



Producenci zegarków prześcigają się w rozwiązaniach umożliwiających wskazania czasu w wielu strefach. Część z nich przy wykorzystaniu wskazówek zegarka realizowana jest przy użyciu elementów obudowy (obrotowy pierścień koperty), więc nie należy do grupy tutaj omawianych.

2. Czas światowy

Dzięki dodatkowemu, obrotowemu pierścieniowi tarczy, przy odpowiednim jego ustawieniu możemy odczytać czas we wszystkich strefach. Na pierścieniu naniesione nazwy konkretnych miast, które są wyznacznikiem czasu danej strefy, w której się znajdują.


   
3. Wskazanie pory dnia

Wskazanie pory dnia nie jest zależne od astronomii, ale od przyjętych przez cywilizację określeń, lub  w przypadku dnia i nocy także od sugestii producenta zegarka.

Zegarki mogą wskazywać porę dnia oznaczeniami „AM” (przed południem) i „PM” (po południu) jak również symbolem słońca – dzień, i księżyca – noc.



Wielki MIX wskazań

Wylistowane powyżej rodzaje wskazań mogą być ze sobą w najróżniejszy sposób kompilowane. Możemy wręcz zauważyć, że producenci starają się wyróżnić swoje wyroby poprzez najróżniejsze zestawienie powyższych sposobów prezentacji danych.

Wskazania kalendarza

1. Dzień miesiąca w standardzie

Najpopularniejszym, bo też najczęściej potrzebnym w życiu codziennym jest wskazanie dnia miesiąca.

Wskazanie to zwykle jest realizowane poprzez prezentację w oknie tarczy numeru odpowiadającemu kolejnemu dniowi. Dzień miesiąca może być także przekazywany poprzez wskazówkę przemieszczającą się po tarczy podzielonej na 31 pól.



2. Dzień miesiąca wskazania panoramiczne

Wraz ze wzrostem uznania zegarków o wyjątkowym stopniu komplikacji mechanizmu, oraz dla ergonomicznego używania wskazań kalendarza, powstały rozwiązania z powiększonymi w stosunku do standardowych wskazaniami kalendarza – nazywane kalendarzami panoramicznymi.

Na kalendarz panoramiczny składają się dwa obracające się dyski. Mogą być one ułożone obok siebie, lub piętrowo. W ułożeniu piętrowym w dysku górnym znajduje się kolejny otwór umożliwiający obserwację dysku dolnego.

Taka zmiana pozycji tarczy w oknie, jak i wskazówki kalendarza mogą następować skokowo, lub przy ruchu jednostajnym. Przy wskazaniach panoramicznych możliwe jest uzyskanie skokowej zmiany wskazania dnia nawet z 29 i 30 dnia miesiąca, na pierwszy dzień kolejnego okresu („flash calendar”).



3. Dzień tygodnia

Zmiana wskazania dnia tygodnia odbywa się niczym niezakłóconym rytmem. Dzięki temu także konstrukcja mechanizmu wskazań dnia tygodnia w zegarku jest stosunkowo prosta. Z tego powodu specjalna korekta wskazań dnia tygodnia w niektórych zegarkach (szczególnie kwarcowych) nie jest w ogóle przewidywana.

Wskazanie dnia tygodnia zwykle są realizowane w okienku tarczy, lub poprzez wskazówkę przemieszczającą się po tarczy podzielonej na siedem części. Nazwy dnia tygodnia w każdym z języków zapisane są inaczej, więc kierując wyrób na konkretny rynek producenci i dystrybutorzy muszą wziąć także ten aspekt pod uwagę.



Dla wskazania w oknie tarczy istnieją rozwiązania, w których tarcza kalendarza posiada oznaczenia w dwóch różnych językach i sam użytkownik ma możliwość wyboru, który z tych dwóch będzie prezentowany w jego zegarku.

4. Nazwa miesiąca

Wskazanie nazwy miesiąca nie jest tak popularne, jak powyżej podane zmienne kalendarzowe, a najczęściej znajdujemy je w zegarkach z wiecznym kalendarzem.

Zmiana nazwy miesiąca następuje zgodnie ze zmianą dnia miesiąca. Przy zmianie na pierwszy dzień nowego miesiąca musi nastąpić zmiana wskazania nazwy miesiąca. Podobnie jak dla dnia tygodnia wskazanie nazwy miesiąca zwykle jest realizowane w okienku tarczy, lub poprzez wskazówkę przemieszczającą się po tarczy, w tym przypadku podzielonej na dwanaście części.



