เล่มที่ 2
เวลา
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
การวัดหาและบอกเวลา
การวัดหาเวลาที่ละเอียดแม่นยำ ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และใช้วิธีดาวผ่านเมริเดียน เมื่อไม่นานมานี้ ที่หอสังเกตการณ์ดาวของทหารเรือสหรัฐ อเมริกา กรุงวอชิงตัน ได้ใช้โทรทัศน์ถ่ายรูปจุด เหนือศีรษะ (photographic zenith tube) ซึ่งติดตั้งประจำ ที่ และถ่ายรูปเฉพาะดาวซึ่งผ่านเมริเดียนใกล้ๆ จุด เหนือศีรษะเท่านั้น สำหรับการวัดหาเวลาที่แม่นยำ เขาใช้เครื่องบันทึกเวลาไฟฟ้า (electric chronograph) จดเวลานาฬิกาเดิน เขียนเป็นกราฟบอกเวลาของ นาฬิกาเวลาดาราคติ และนาฬิการักษาเวลา สุริยคติ ขณะเวลาที่กระจกถ่ายรูปอยู่ในตำแหน่ง ตามที่กำหนดไว้ จากกราฟนี้จะคำนวณหาเวลา ดาวผ่านเมริเดียนได้ภายในเศษส่วนของวินาที และ เปรียบเทียบกับเวลาทฤษฎีของดาวผ่านเมริเดียน ได้ ความคลาดเคลื่อนของนาฬิกา นาฬิกาแต่ละเรือน ที่ใช้เป็นนาฬิกามาตรฐาน จะไม่ถูกรบกวนให้ตั้งเวลาใหม่ เว้นเสียแต่เมื่อจำเป็นต้องมีการซ่อม มี การตรวจสอบอัตราความเร็วช้าโดยการวัดทางดารา ศาสตร์เป็นครั้งคราวเป็นคาบเวลา และการเปลี่ยนแปลงในอัตราการเร็วช้าในคาบเวลาสั้น มีน้อยมาก สามารถทำนายได้ ภายในสองถึงสามพันของวินาที
สัญญาณเวลา
สัญญาณเวลาส่งโดยนาฬิกา ซึ่งอัตราตามเวลา สุริยปานกลาง มีการเปรียบเทียบเวลานาฬิกา รักษาเวลาสุริยคติปานกลางกับนาฬิการักษาเวลาดาราคติวันละสองครั้ง และคำนวณหาความคลาด เคลื่อนทางเครื่องบันทึกเวลา แล้วตั้งนาฬิกาส่งสัญญาณให้เวลาถูกต้องโดยเครื่องอัตโนมัติ ให้เร่งเร็วหรือช้า จนกว่า การเปรียบเทียบทางเครื่องบันทึกเวลา จะแสดงว่า ถูกต้องแล้ว
การส่งสัญญาณเวลาเริ่มนาทีที่ ๕๕ ของชั่วโมง และส่งติดต่อไปจนวินาทีสุดท้ายของชั่วโมง สัญญาณ ส่งออกไปขณะตั้งต้นของทุกวินาทีระหว่างคาบเวลา ๕ นาที เว้นแต่วินาทีที่ ๒๙ ของนาที และบางวินาที จำนวนสัญญาณที่ส่งภายหลัง สัญญาณที่เว้นขณะ ใกล้ปลายเวลาทุกนาที ชี้ให้เห็นจำนวนนาทีซึ่งยัง คงเหลืออยู่ จะส่งสัญญาณระหว่างชั่วโมงที่ส่ง (สัญญาณวินาทีที่ ๖๐ เป็นสัญญาณแรกของนาทีถัดไป) สัญญาณสุดท้ายที่ส่ง (ในชั่วโมงนั้น) ยาวกว่าสัญญาณอื่นๆ
เพื่อให้มีการทดสอบและเก็บหลักฐานของความคลาดเคลื่อนในสัญญาณที่ส่งออกไป เขามีเครื่องรับ จดสัญญาณเหล่านี้ลงในเครื่องบันทึกเวลาที่หอสังเกตการณ์ดาวไว้ด้วย จึงสามารถให้มีการหาความ คลาดเคลื่อนของนาฬิกาส่งสัญญาณและความคลาด เคลื่อนของสัญญาณจากหลักฐานที่จดได้ สำหรับ งานที่ต้องการความแม่นยำ ความคลาดเคลื่อนของสัญญาณที่ส่ง มีขนาดเฉลี่ยประมาณ ๑/๑๐๐ วินาที
