Кіріспе
Уақытты өлшейтін, сақтайтын немесе көрсететін құрал. Сағат немесе хронометр – уақытты өлшейтін және көрсететін құрылғы. Сағат – адамзаттың ең ежелгі өнертабыстарының бірі, ол күн, ай және жыл сияқты табиғи бірліктерден қысқа уақыт аралықтарын өлшеу қажеттілігін қанағаттандырады. Мыңжылдықтар бойы әртүрлі физикалық процестерге негізделген құрылғылар қолданылып келген. Қазіргі заманғы сағаттардың кейбір алдағыштарын табиғаттағы қозғалысқа негізделген «сағаттар» деп санауға болады. Мысалы, күн сағаты көлеңкенің жазық беттегі орны арқылы уақытты көрсетеді. Сонымен қатар, ұзақ мерзімді өлшеуге арналған құралдар бар, олардың әйгілі мысалы – құм сағаты. Су сағаттары, күн сағаттарымен бірге, уақытты өлшеуге арналған ең көне құралдардың бірі болып саналады. 1300 жылдар шамасында Еуропада алғашқы механикалық сағаттардың пайда болуына мүмкіндік берген, теңгерім дөңгелектері сияқты тербеліс механизмін пайдаланатын, эскапменттің (тежегіш механизмнің) ашылуы – маңызды жетістік болды. Сағаттануда (уақытты есептеуді зерттеу ғылымында) дәстүрлі түрде «сағат» термині дыбыс шығаратын сағаттарды білдірсе, дыбыссыз сағаттар «уақыт өлшегіш» деп аталды. Бүгінде бұл айырмашылыққа көбінесе мән берілмейді. Жеке адаммен бірге тасымалданатын сағаттар мен басқа да уақыт өлшегіштер әдетте «сағат» деп аталмайды. Пружиналық сағаттар 15 ғасырда пайда болды. 15 және 16 ғасырларда сағат жасау өркендеді. 1656 жылдан кейін Кристиан Гюйгенстің маятникті сағатын ойлап табуы дәлдіктің келесі бір қадамын болды. Сағаттардың дәлдігі мен сенімділігін арттыруға теңіз саяхаты үшін нақты уақытты анықтаудың маңыздылығы үлкен үлес қосты. Пружина немесе салмақпен қозғалатын тісті дөңгелектерден тұратын сағат механизмі «сағат механизмі» деп аталады; бұл термин сағаттарда қолданылмаған ұқсас механизмдарға да қолданылады. Электрлік сағат 1840 жылы патенттелді, ал электрондық сағаттар 20 ғасырда пайда болды және кішкентай, батареямен жұмыс істейтін жартылай өткізгіш құрылғылардың дамуымен кеңінен тарады. Кез келген қазіргі заманғы сағаттағы уақытты өлшеу элементі – гармоникалық осциллятор, белгілі бір жиілікте тербелетін физикалық нысан (резонатор). Ағылшын тіліндегі сөз орта төменгі неміс және орта голланд тілдерінен келген. Бұл сөз орта ағылшын тіліндегі clokke, көне солтүстік француз тіліндегі cloque немесе орта голланд тіліндегі clocke сөздерінен шыққан, олардың барлығы «қоңырау» дегенді білдіреді.