Jako, że podział na 12 części dotyczy tak godzin dnia, jak i miesięcy roku, to w niektórych zegarkach podziałka godzin jest równocześnie podziałką miesięcy.

Wskazania dnia miesiąca, dnia tygodnia i nazwy miesiąca mogą być także realizowane poprzez wskazówkę poruszającą się w systemie „retrograde” – powracającej wskazówki.

5. Wskazanie roku

Wskazanie roku, podobnie jak wskazanie miesiąca, jest niezbędne tylko dla zegarków z wiecznym kalendarzem. Z tego powodu praktycznie tylko dla takich rozwiązań pojawia się informacja o aktualnym roku i miesiącu.

Oznaczenie roku może być realizowane za pomocą zmieniających się dwóch ostatnich cyfr go określających, lub tylko poprzez wyróżnienie lat zwykłych i roku przestępnego. Ewenementem jest czterocyfrowe wskazanie roku, gdzie zmianę tysiąclecia wykonuje manualnie serwisant producenta.



6. Wskazanie tygodnia roku

Produkcja przemysłowa w całym świecie opiera się na planach tygodniowych. To oczywiście najlepszy system, bo… tydzień zawsze ma 7 tych samych dni. Zawsze rozpoczyna się poniedziałkiem i kończy niedzielą. Kalendarze biznesowe zawsze podają numer tygodnia roku.

Niektóre, ale jak się okazuje tylko wyjątkowe zegarki, także prezentują numer tygodnia roku. Konstrukcyjnie wydaje się to proste do zrealizowania – mechanizm zegarka zlicza sekwencje siedmiodniowe i wynik (dwucyfrowy) prezentuje na tarczy zegarka.

Zburzenie następuje tylko na koniec/początek roku, bo nie wiadomo jak rok się skończy.
Za wskazanie pierwszego tygodnia roku i numerację tygodni odpowiada norma ISO-8601. Odpuszczając sobie normatywne przepisy, pierwszy tydzień roku można określić jednym wymogiem: „Pierwszym tygodniem roku jest ten, który zawiera pierwszy czwartek roku”.

7. Wskazanie aktualnego znaku zodiaku

Mimo że znaki zodiaku odnoszą się do obserwowanego z Ziemi ruchu sfery niebieskiej, to konkretne wskazania są określone datami z kalendarza. Tak więc prezentacja znaków zodiaku w niektórych wyjątkowych zegarkach jest także związana z danymi kalendarzowymi.



8. Kalendarz zwykły, roczny, wieczny i sekularny

Sposób działania kalendarza zegarkowego. Kalendarz zwykły, roczny, wieczny i sekularny.

Jako że dane kalendarzowe, z wyjątkiem nazw dni tygodnia, nie mają w prosty sposób określonych zasad, to dla dłuższego poprawnego działania wskazania muszą być „programowane”.

Proste wskazywanie dnia miesiąca z 31 zakresem nazywamy kalendarzem zwykłym.

Jeśli mechanizm kalendarza uwzględnia długość miesięcy w roku, to nazywamy go rocznym. Dla kalendarza rocznego pojawiają się zwykle nazwy miesiąca roku.

Jeśli mechanizm kalendarza uwzględnia długość miesięcy w roku, oraz liczbę dni lutego w latach zwykłych, to nazywamy go kalendarzem rocznym.

Jeśli mechanizm kalendarza uwzględnia: długość miesięcy w roku, liczbę dni lutego w latach zwykłych, oraz liczbę dni lutego w latach przestępnych, to nazywamy go kalendarzem wiecznym.

Jeśli mechanizm kalendarza uwzględnia: długość miesięcy w roku, oraz liczbę dni lutego w latach zwykłych, liczbę dni lutego w latach przestępnych i  zniesienie roku przestępnego w latach podzielnych przez liczbę 100, to nazywamy go kalendarzem sekularnym.

Wskazania astronomiczne

Jako że ani ruch Księżyca wokół Ziemi, ani też bieg Ziemi dookoła Słońca nie odbywają się w pełnych jednostkach kalendarzowych, to zarówno wskazania faz Księżyca jak i nieboskłonu nie są związane ze wskazaniami kalendarza. Równocześnie, jako że jest bardzo łatwo sprawdzić wskazania zegarka z rzeczywistością, to muszą one być podawane ze stosunkowo dużą dokładnością.

1. Fazy Księżyca

Fazy Księżyca są najpopularniejszą, znaną „od zawsze” i powszechnie zmienną astronomiczną.

