Đồng hồ cát

Đồng hồ cát là một dạng đồng hồ, dụng cụ đo thời gian gồm hai bình thủy tinh được nối với nhau bằng một eo hẹp, để cát mịn chảy từ bình này sang bình kia qua eo nối, với một tốc độ nhất định. Khi cát từ bình này đã chảy hết vào bình kia, đồng hồ cát được dốc ngược lại để cát chảy theo chiều ngược lại. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cát chảy là dung lượng cát, kích cỡ và góc của bình, độ rộng cổ eo và chất lượng cát. Hiện thời, đồng hồ cát chủ yếu mang tính trang trí chứ không còn mấy ứng dụng.

Lịch sử
Cổ đại
Nguồn gốc của đồng hồ cát không rõ ràng. Vật tiền nhiệm của nó là clepsydra hay đồng hồ nước, có thể đã được phát minh ở Ấn Độ cổ đại. Theo Học viện Hoa Kỳ New York, đồng hồ cát được phát minh ở Alexandria năm 150 TCN. Theo Tạp chí Hiệp hội Khảo cổ học Anh Quốc' đồng hồ cát được sử dụng trước thời thánh Jerome (335 SCN), và sự diễn tả về đồng hồ cát lần đầu tiên là trên một cái quách có niên đại từ năm 350 SCN, diễn tả đám cưới của Peleus và Thetis, được phát hiện tại Rome vào thế kỷ thứ 18, và được nghiên cứu bởi Winckelmann trong thế kỷ thứ 19, người đã nhấn mạnh về chiếc đồng hồ cát trên tay Morpheus.

Xuất hiện lại trong Sơ kỳ Trung Cổ
bearing an hourglass; detail Lorenzetti's Allegory of Good Government, 1338]]

Không có ghi chép nào về đồng hồ cát tồn tại ở châu Âu trước Sơ kỳ Trung Cổ, ví dụ như phát minh của Hy Lạp cổ đại; bằng chứng đầu tiên xuất hiện từ thế kỷ 8 TCN, sáng tại bởi một tu sĩ Người Frank tên là Luitprand ở nhà thờ lớn Chartres, Pháp.

Việc sử dụng đồng hồ cát ở biển được thấy từ thế kỷ 14. Bằng chứng ghi chép chủ yếu là từ nhật ký của tàu châu Âu.

Đồng hồ cát đi biển từng rất phổ biến trên tàu, vì nó từng là công cụ đo thời gian đáng tin cậy nhất khi đi biển. Không giống như thuyền buồm, chuyển động của tàu không ảnh hưởng đến đồng hồ cát. Việc đồng hồ cát sử dụng chất liệu hạt thay vì dung dịch giúp đo thời gian chính xác hơn, vì đồng hồ nước có xu hướng đông cứng khi thay đổi nhiệt độ. Những người đi biển phát hiện ra rằng đồng hồ cát có thể giúp họ xác định kinh độ, khoảng cách về phía đông hoặc tây từ một điểm nhất định, với độ chính xác hợp lý.

Thiết kế
Có ít tài liệu ghi chép giải thích tại sao đồng hồ cát có hình dáng như vậy. Phần ống kính được sử dụng có thiết kế và kiểu dáng thay đổi theo thời gian. Trong khi thiết kế chính luôn có hình dáng ampun, các ống không phải luôn luôn được gắn với nhau. Những chiếc đồng hồ cát đầu tiên có dạng hai ống rời với một dây bọc điểm kết hợp của chúng mà sau đó được phủ bằng sáp để giữ các bộ phận với nhau và giúp cát chảy ở giữa. Mãi cho tới năm 1760 hai phần ống mới được gắn vào nhau để quản lý độ ẩm và áp suất của ống mà có thể ảnh hưởng đến dòng chảy.

Ứng dụng thực tế

Đồng hồ cát là một cách đo thời gian từ xưa có thể tin cậy và chính xác. Tốc độ dòng chảy không phụ thuộc vào độ sâu của ống chứa phía trên, mà dụng cụ này không đóng băng trong thời tiết lạnh. Từ thế kỷ 15 trở đi, đồng hồ cát được ứng dụng bằng nhiều cách ở biển, nhà thờ, công nghiệp và nấu nướng.

