הקלפסידרה (שעון המים) של קטסיביוס

קלפסידרה היא מודד זמן הבנוי על זרימת מים, בניגוד לשעון השמש היא פעלה גם בלילה.
היו דגמים רבים של הקלפסידרה. הקלפסידרה המדוייקת ביותר הייתה זו של קטסיביוס – גאון הפנאומטיקה מאלכסנדריה.

הקלפסידרה של קטסיביוס שתוכננה במאה ה-3 לפני הספירה, הייתה המכשיר המדויק ביותר למדידת זמן במשך כ-2000 שנה. במאה ה-17, הפיזיקאי ההולנדי כריסטיאן הויגנס המציא את השימוש במטוטלת שהשעונים שהניעה היו מדוייקים יותר מאשר הקלפסידרה של קטסיביוס.

בניגוד לאורך השעה הקבוע שאנו מכירים היום. בעולם ההלניסטי והרומי היה אורך השעה משתנה לפי עונות השנה. היו שתים עשרה שעות יום ושתים עשרה שעות לילה. אורך השעות היה משתנה בהתאם לחודשי השנה.

הקלפסידרה של קטיסביוס צייתה לכללי אורך השעה המשתנה. השעונים המכניים שהחליפו את הקלפסידרה אינם מסוגלים לזאת. זו כנראה הייתה הסיבה למעבר לאורך שעה קבוע.

היום בעידן השעונים הדיגיטלים זה אפשרי אם נחפוץ בכך.

עקרונות פעולת הקלפסידרה

1. בקלפסידרה מבוססת על שני מחזורי זמן ועל שעה באורך משתנה:
   המחזור הגדול – הוא שנה שלמה ומיוצג על ידי הסבוב האופקי של התוף (ראה בחלק הימני של התמונה למטה).
   המחזור הקטן – הוא יממה שלמה של 24 שעות ומיוצגת על ידי המצביע שנע אנכית (ראה מימין לתוף).
   מחזור השעונים המכנים מבוססים בדרך כלל על מחזור של 12 שעות באורך קבוע.
2. הקלפסידרה ניזונה מזרם מים בעוצמה קבועה כדי לממש מנגנון פשוט יחסית. מהזרם הקבוע נובעים שני המחזורים שהזכרתי.

הסבר פעולת הקלפסידרה על פי התרשים

1. המיכל העליון – מפלס המים שלו צריך להיות תמיד בגובה אחיד כדי שהזרימה למיכל התחתון תהיה אחידה.
   על כן הוא הוזן ממקור חיצוני שסיפק קצת יותר מים מאשר היה נחוץ. העודף התנקז החוצה.
2. המיכל התחתון – בחלקו העליון היה מצוף, שעליו מוט שבקצהו העליון הייתה דמות שהצביעה על לוח השעות בתוף (drum deal בתרשים).
   בחלקו התחתון הייתה יציאה לסיפון (siphon בתרשים) שהיה מרוקן את המיכל כל 24 שעות. מי שלא מבין למה שיחזור ללימודי הפיזיקה בבית הספר.
   התרוקנות המיכל הייתה המעבר ליום חדש, כלומר השעה הראשונה של היום.
3. הסיפון היה מרוקן את המים לגלגל מים. שהניע מערכת גלגלי שיניים, אשר סובבה את התוף סיבוב אחד במשך שנה.
4. שים לב להגדלה של התוף בצד ימין. המצביע נע אנכית מלמטה למעלה, ומצביע על השעה. סיבוב התוף הוא אופקי ומייצג את היום בשנה. הקו המייצג את השעה הוא קשתי ולכן שומר על אורך השעה הרצוי בעונת השנה. בעונת הקיץ המופיעה בתרשים. הקווים הצפופים הם שעות הלילה הקצרות. הקווים המרווחים הם שעות היום הארוכות.
   שים לב: התרשים ערוך לפי שעות היממה המוכרות לנו היום, כאשר היממה מתחילה בחצות הלילה.
   סביר להניח שבקלפסידרות האמיתיות, הקווים המרווחים היו מתחילים מלמטה ומטפסים עד האמצע, מהשעה הראשונה ועד השעה השתים עשרה של היום. הקווים הצפופים היו מתחילים מהאמצע ומטפסים עד סוף החלק העליון. מהשעה הראשונה ועד השעה השתים עשרה של הלילה.

הזמן בעולם העתיק

ברומן ההיסטורי מלכה בשר ודם הקלפסידרה מופיעה בעלילה.

מלכה בשר ודם – דף הספר