A clock or chronometer is a device that measures and displays time. The clock is one of the oldest human inventions, meeting the need to measure intervals of time shorter than the natural units such as the day, the lunar month, and the year. Devices operating on several physical processes have been used over the millennia. Some predecessors to the modern clock may be considered "clocks" that are based on movement in nature: A sundial shows the time by displaying the position of a shadow on a flat surface. There is a range of duration timers, a well known example being the hourglass. Water clocks, along with sundials, are possibly the oldest time measuring instruments. A major advance occurred with the invention of the verge escapement, which made possible the first mechanical clocks around 1300 in Europe, which kept time with oscillating timekeepers like balance wheels. Traditionally, in horology (the study of timekeeping), the term clock was used for a striking clock, while a clock that did not strike the hours audibly was called a timepiece. This distinction is not generally made any longer. Watches and other timepieces that can be carried on one's person are usually not referred to as clocks. Spring driven clocks appeared during the 15th century. During the 15th and 16th centuries, clockmaking flourished. The next development in accuracy occurred after 1656 with the invention of the pendulum clock by Christiaan Huygens. A major stimulus to improving the accuracy and reliability of clocks was the importance of precise time keeping for navigation. The mechanism of a timepiece with a series of gears driven by a spring or weights is referred to as clockwork; the term is used by extension for a similar mechanism not used in a timepiece. The electric clock was patented in 1840, and electronic clocks were introduced in the 20th century, becoming widespread with the development of small battery powered semiconductor devices. The timekeeping element in every modern clock is a harmonic oscillator, a physical object (resonator) that vibrates or oscillates at a particular frequency. so the English word came from the Middle Low German and Middle Dutch Klocke. The word derives from the Middle English clokke, Old North French cloque, or Middle Dutch clocke, all of which mean 'bell'.
Күн шашы
Күннің аспандағы көрінетін орны әр күннің өзінде өзгереді, бұл Жердің айналуын көрсетеді. Қозғалмайтын заттардың көлеңкелері де соған сәйкес қозғалады, сондықтан олардың орналасуы күннің уақытын көрсетуге болады. Күн сағаты уақытты көлеңкенің (әдетте) сағаттарға сәйкес белгілері бар тегіс бетте көрсету арқылы анықтайды. Күн сағаттары көлденең, тік немесе басқа да бағыттарда орналасуы мүмкін. Күн сағаттары ежелгі заманнан бері кеңінен қолданылып келген. Егер ендік белгісі белгілі болса, жақсы жасалған күн сағаты жергілікті уақытты бір-екі минутқа дейін дәл өлшеуге мүмкіндік береді. Күн сағаттары 1830 жылға дейін сағаттардың дұрыс жұмыс істеуін тексеру үшін қолданыла берді, содан кейін телеграф пен пойыздың пайда болуы қалалар арасындағы уақытты және уақыт белдеулерін біркелкілендірді.
Ұзақтығын, өткен уақытын және аралықтарын өлшейтін құрылғылар
Көптеген құрылғыларды уақыттың өтуін белгілеу үшін пайдалануға болады, олар мерзімді уақытқа (күннің уақыты, сағаттар, минуттар сияқты) қарамастан, ұзақтығын немесе аралықты өлшеуге көмектеседі. Мұндай уақыт өлшегіштердің мысалдары – шам сағаттары, құрамы хош иісті сағаттар және құм сағаты. Шам сағаты мен құрамы хош иісті сағаттың екеуі де бірдей принцип бойынша жұмыс істейді, онда ресурстардың тұтынуы шамалы тұрақты болады, бұл уақыттың өтуін салыстырмалы түрде дәл және қайталанатын бағалауға мүмкіндік береді. Ал құм сағатында, ұсақ құмның кішкентай тесіктен тұрақты жылдамдықпен ағып өтуі, белгілі бір, алдын ала анықталған уақыттың өтуін көрсетеді. Ресурс тұтылмайды, қайта қолданылады.