นอกจากสหรัฐอเมริกา ประเทศอังกฤษ ฝรั่งเศส และเยอรมัน ก็มีการส่งสัญญาณเวลา อาศัยการวัดเวลาจากหอสังเกตการณ์ดาว ของแต่ละประเทศ บางแห่งก็ส่งวันละหลายครั้ง
เมื่อความแตกต่างกันในลองจิจูดระหว่างสถานที่ ๒ แห่ง เท่ากับความต่างกันระหว่างเวลาท้องถิ่น ของสถานที่นั้น ผู้วัดหาลองจิจูดจึงต้องแก้ปัญหา ๒ ประการคือ
(๑) ต้องวัดหาเวลาท้องถิ่นในขณะหนึ่ง (ตามวิธีการทางดาราศาสตร์) และ
(๒) ต้องรู้เวลาท้องถิ่นที่แน่นอน และเวลาขณะเดียวกันนั้นที่เมริเดียน ใช้อ้างอิง (เช่น เวลาของกรีนิช) หรือของเมริเดียนอื่น ซึ่งทราบลองจิจูดแล้ว
ความคลาดเคลื่อนในการวัดหาเวลาเพียง ๑ วินาที จะทำให้ลองจิจูดคลาดเคลื่อนไป ๑๕ ฟิลิปดา (ประมาณ ๔๖๔ เมตร ที่เส้นศูนย์สูตรโลก) จึงเห็นได้ชัด ว่า การวัดหาลองจิจูดที่ละเอียดต้องใช้เครื่องรักษา เวลาซึ่งมีความละเอียดแม่นยำ อีกทั้งวิธีอันเหมาะสม ดีในการสื่อสารส่งสัญญาณเวลาที่เมริเดียนอ้างอิงมา ยังผู้วัดที่เมริเดียนซึ่งต้องการทราบ ดังนั้นประวัติของ การวัดหาลองจิจูดจึงเกี่ยวข้องไม่แต่วิวัฒนาการของ กล้องโทรทรรศน์ และเครื่องเก็บเวลาเท่านั้น ยังต้องเกี่ยวข้องกับความเจริญก้าวหน้าของการสื่อสารด้วย
ก่อนมีการประดิษฐ์การสื่อสารทางโทรเลขและวิทยุสมัยใหม่ ดูเป็นเรื่องง่าย เพียงนักดาราศาสตร์ หรือนักเดินทางทางบกหรือทางทะเล วัดหาได้เวลาเมริเดียนมาตรฐาน (กรีนิช) ขณะเดียวกันกับเมื่อมี การวัดเวลาท้องถิ่น แล้วก็นำเครื่องรักษาเวลา ซึ่งตั้งเวลาตามเวลากรีนิชไปด้วยกับตัว
เครื่องมือของสถาบันสำรวจชายฝั่ง และสัณฐานพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ (Coat and Geodetic Survey) สหรัฐอเมริกา ใช้ในการวัดหาเวลา และลองจิจูด แสดงให้เห็นการตั้งเครื่องมือ มีกล้องโทรทรรศน์เครื่องรับวิทยุ และเครื่องบันทึกเวลา
การเปรียบเทียบระหว่างเวลากรีนิชและเวลาท้องถิ่นจะชี้บอกลองจิจูดของเขาได้เลย วิธีนี้ต้องการ เครื่องรักษาเวลาซึ่งมีลักษณะที่เหมาะสม กล่าวคือ เครื่องรักษาเวลานั้นต้องโยกย้ายเคลื่อนที่ไปมาได้ ต้องไม่มีความต้องการที่ตั้งรับรองถาวร เพราะต้อง ใช้สำหรับงานบนบกหรือในทะเลได้ ควรมีอัตราเร็ว และช้าน้อย และต้องได้อัตราคงตัวพอ เมื่อใช้งานในสภาพต่างๆ ของดินฟ้าอากาศ