Trong hành trình của Ferdinand Magellan vòng quanh thế giới, có 18 đồng hồ cát từ Barcelona trong kho tàu, sau khi chuyến đi được ủy quyền bởi hoàng đế Charles V. Một người phục vụ trên tàu có nhiệm vụ lật đồng hồ cát để cung cấp thời gian cho nhật ký tàu. Giữa trưa là mốc thời gian tham khảo cho việc điều hướng, nó không phụ thuộc vào phần kính, vì mặt trời đang ở thiên đỉnh. Một số đồng hồ cát được cố định vào khung chung, mỗi cái có thời gian hoạt động khác nhau, ví dụ như dạng đồng hồ cát bốn-kiểu của Ý có từ thế kỷ 17, trong bộ sưu tập của bảo tàng Khoa học, ở South Kensington, London, nó có thể đo các quãng thời gian 1/4, 1/2, 3/4 và 1 giờ (và nó còn được sử dụng trong nhà thờ, để linh mục đo thời gian bài giảng đạo).

Ứng dụng thực tế hiện đại
Budapest, Hungary.]]

Trong khi chúng không còn được sử dụng rộng rãi để đo thời gian, một số tổ chức vẫn duy trì chúng. Cả hai tòa nhà Quốc hội Úc sử dụng ba đồng hồ cát để đo một số thứ nhất định, như là phân phe biểu quyết.

Đồng hồ cát vẫn được sử dụng rộng rãi trong các nhà bếp để làm đồ tính giờ trứng; để nấu trứng, đồng hồ tính giờ ba phút là điển hình, sau đó cái tên "đồ tính giờ trứng" được sử dụng cho đồng hồ cát ba-phút. Đồ tính giờ trứng được bán rộng rãi ở các hàng đồ lưu niệm. Đồng hồ cát đôi khi cũng được sử dụng trong các trò chơi như Pictionary và Boggle để giới hạn thời gian một vòng chơi.

Sử dụng làm biểu tượng
Đồng hồ cát đôi khi được gắn thêm cánh với ý nghĩa ẩn dụ, nó thường được mô tả là sự tồn tại của con người đang mất đi, và "lượng cát trong đồng hồ cát" sẽ chảy hết với cuộc đời mỗi người. Do đó nó từng được sử dụng ở cờ cướp biển, để tạo nỗi sợ hãi cho nạn nhân của cướp biển. Ở Anh, đồng hồ cát đôi khi được đặt trong quan tài và trong nhiều thế kỷ nó cũng được khắc vào bia mộ. Đồng hồ cát cũng được sử dụng trong giả kim thuật làm một biểu tượng của giờ.

Mô típ đồng hồ cát
, 1714]]Vì tính đối xứng của nó, những dấu hiệu đồ họa giống hình đồng hồ cát có thể thấy ở cả những nền nghệ thuật của các văn hóa không bao giờ có đồng hồ cát. Cặp tam giác đặt dọc nối nhau tại đỉnh phổ biến ở nghệ thuật của thổ dân châu Mỹ; cả ở Bắc Mỹ, nơi nó có thể diễn tả chim sét hoặc (ở dạng dài hơn) một mảnh da đầu của đối phương, và ở Nam Mỹ, nơi người ta tin là nó diễn tả người rừng Chuncho. Trong dệt may của người Zulu hình đồng hồ cát là biểu tượng của một người đàn ông đã kết hôn, trái ngược với cặp tam giác nối với nhau ở đế là biểu tượng của phụ nữ đã kết hôn. Ví dụ thời đại đồ đá mới có thể thấy ở tranh hang động của Tây Ban Nha. Những nhà quan sát đã đặt tên "mô típ dồng hồ cát" cho những hình dáng có sự đối xứng phức tạp hơn, như là những họa tiết vòng tròn và dấu nhân lặp lại từ Quần đảo Solomon. Cả thành viên của Dự án Tic Toc, từ phim truyền hình Đường hầm thời gian và Challengers of the Unknown sử dụng biểu tượng đồng hồ cát để diễn tả dịch chuyển thời gian hoặc thời gian trôi qua.

File:Livingstone Mausoleum detail - geograph.org.uk - 1325673.jpg|Đá mộ thế kỷ 17 từ lăng mộ của John Livingstone, 'một dược sĩ ở Edinburgh', người là nạn nhân của dịch hạch 1645
File:Knochenmann in Salzburg.JPG|Mộ ở , Salzburg
File:DeHe vanitas-conocete-a-ti-mismo-jacobo-jordaens-rennes-MBA.jpg|Biết mình - Thanh niên giữa Tật xấu và Đức hạnh (do Jacob Jordaens)
File:StillLifeWithASkull.jpg|Philippe de Champaigne Tĩnh vật với hộp sọ, tranh vẽ vanitas, 1671
File:Self-portrait (with Hourglass and Skull) by Johann Zoffany.jpg|Chân dung tự họa (với đồng hồ cát và đầu lâu) bởi Johann Zoffany, circa 1776

Tham khảo