Су сағаттары
Су сағаттары, күн сағаттарымен бірге, ең көне уақыт өлшегіш құралдардың бірі болуы мүмкін, тек күн санау таяқшасы олардан бұрын пайда болған. Олардың қандай жерде және қашан пайда болғаны нақты белгісіз, және бәлкім, оны анықтау мүмкін емес. Су сағатының ең қарапайым түрі – ыдыс тәрізді ағысы. Оның б.з.б. 16 ғасырында Вавилон мен Египетте болғаны мәлім. Әлемнің басқа аймақтарында, соның ішінде Үндістан мен Қытайда да су сағаттарының ерте дәлелдері бар, бірақ олардың пайда болу мерзімі әлдеқайда белгісіз. Дегенмен, кейбір авторлар осы аймақтарда б.з.б. 4000 жылға дейін су сағаттары болғанын жазады. Македониялық астроном Андроник Киррх б.з.б. 1 ғасырда Афиныдағы Жел мұнарасының құрылысын қадағалаған, оның ішінде үлкен клепсидра және сыртында бірнеше көзге түсетін күн сағаттары орналасқан. Бұл мұнараны ертедегі сағат мұнарасы ретінде пайдалануға мүмкіндік берген. Грек және римдік өркениеттері су сағаттарының дизайнын жетілдіріп, олардың дәлдігін арттырды. Осы жетістіктер Византия және Ислам дәуірлері арқылы Еуропаға жетті. Қытайлықтар 725 жылы (水鐘) өздерінің жетілдірілген су сағаттарын жасап, идеяларын Корея мен Жапонияға таратып, берді. Кейбір су сағаттарының дизайны тәуелсіз түрде жасалса, ал кейбір білімдер сауда арқылы тарады. Көне қоғамдарда қазіргі заманғы өнеркәсіптік қоғамдардағыдай дәл уақытты өлшеу қажеттілігі болған жоқ, онда жұмыс немесе демалыстың әр сағаты қадағаланады және сыртқы жағдайларға қарамастан жұмыс кез келген уақытта басталып немесе аяқталуы мүмкін. Керісінше, көне қоғамдарда су сағаттары негізінен астрологиялық мақсаттар үшін қолданылған. Осы алғашқы су сағаттары күн сағаттарымен салыстырылып тексерілетін. Су сағаттары ешқашан қазіргі заманғы сағаттардың дәлдігіне жете алмаса да, 17 ғасырдағы Еуропада маятник сағаттары пайда болғанға дейін мыңдаған жылдар бойы ең дәл және жиі қолданылатын уақыт өлшегіш құралы болды. Ислам өркениеті сағаттардың дәлдігін арттырудағы күрделі инженерлік шешімдерімен ерекше көзге түсті. 797 (немесе мүмкін 801) жылы Бағдадтың Аббасид халифасы Харун әл-Рашид Шарлеманьге Абуль-Аббас есімді азиялық пілді және су сағатының «өте күрделі үлгісін» сыйға берді. Рим папасы Сильвестр II шамамен 1000 жылы Солтүстік және Батыс Еуропаға сағаттарды енгізді.
Механикалық су сағаттары
Алғашқы белгілі айналдырулы сағатты б.з.д. III ғасырда Архимед өзінің астрономиялық сағатын жасау арқылы ойлап тапты, ол құстар ән салып, жылжитын кукушка сағаты болып табылды. Бұл – алғашқы карильон сағаты, себебі ол әнші құстардың әніне таңданған адамның көзін жұмып, бір мезгілде музыка ойнатады. Архимед сағаты төрт салмақ, қарсы салмақ және сағаттың автоматты жалғасуын реттейтін сифонды су ыдысындағы жүзу жүйесімен реттелетін сымдар жүйесімен жұмыс істейді. Бұл сағаттың принциптерін математик және физик Герон сипаттап, олардың кейбіреулері механизмдегі бір дөңгелекті айналдыратын тізбекпен жұмыс істейтінін айтады. Прокопий жазғандай, Ескендірдің заманында Газада тағы бір грек сағаты салынған. Газа сағаты, ықтимал, метеороскопион, яғни аспан құбылыстарын және уақытты көрсететін ғимарат болған. Ол уақыт көрсеткішімен және Архимед сағатына ұқсас кейбір автоматтандырулармен жабдықталған. Әр сағат сайын ашылатын 12 есік болған, Геркулес өз жұмыстарын орындайды, арыстан сағат бірде және т.