เป็นเวลาหลายร้อยปี จึงได้มีผู้ค้นคิดสร้างเครื่องเก็บเวลา ซึ่งมีลักษณะดังได้กล่าวมาแล้วนั้น การวัดหาลองจิจูดในทะเล เป็นภารกิจสำคัญมาก สมัยที่มีการสำรวจตรวจค้นภูมิประเทศอย่างขนาดใหญ่ ซึ่งเริ่มภายหลังการเดินทางโคลัมบัสไม่นานนัก ความ ปลอดภัยของเรือและคนประจำเรือ ซึ่งเดินทางใน ทะเล ต้องการทราบตำแหน่งจุดที่เรืออยู่ในทะเล แต่ ก็เป็นเวลาอีกนานกว่าจะได้มีผู้คิดสร้างเครื่องรักษา เวลา ให้ได้ลักษณะ ที่สามารถใช้ในการวัดหาลองจิจูด เคลื่อนที่ไปใช้ในทะเลได้
การวัดหาละติจูดได้ทำกันมาหลายศตวรรษแล้ว แต่ก็ยังไม่มีวิธีเร็วพอในการหาตำแหน่งเรือ ทั้งละติจูด และลองจิจูด จนกระทั่ง จอห์น ฮาร์ริซอน (John Harrison) ชาวอังกฤษ ประดิษฐ์นาฬิกาใช้ จึงควรจะได้นำเรื่องราวการสร้างเครื่องรักษาเวลามากล่าว ไว้ในที่นี้
ในสมัยกรีซโบราณและอียิปต์โบราณ เขาใช้นาฬิกาน้ำใส่น้ำในภาชนะ ให้ไหลออกมา หรือเติมน้ำใส่ลงไป แล้ววัดเวลาที่น้ำจะไหลออกมาหมดหรือ จะเต็ม บอกความนานในการประกอบกิจการนั้นว่า ได้ใช้เวลาผ่านพ้นไปเท่าใด นับได้ว่า เป็นการตั้งต้นของการวัดเวลา
ต่อมาชาวกรีกได้ประดิษฐ์นาฬิกาน้ำ และนาฬิกาแดดให้ดีขึ้น แต่ยังยึดหลักการเปลี่ยนแปลงชั่วโมง ตามฤดูกาล การวัดเวลาในสมัยนั้น ยังคงไม่ละเอียด แน่นอน เนื่องจากความนานของชั่วโมงยืดนาน หรือหดสั้นไปตามฤดูกาล
นาฬิกาน้ำของกรีก
เวลาล่วงเลยมาจนถึง พ.ศ. ๑๙๐๓ (ค.ศ. ๑๓๖๐) เฮนรี เดอ วิค (Henry De Vick) ได้ประดิษฐ์นาฬิกาเชิงกลเป็นครั้งแรก สำหรับพระเจ้าชาลส์ที่ ๕ ของ ฝรั่งเศส เป็นการเริ่มมีนาฬิกาเชิงกลใช้ นับเวลา จากการเคลื่อนไหวของเครื่องได้อันตรภาคสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นหลักการสร้างนาฬิกาปรมาณูที่บอกเวลาได้ละเอียดแม่นยำมาก ตามที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในเวลานี้
นาฬิกาเดอดอนติ (De Dond s clock) จำลองแบบมาไว้ที่สถาบันสมิทโซเนียน วอชิงตัน จากนาฬิกาซึ่ง กิโอวานนิ เดอ ดอนดิ (Giovanni De Dondi) ใช้เวลา ๑๖ ปีสร้างขึ้นเสร็จ เมื่อ ค.ศ. ๑๓๖๒ เป็นนาฬิกาเชิงกลชั้นเยี่ยมเรือนแรก ซึ่งมีชื่อเป็นที่รู้จักกันในยุโรป เป็นนาฬิกาที่ทำให้มีการประดิษฐ์นาฬิกางดงามขึ้นใน ๒-๓ ศตวรรษต่อมา นาฬิกาเรือนนี้ไม่เพียงแต่บอกเวลาเท่านั้น ยังบันทึกบอกการเคลื่อนไหวของดาวเคราะห์ ด้วยระบบเกียร์อันซับซ้อนนับจากซ้ายไป หน้าปัดบนบันทึกการเคลื่อนไหวของดาวอังคาร ดวงอาทิตย์ และดาวศุกร์ หน้าปัดล่างบอกเวลาลำดับ ๒๔ ชั่วโมง