Określają one oglądaną z Ziemi część Księżyca oświetloną przez Słońce. Ponieważ Słońce oświetla zawsze (poza zaćmieniami) tylko połowę powierzchni Księżyca, jego fazy są rezultatem oglądania tej połowy pod różnymi kątami spowodowanymi różnymi położeniami Słońca, Ziemi i Księżyca względem siebie.



Zmiany faz Księżyca oglądane z półkuli południowej rządzą się trochę odmiennymi (odwrotnymi) prawami, niż oglądane na półkuli północnej.

Najpopularniejszą formą przedstawienia aktualnej fazy Księżyca jest ilustracja ziemskiego satelity poruszającego się łukowatym, zwieńczonym na końcach wcinającymi się półkolami otworem w tarczy zegarka. Znane są także rozwiązania prezentujące fazy Księżyca na obydwu półkulach Ziemi, czy prezentacja fazy Księżyca poprzez obracającą się kulę imitującą ziemskiego satelitę.

2. Wskazanie pływów morskich

Jako, że o pływach morskich decydują: w pierwszym rzędzie położenie Księżyca, a następnie położenie Słońca względem Ziemi. Wielkość pływów morskich można określać tylko na podstawie położenia (fazy) Księżyca, lub na podstawie obydwu wpływów.

Uwzględniając cykle zmian Księżyca i Słońca można wyznaczyć ich wpływ na wielkość pływów morskich. Tego typu oznaczenia pojawiają się na tarczach zegarków.

3. Wskazanie biorytmów

Zgodnie z doświadczeniem, od faz Księżyca zależy nie tylko nasze ogólne samopoczucie, ale także charakter różnych życiowych sytuacji. Na tej podstawie można wykreślić ogólny biorytm człowieka.

Tego typu wykresy potrafią pojawić się także na tarczach zegarków.



4. Położenie sfery niebieskiej

Na tarczach niektórych, najbardziej prestiżowych zegarków bywa prezentowany wygląd sfery niebieskiej obserwowany z konkretnego miejsca na Ziemi.

Zmiana położenia sfery następuje oczywiście w cyklu rocznym.

Wskazania czasu, kalendarza i wskazania astronomiczne. MIX wskazań

W niektórych zegarkach pojawiają się wskazania, które są wynikiem porównania danych czasu, kalendarza i danych astronomicznych. Wskazania wielkości wynikających z porównania danych są programowane. Bywają one powtarzalne w określonym czasie, lub też zaprogramowane na konkretną liczbą lat.

1. Równanie czasu (ekwacja)

W ciągu roku średnia doba słoneczna różni się od doby prawdziwej, bo Ziemia nie porusza się wcale po okręgu wokół Słońca. Zegarek powinien wskazywać czas zgodnie ze średnią dobą słoneczną. Jak wyrównać wskazania czasu na zegarku w stosunku do czasu słonecznego?

Zegarmistrze znaleźli na to sposób.

Przykładowo Franciszek Czapek w swojej książce wydanej w 1830 roku pokazał tablicę, która powinna być godzina na zegarku, gdy „klepsydra słoneczna” wskazuje południe. Jako, że zależność jest cykliczna, to oczywiście problem ten rozwiązano poprzez zaprogramowanie wskazania równania czasu (ekwacja). System działa w cyklu rocznym i jest powtarzalny, więc można go zaliczyć do programatorów powtarzalnych.
 
2. Wskazania niepowtarzalne. Wielkanoc i Dzień Pojednania

Niektóre zegarki posiadają wskazanie świąt religijnych, które przypadają w zależności od parametrów astronomicznych i kalendarzowych. Jako, że te dwa parametry w żaden sposób nie są skorelowane, to zmienne są dni takich świąt (np. Wielkanoc, Dzień Pojednania).



W niektórych zegarkach wskazywane są dni, kiedy święta te wypadają, ale ich działanie polega na swego rodzaju zaprogramowaniu za pomocą krzywki wskazań na najbliższe kilkadziesiąt lat. Dodatkowe wskazania łączące dane astronomiczne, czasowe i kalendarzowe. Wskazania godzin wschodów i zachodów Słońca.

Koniec części 1

Materiał edukacyjny ukazał się w ramach 1. Edycji Wielkiej Matury z wiedzy o zegarkach.

Dalsza część publikacji tu: Wskazania realizowane na tarczy zegarka. Część 2

Więcej informacji oraz materiały PDF do pobrania tu: Wielka matura z wiedzy o zegarkach

Redakcja Zegarki i Pasja