б., ал түнде әр сағат сайын шам көрінеді, 12 терезе ашылып, уақытты көрсетеді. Тан әулетінің буддалық монахы И Син және үкіметтік қызметкер Лян Лингзан 723 (немесе 725) жылы сумен жұмыс істейтін армиллярлық сфераның және сағаттың жұмыс істеуіне жол ашты, бұл әлемдегі алғашқы сағаттық механизм болды. Су әулетінің ғалымы және дарындысы Су Сун (1020–1101) оны 1088 жылы Кайфэньдегі астрономиялық сағат мұнарасының монументалды жаңалығына енгізді. Оның астрономиялық сағаты мен айналатын армиллярлық сферасы көктем, жаз және күз мезгілдерінде ағатын суды немесе қыстың суық температурасында сұйық сынапты пайдалануға негізделген (яғни гидравлика). Су Сунның су дөңгелегі байланысы құрылғысында, ақаудың тұйықталуы мен босатылуының әрекеті шектеулі көлемдегі сұйықтық толтырылған ыдыстардың үздіксіз ағыны ретінде кезең-кезеңмен қолданылатын ауырлық күшімен жүзеге асырылды. Су Сунның сағаты бір эволюциялық жолмен клепсидра мен механикалық сағаттың тұжырымдамаларын механика мен гидравликамен басқарылатын бір құрылғыға біріктірді. Су Сун өзінің мемориалдық жазбасында осы ұғым туралы былай деп жазды: Сіздің қызметшіңіздің пікірі бойынша өткен әулеттер кезінде астрономиялық аспаптардың көптеген жүйелері мен жобалары болды, олардың барлығы бір-бірінен кішігірім жағынан ерекшеленеді. Бірақ қозғалтқыш механизмінің су қуатын пайдалану принципі әрқашан бірдей болды. Аспанның қозғалысы тоқтамайды, бірақ су да солай құяды. Егер судың ағып кетуі біркелкі болса, онда айналу қозғалыстарын салыстыру (аспан мен машинаның) қайшылықты немесе қарама-қайшылықты көрсетпейді; өйткені тыныштанбайтын тоқтамайтыннан кейін келеді. Сунның сулы доңғалағына судың орнына сұйық сынап қолданылған, сондай-ақ, эскапель механизмін қолданған Чжан Сиксунның (976 ж.) бұрын жасаған армиллярлық сферасының әсері де күшті болды. Су Сунның астрономиялық мұнарасының механикалық сағаттауында диаметрі 11 фут болатын үлкен қозғалтқыш дөңгелек болды, оның ішінде 36 қасық болды, олардың әрқайсысына "тұрақты деңгейлі резервуардан" біркелкі мөлшерде су құйылды. Темірден жасалған негізгі қозғалтқыш білік, цилиндрлік мойындары темірден жасалған жарты ай пішінді подшипниктерге тіреліп, басты тік беріліс білісінің төменгі шетіндегі диірменді қосқан тірекпен аяқталады. Бұл үлкен астрономиялық гидромеханикалық сағат мұнарасының биіктігі шамамен он метр (шамамен 30 фут) болды, сағаттың ұшып кетуі болды және ол тікелей емес айналатын дөңгелекпен немесе құлайтын сумен немесе сұйық сынаппен қуаттандырылды. Су Сунның сағатының толық көлемді жұмыс істейтін көшірмесі Қытай Республикасының (Тайвань) Тайчунг қаласындағы Ұлттық табиғи ғылымдар мұражайында бар. Бұл толық көлемді, толықтай жұмыс істейтін, биіктігі шамамен 12 метрлік көшірме Су Сунның түпнұсқалық сипаттамалары мен механикалық сызбаларынан жасалған. Қытайдың эскапельді құрылғысы батысқа тарады және батыс эскапельді құрылғысының көзі болды. 12 ғасырда Месопотамиялық инженер Аль Джазари (өмір сүрген 1136–1206) Дияр-Бакрдың артукид патшасы Насир әл Дин үшін жұмыс істеді. Ол әр түрлі пішінді және өлшемді көптеген сағаттар жасады. Ең танымал сағаттар арасында фил, жазушы және сарай сағаттары бар, олардың кейбіреулері табысты қайта құрылды. Бұл ұлы сағаттар Уртук мемлекетінің мәртебесі мен байлығын білдіретін белгілер еді. Бұл сынап құтылу туралы білім Еуропаға араб және испан мәтіндерінің аудармаларымен тараған болуы мүмкін.