นาฬิกาเชิงกลรุ่นแรกๆ มีชิ้นส่วนประกอบมากมาย ทำหน้าที่เกี่ยวโยงกัน อาศัยกำลังจากแท่งน้ำหนักยึดด้วยเชือกพันรอบเพลา เมื่อแท่นน้ำหนักเลื่อนต่ำลง เชือกที่พันออกแรงหมุนเพลา เพลาจึงเคลื่อนไหว ตามระบบฟันเฟือนและเกียร์ ซึ่งบังคับระฆังให้ตี ชั่วโมง และมีเข็มชี้บอกเวลา
ความริเริ่มการวัดอันตรภาคเวลาสั้นๆ ได้ ละเอียดครั้งแรกมาจากชาวอิตาลีชื่อ กาลิเลโอ (Galileo Galilei, ค.ศ. ๑๕๔๖-๑๖๔๒) เวลานั้นเขาเป็น นักเรียนแพทย์ ใน พ.ศ. ๒๑๒๖ (ค.ศ. ๑๕๘๓) เขาได้ สังเกตโคมในโบสถ์เมืองพิสา (Pisa) แกว่งไปมา ใช้เวลาเท่ากันไม่ว่าจะแกว่งมากหรือน้อย
ต่อมากาลิเลโอเลิกศึกษาวิชาแพทย์ แล้วมาศึกษาคณิตศาสตร์ และฟิสิกส์ เขาได้ใช้นาฬิกาน้ำ ตรวจสอบความละเอียดแม่นยำวัดเวลาลูกตุ้มแกว่งไปมา โดยใช้น้ำซึ่งไหลออกจากรูในภาชนะซึ่งตั้งอยู่เบื้องบน ให้ลงมาในภาชนะซึ่งอยู่เบื้องล่าง ถ้าน้ำหนักของน้ำ ซึ่งไหลออกระหว่างเวลาลูกตุ้มแกว่งไปและกลับครั้ง แรก เหมือนกับเวลาลูกตุ้มแกว่งไปกลับครั้งหลัง เขาก็รู้ว่าการแกว่งไปมาใช้เวลาเท่ากัน
การทดลองของเขาได้แสดงว่า เวลานานของการแกว่งเร็วหรือช้า ขึ้นอยู่กับความยาวของคานลูกตุ้ม เวลาแกว่งไปมานานเป็นสองเท่าเมื่อคานลูกตุ้มยาว สี่เท่า และถ้าให้เวลาแกว่งไปมาเป็นสามเท่า คาน ลูกตุ้มต้องยาวเก้าเท่า ความยาวของลูกตุ้มเปลี่ยน แปลงตามกำลังสองของเวลาแกว่งไปมา บัดนี้ เรา รู้ว่ากฎเกณฑ์นี้เป็นจริงสำหรับโค้งแกว่งที่ไม่ใหญ่นัก และไม่ถูกต้องทีเดียว สำหรับโค้งแกว่งที่ใหญ่มาก
เมื่อกาลิเลโอมีความคิดที่จะใช้ลูกตุ้มน้ำหนักสร้างนาฬิกา เขามีอายุมากเสียแล้ว ตาก็เกือบไม่เห็น เขาได้วาดรูปออกแบบสร้าง แต่ยังไม่ทันได้สร้างเป็นเครื่องเสร็จ ก็ถึงแก่กรรมเสียก่อน ภายหลังกาลิเลโอถึงแก่กรรมไปแล้วได้ ๑๔ ปี ไฮเกนส์ (Christian Huygens, ค.ศ. ๑๖๒๙ -๑๖๙๕, ชาวฮอลแลนด์ นัก ดาราศาสตร์) ได้อาศัยความคิดของกาลิเลโอสร้าง นาฬิกาจักรใช้ลูกตุ้มน้ำหนักเป็นเรือนแรกซึ่งให้ ความแม่นยำดีขึ้นมาก และสามารถนับเวลาเป็นวินาที ได้
กาลิเลโอ กำลังสังเกตโคมในโบสถ์พิสา แกว่งไปและกลับได้จังหวะเวลาเท่ากัน ไม่ว่าโค้งที่แกว่งไปและกลับใหญ่หรือเล็ก
ในกรณีที่มีนักวิทยาศาสตร์ชื่อเสียงโด่งดัง เช่น ไฮเกนส์ ได้ใช้เวลาค้นคว้าออกแบบสร้างนาฬิกา ให้เก็บเวลาได้ดีขึ้น แสดงให้เห็นความสำคัญของการวัด เวลาในทางวิทยาศาสตร์ กาลิเลโอได้ใช้ลุกตุ้มน้ำหนัก สังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ และใช้นาฬิกาน้ำศึกษา การเคลื่อนที่ของดาวเดือนในท้องฟ้า เครื่องวัดเวลา ในสมัยนั้นสามารถใช้ข้อมูลทางดาราศาสตร์ ช่วย ให้เคพเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. ๑๕๗๑ - ๑๖๓๐, ชาวเยอรมัน นักดาราศาสตร์) สามารถสร้างกฎ ซึ่งมีชื่อเป็นประวัติการณ์ของการเคลื่อนที่ของดาวพระเคราะห์ ๓ กฎ