According to your servant's opinion there have been many systems and designs for astronomical instruments during past dynasties all differing from one another in minor respects. But the principle of the use of water power for the driving mechanism has always been the same. The heavens move without ceasing but so also does water flow (and fall). Thus if the water is made to pour with perfect evenness, then the comparison of the rotary movements (of the heavens and the machine) will show no discrepancy or contradiction; for the unresting follows the unceasing. Song was also strongly influenced by the earlier armillary sphere created by Zhang Sixun (976 AD), who also employed the escapement mechanism and used liquid mercury instead of water in the waterwheel of his astronomical clock tower. The mechanical clockworks for Su Song's astronomical tower featured a great driving wheel that was 11 feet in diameter, carrying 36 scoops, into each of which water was poured at a uniform rate from the "constant level tank". The main driving shaft of iron, with its cylindrical necks supported on iron crescent shaped bearings, ended in a pinion, which engaged a gear wheel at the lower end of the main vertical transmission shaft. This great astronomical hydromechanical clock tower was about ten metres high (about 30 feet), featured a clock escapement, and was indirectly powered by a rotating wheel either with falling water or liquid mercury. A full sized working replica of Su Song's clock exists in the Republic of China (Taiwan)'s National Museum of Natural Science, Taichung city. This full scale, fully functional replica, approximately 12 meters (39 feet) in height, was constructed from Su Song's original descriptions and mechanical drawings. The Chinese escapement spread west and was the source for Western escapement technology. In the 12th century, Al Jazari, an engineer from Mesopotamia (lived 1136–1206) who worked for the Artuqid king of Diyar Bakr, Nasir al Din, made numerous clocks of all shapes and sizes. The most reputed clocks included the elephant, scribe, and castle clocks, some of which have been successfully reconstructed. As well as telling the time, these grand clocks were symbols of the status, grandeur, and wealth of the Urtuq State. Knowledge of these mercury escapements may have spread through Europe with translations of Arabic and Spanish texts.
Толық механикалық
Horologia (грекше ὥρα – 'сағат', және λέγειν – 'айту') сөзі ерте механикалық сағаттарды сипаттау үшін қолданылған, бірақ бұл сөздің қолданылуы (бұл сөз әлі де бірнеше роман тілдерінде қолданылады) барлық уақыт өлшегіштердің механизмінің нағыз табиғатын жасырады. Мысалы, 1176 жылы Франциядағы Сенс соборында 'horologe' орнатылған, бірақ оның механизмі белгісіз. Джоселин де Бракэлонның айтуынша, 1198 жылы Сент-Эдмундсбери (қазіргі Бьюри-Сент-Эдмундс) аббаттығындағы өрт кезінде монахтар су алу үшін "сағатқа" жүгірген, бұл олардың су сағатында өртті сөндіруге жететін үлкен резервуар болғанын көрсетеді. 'Сағат' сөзі (кейін 'horologe' сөзін ығыстырып, ескі ирланд тілінен келген 'clocc' сөзінен шыққан ортағасырлық латынша 'clocca' арқылы) 13-шы ғасырда Еуропада пайда болған механикалық сағаттардың прототипін білдіреді. 