๑. ดาวเคราะห์ทุกดวงเคลื่อนที่ไปตามวงรี (ellipse) ซึ่งมีดวงอาทิตย์อยู่ที่โฟกัส
๒. รัศมีเวกเตอร์ของดาวเคราะห์ทุกดวงผ่านไป ทำพื้นที่เท่ากันในเวลาเท่ากัน
๓. กำลังสามของระบบปานกลางของดาวเคราะห์สองดวงใดๆ จากดวงอาทิตย์สัมพันธ์กันกับ กำลังสองของคาบเวลา ซึ่งดาวพระเคราะห์เคลื่อนที่ไปรอบดวงอาทิตย์
โครงการศึกษาและวิจัยดังได้กล่าวมาแล้ว และโครงการอื่นๆ อีกหลายโครงการ ต้องอาศัยการวัดเวลาให้ได้แม่นยำดีขึ้นๆ เพื่อสนองความต้องการ มี การออกแบบใหม่ๆ ที่จะไม่ให้ความยาวของคานลูกตุ้ม- น้ำหนักเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของ อุณหภูมิ ซึ่งเท่ากับทำให้อันตรภาคของเวลาแกว่ง ไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เหล็ก ที่ใช้ทำคานลูกตุ้มน้ำหนักยาวหนึ่งเมตรขยายตัวยาว ออกไป ทำให้เวลาแกว่งช้าลงไป อุณหภูมิสูงขึ้น เพียง ๕ องศาเซลเซียส ลูกตุ้มน้ำหนักที่ยาวออกไป จะเปลี่ยนแปลงเวลาแกว่งในวันหนึ่งๆ น้อยลงไปถึง ๒ ๑/๒ วินาที ได้มีการทดลองใช้วัตถุหลายอย่างทำลูกตุ้มน้ำหนัก เพื่อแก้ปัญหานี้ ทุกวันนี้จึงใช้โลหะผสม เหล็กกับนิกเกิล ซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยน แปลงของอุณหภูมิ ทั้งยังได้ประดิษฐ์ดัดแปลงส่วนของ เครื่องซึ่งควบคุมการเคลื่อนไหวให้ได้จังหวะเวลา สม่ำเสมอ ในชั่วเวลาหนึ่งศตวรรษนับตั้งแต่ได้มีการ ใช้นาฬิกาลูกตุ้มน้ำหนัก เมื่อถึงคริสต์ศตวรรษที่ ๑๘ นาฬิกาชนิดนี้ สามารถรักษาเวลาได้แม่นยำภายใน ๒-๓ วินาที ในหนึ่งสัปดาห์
เวลาใกล้เคียงกันกับเมื่อกาลิเลโอได้มีความคิดใช้ลูกตุ้มน้ำหนักเป็นหลัก ในการสร้างเครื่องรักษาเวลา ได้มีความต้องการค้นคิดหาตำแหน่งจุดในทะเลให้ได้แม่นยำ เพราะได้เกิดมีเรืออับปางขึ้นบ่อยๆ ในเวลา นั้น รัฐบาลหลายประเทศได้สนับสนุนให้มีการวิจัย ค้นคิดหาวิธีให้ได้ใช้ลองจิจูด ซึ่งช่วยให้การหาตำแหน่ง จุดถูกต้องแม่นยำ เริ่มด้วยพระเจ้าฟิลิปที่ ๓ (Philip III) แห่งประเทศสเปน ใน พ.ศ. ๒๑๔๑ (ค.ศ. ๑๕๙๘) จะพระราชทานบำเหน็จเป็นเงินประจำปีทุกปีแก่ผู้ที่คิดได้
เมื่อ พ.ศ. ๒๒๕๐ (ค.ศ. ๑๗๐๗) กองทัพเรือ อังกฤษประกอบด้วยเรือรบ ๔ ลำ และมีทหารประจำ ๒,๐๐๐ คน ภายใต้การบังคับบัญชาของนายพลเรือ เซอร์ เคลาดี โชเวล (Sir Cloudy Shovel) ได้ไปเกยหิน ในทะเลขณะมีหมอก ที่บริเวณเกาะซิลลี (Scilly Island) ทางตะวันตกเฉียงใต้ของอังกฤษ เพราะคำนวณ ลองจิจูดผิดพลาด ทหารทั้งหมดเสียชีวิต รวมทั้งนายพลเรือด้วย
พ.ศ. ๒๒๕๗ (ค.ศ. ๑๗๑๔) รัฐสภาอังกฤษ ได้อนุมัติให้รางวัล ๑๐,๐๐๐ ปอนด์ สำหรับการคิด หาวิธี ซึ่งจะกำหนดหาตำแหน่งจุดลองจิจูดของเรือ ได้ภายใน ๑ องศา ๑๕,๐๐๐ ปอนด์ ถ้าหาได้ภายใน ๔๐ ลิปดา และ ๒๐,๐๐๐ ปอนด์ ถ้าหาได้ดีภายใน ๓๐ ลิปดา เรือเดินอยู่ในทะเล ๖ สัปดาห์ นาฬิกาที่ ใช้เฉลี่ยแล้ววันหนึ่งไม่คลาดเคลื่อนเกินวันละ ๓ วินาที รัฐสภาอังกฤษได้ตั้งสภาลองจิจูด เพื่อดำเนินการเรื่องนี้
นาฬิกาเชิงกล (มาตรเวลา) เรือนแรก ซึ่งฮาร์ริซอน ชาวอังกฤษ เป็นผู้สร้างมีหน้าปัดบอกวินาที นาที ชั่วโมง และวัน เป็นนาฬิกาเรือนแรกซึ่งใช้ทดสอบการเดินทางทางทะเลได้ผลดี (ภาพจากพิพิธภัณฑ์การเดินเรือแห่งชาติของอังกฤษ ที่กรีนิช)
จอห์น ฮาร์ริซอน ชาวอังกฤษ เป็นคนแรก ที่ได้ประดิษฐ์นาฬิกาได้ลักษณะ ตามที่รัฐบาลอังกฤษต้องการ เขาได้เขียนแบบสร้างนาฬิกาสำหรับใช้ ในการเดินเรือใน พ.ศ. ๒๒๗๑ (ค.ศ. ๑๗๒๘) และ ได้ส่งนาฬิกาเรือนแรกให้สภาลองจิจูดทดลองเป็น ครั้งแรกในปี พ.ศ. ๒๒๗๗ (ค.ศ. ๑๗๓๔) สภานั้น ได้ส่งเสริมให้เขาสร้างนาฬิกาใช้ในการหาลองจิจูดให้ดี ขึ้นต่อไปโดยจ่ายเงินไปให้ ๕๐๐ ปอนด์ ต่อมา ฮาร์ริซอน ได้สร้างนาฬิกาขึ้นอีก ๓ เรือน นาฬิกาเรือน แรกมีน้ำหนักมากถึง ๗๒ ปอนด์ ได้นำไปทดสอบ ในการเดินเรือในนครลิสบอน 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 เท่านั้น ถูกต้องละเอียดดีกว่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้มาก สภาลองจิจูดได้จ่ายเงินให้ ฮาร์ริซอนเป็นงวดๆ ครั้ง สุดท้ายจ่ายเมื่อ พ.ศ. ๒๓๑๗ (ค.ศ. ๑๗๗๓)
มาตรเวลาที่สร้างโดยบริษัทอูลิสส์ นาร์ดิน (Ulysse Nardin)ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ กรมแผนที่ซื้อไว้เมื่อเดือนมกราคมพ.ศ. ๒๕๑๔ เป็นนาฬิกาชนิดรักษาเวลาดาราคติ เดินด้วยลาน ไขลานเต็มที่เดินได้ ๕๖ ชั่วโมง มีวงจรไฟฟ้า สำหรับปล่อยสัญญาณไฟฟ้า บันทึกลงบนกระดาษ ของเครื่องบันทึกเวลาทุกนาที
ในเวลาใกล้เคียงกัน ปีแอร์ เลอ รัว (Piere Le Roy) ได้ทำการทำค้นคว้าสร้างนาฬิกาเชิงกล เป็นอิสระ ต่างหากจากฮาร์ริซอน เลอ รัว ผู้นี้ นับกันว่า เป็นบิดาของนาฬิกาเชิงกล ที่เรียกกันว่า มาตรเวลา (chronometer) ใน พ.ศ. ๒๓๐๙ (ค.ศ. ๑๗๖๖) เลอ รัวได้สร้างนาฬิกา แบบต่างกันกับนาฬิกาของฮาร์ริซอน เขาได้แยกเครื่องเชิงกลที่ใช้บังคับการหยุดยั้งออกจาก เครื่องเชิงกลที่ทำการหมุน ทำให้ความเสียดทาน น้อยลงไปสร้างเครื่องชดเชยอัตโนมัติสำหรับอุณหภูมิ และมีที่สำหรับปรับเครื่องง่ายๆ เป็นการเปลี่ยน แปลงให้ความละเอียดดีขึ้น และการสร้างตัวนาฬิกา ง่ายขึ้น เขาได้สอบนาฬิกาของเขา ปรากฏได้ผล แม่นยำเท่ากับนาฬิกาเรือนที่ ๔ ของฮาร์ริซอน ถึงแม้ฝีมือการสร้างหยาบกว่านาฬิกาของฮาร์ริซอน
โครโนมิเตอร์ระบบควอตซ์ แบบที่ใช้กันในปัจจุบัน
ต่อมาได้มีการแก้ไขให้ดีขึ้นโดยผู้มีชื่อหลายคน โดยเฉพาะส่วนที่เป็นรูปเครื่องควบคุมการเคลื่อนไหว ในต้นคริสต์ศตวรรษที่ ๑๙ มาตรเวลาสำหรับใช้ทางทะเลก็มีรูปร่างอย่างแบบที่เห็นใช้กันในปัจจุบัน
ความแม่นยำของเครื่องรักษาเวลาได้ดีขึ้นเรื่อยมา นับตั้งแต่ได้มีนาฬิกาเชิงกลเป็นครั้งแรก นาฬิกา เชิงกลในสมัยนั้น อาศัยเดินเครื่องด้วยน้ำหนัก ใช้ เป็นเครื่องเก็บเวลา เคลื่อนที่ไม่สะดวก จนเมื่อได้มี การประดิษฐ์ใช้ลานสปริงเป็นกำลังเดินเครื่อง มีล้อ สมดุลและสปริงควบคุมการเคลื่อนไหวให้สม่ำเสมอ จึงได้มีนาฬิกาเชิงกลซึ่งมีคุณภาพดีขึ้น ให้ความ แม่นยำ และเดินได้เที่ยงตรงเมื่อเทียบกับนาฬิกาลูกตุ้มน้ำหนัก และใช้เคลื่อนที่ได้ด้วย
นาฬิกาตุ้มน้ำหนักเรือนที่หนึ่ง สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ามหามาลากรมพระบำราบปรปักษ์ ประทานให้กองทัพเรือ เป็นนาฬิกา ซึ่งใช้ตุ้มน้ำหนัก (รูปทรงกระบอกแขวนอยู่ใต้มู่เล่ทางขวาของภาพ) เป็นต้นกำลังขับเฟืองจักร มีลูกตุ้มทรงกระบอกมีแกนยาวตรงกลางเรือน เป็นตัวควบคุมจังหวะการเดินของนาฬิกาให้เที่ยงตรง การตรวจสอบนาฬิกาเรือนนี้ ทางดาราศาสตร์ของกองทัพเรือ ซึ่งเป็นผู้รักษาเวลามาตรฐานได้กระทำมาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๗๗จนถึงต้น พ.ศ. ๒๕๑๔นาฬิกาเรือนนี้นับว่าเป็นนาฬิกาแบบพิเศษ เพราะบริษัทเดนต์ (Dent)ได้สร้างขึ้นเพื่อน้อมเกล้าฯ ถวายสมเด็จพระราชินีนาถ แห่งอังกฤษ และเจ้าฟ้าชายแห่งเวลส์ มีเข็ม ๗ เข็มด้วยกัน บอก วินาที นาที ชั่วโมง วัน วันที่ เดือน และปีอธิกสุรทิน ความสำคัญของนาฬิกาเรือนนี้อีกอย่างคือ เป็นนาฬิกาเรือนแรก ที่ใช้รักษาเวลามาตรฐานของประเทศไทยมากกว่า ๓๐ ปี
ในปัจจุบันยังมีนาฬิกาไฟฟ้า ได้พลังงานจากกระแสไฟฟ้าสลับ หรือจากแบตเตอรี่ ใช้สำหรับงาน ทางวิทยาศาสตร์ซึ่งต้องการความละเอียดแม่นยำ นาฬิกาลูกตุ้มก็ได้มีการปรับปรุงเวลาให้ดี มี ความคลาดเคลื่อนวันละเพียงหนึ่งวินาที ถ้าต้องการ ความละเอียดมากก็มีนาฬิกาซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้า จาก การสั่นสะเทือนของหินควอตซ์ แม่นยำถึงสองหรือ สามส่วนพันของวินาทีในหนึ่งวัน เวลานี้มีนาฬิกาที่ แม่นยำมาก บังคับการเดินด้วยการสั่นสะเทือนของอะตอนซีเซียม แบบนาฬิกาอะตอมิก ซึ่งสามารถจะ บอกเวลาได้แม่นยำมาก ใน ๓,๐๐๐ ปี ช้าไปเพียง หนึ่งวินาที
นาฬิกาตุ้มน้ำหนักเรือนที่สอง กองทัพเรือได้จัดหามา ภายหลังจากได้เรือนที่หนึ่ง เพื่อใช้ตรวจสอบเวลาให้แน่นอนนาฬิกา เรือนนี้สร้างโดยบริษัทคาร์ล ราโนหส์(Carl Ranoh s) ประเทศเดนมาร์ก หลักการทำงานของนาฬิกาเรือนนี้ เหมือนนาฬิกาเรือนที่หนึ่ง แต่มีเพียง ๓ เข็ม บอกชั่วโมง นาทีและวินาที
ในการหาตำแหน่งจุดในปัจจุบันนี้ เรือเดินทะเล สมัยใหม่มีเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งให้ความรู้แม่นยำ มาก เช่น เครื่องสะท้อนเสียง คลื่นเสียงจากพื้นทะเล บอกเวลาเสียงสะท้อนกลับ และจากความรู้นี้ทำให้รู้ ภูมิประเทศสูงต่ำใต้ทะเลและความลึกของทะเล เวลา กลางคืนอาศัยเครื่องเรดาร์ (radarscope) หาพิสัยและ ทิศทางถึงจุดต่างๆ ภายในระยะ ๗๐-๘๐ กิโลเมตร ในการหาทิศทาง เรือในทะเลเมื่ออยู่ในพิสัยของเครื่อง ส่งจากฝั่ง ก็มีระบบวิทยุหาทิศทางด้วยเครื่องหาทิศ วิทยุ (RDF; radio direction finding) สายรับอากาศซึ่ง มีความไวบนเรือจะรับวิทยุบอกทิศทางจากสถานีส่ง ซึ่งใช้ความถี่ที่ทราบ และจากสัญญาณนั้น ผู้บังคับ การเรือจะทราบการเดินเรือของเขาหรือแนวตำแหน่งของเรือจากเครื่องลอร์นา (lorna;long-range navigation) เรือจะรับสัญญาณวิทยุให้เข้าจังหวะเล็งสกัดตำแหน่งได้แม่นยำ ภายในระยะ ๖๐ เมตร
การหาแหล่งกำเนิดของสัญญาณ ในการค้นหาจุดแหล่งกำเนิดของสัญญาณวิทยุ นักเดินเรือจะหมุนสายอากาศ ซึ่งตั้งอยู่ตอนบนของเครื่องหาทิศวิทยุ จนกว่าเขาจะได้พบจุดที่ไม่มีเสียง หรือจุดที่สัญญาณมีกำลังน้อยที่สุดจากขวา สำหรับชี้ทิศทางตั้งได้ฉากกับสายอากาศ จะบอกทิศทางของสัญญาณที่ส่งมา
นอกจากนี้ ในเรือที่มีเครื่องคำนวณเฉพาะ จะหาตำแหน่งจากดาวเทียมสำหรับการเดินเรือ ๓ ดวง ของสหรัฐอเมริกา หาตำแหน่งเรือได้ผลแม่นยำดีมาก ในเวลาหนึ่งวินาที
ทั้งๆ ที่มีเครื่องแบบใหม่ๆ ช่วยในการหาตำแหน่ง จุดพนักงานเดินเรือก็ยังคงมีเครื่องเซกซ์แทนต์ และมาตรเวลาไว้ในเรือ
หัวข้อก่อนหน้า