1280-1320 жылдар аралығында Еуропадағы шіркеу жазбаларында сағаттар мен horologes туралы мәліметтердің саны көбейді, бұл жаңа типтегі сағат механизмі ойлап табылды дегенді білдіреді. Сумен жұмыс істейтін бұрынғы сағат механизмдері құлайтын салмақтан күш алу үшін бейімделді. Бұл күш тербелісті механизммен басқарылды, бәлкім, бұрынғы қоңырау немесе дабыл құрылғыларынан алынған. Осы күшті бақылаулы түрде босату – эскапмент – бұрынғы тік дөңгелекті сағаттардан ерекшеленетін нағыз механикалық сағаттың бастауын білдіреді. Шектік эскапмент механизмі су немесе сынап сияқты сұйық күшті қажет етпейтін нағыз механикалық сағаттың даму кезеңінде пайда болды. Бұл механикалық сағаттардың екі негізгі мақсаты болды: сигнал беру және хабарлау (мысалы, қызметтер мен қоғамдық шаралардың уақытын белгілеу) және күн жүйесін модельдеу. Бірінші мақсат – әкімшілік; екіншісі астрономия, ғылым және астрологияға деген ғалымдық қызығушылықтардың және осы пәндердің сол кездегі діни философиямен қалай байланысқандығының нәтижесінде туындады. Астролябиді астрономдар мен астрологтар қолданды, сондықтан айналмалы пластинаға сағат механизмін қосып, күн жүйесінің жұмыс істейтін моделін жасау табиғи болды. Негізінен хабарлау үшін арналған қарапайым сағаттар мұнараларға орнатылды және әрқашан беттері мен тілдері болмады. Олар белгіленген уақыттағы намаздың уақытын немесе аралықтарын жариялаған. Күннің шығуы мен бату уақыты өзгерген сайын, заңмен белгіленген сағаттардың ұзақтығы да өзгеріп отырды. Күрделі астрономиялық сағаттарда қозғалатын циферблаттар немесе тілдер болды және олар уақытты әртүрлі уақыт жүйелерінде көрсетті, соның ішінде итальяндық сағат, каноникалық сағат және сол кездегі астрономдар өлшеген уақыт. Екі стильдегі сағаттар да автоматтар сияқты әсемдіктерге ие бола бастады. 1283 жылы Англияның оңтүстігіндегі Бедфордширдегі Данстабл монастырында үлкен сағат орнатылды; оның қызыл экранның үстінде орналасқандығы оның су сағаты емес екенін көрсетеді. 1292 жылы Кентербери соборында 'үлкен horologe' орнатылды. Келесі 30 жыл ішінде Англия, Италия және Франциядағы бірнеше шіркеу мекемелерінде сағаттар туралы айтылды. 1322 жылы Норичте 1273 жылы орнатылған бұрынғы сағатты ауыстырып, жаңа сағат орнатылды. Оның үлкен (2 метрлік) астрономиялық циферблаттары, автоматтары және қоңыраулары болды. Орнату шығындарына екі сағатшыны екі жылға толық жұмыспен қамту кірді, сондай-ақ қазіргі заманғы көшірмелері де жасалды. Уоллингфордтың сағатында күн, айдың жасы, фазасы және түйіні, жұлдыз картасы және планеталар көрсетілген үлкен астролябикалық циферблат болды. Оған қоса, сәттілік дөңгелегі және Лондон көпіріндегі судың деңгейін көрсететін индикатор болды. Әр сағат сайын қоңырау соғылып, соққылардың саны уақытты көрсетті.
Көктемдік
Сағат жасаушылар өз өнерін әртүрлі жолдармен дамытты. Сағатты кішірейту, дәлдігі мен сенімділігін арттыру – бұл техникалық қиындықтардың бірі болды. Сағаттар шеберліктің жоғары деңгейін көрсету үшін жасалған әсем бұйымдар немесе тұрмыстық қолданысқа арналған, көптеп өндірілген, арзан нәрселер болатын. Сағаттың дәлдігіне ең әсерлі фактор – тепе-теңдік механизмі (эскапмент) болды, сондықтан көптеген түрлі механизмдер сынақтан өтті. 15-шы ғасырда серіппелі сағаттар пайда болды, бірақ олар көбінесе 1511 жылы Нюрнберг сағатшысы Питер Хенлейнге (немесе Хенлеге, немесе Хелеге) дұрыс емес жатқызылады. Ең көне серіппелі сағат – Бургундия герцогы Филиппке 1430 жыл шамасында сыйға берілген, қазір Германияның Ұлттық мұражайында сақталып тұрған бөлмелік сағат. Германиядағы 15-шы ғасырдың кейбір сағаттары минуттар мен секундтарды көрсеткен. Сағат тілінде секунд көрсеткішінің алғашқы жазбасы 1560 жылға дейін барады, ол қазір Фремерсдорф коллекциясында сақталған сағатқа тиесілі. 15-ші және 16-шы ғасырларда сағат жасау өркендеді, әсіресе металл өңдеу орталықтары болған Нюрнберг және Аугсбург қалаларында, сондай-ақ Францияның Блуа қаласында. Кейбір қарапайым үстел сағаттарында тек бір уақыт көрсеткіші болды, ал сағат белгілері арасындағы циферблат төрт тең бөлікке бөлініп, сағатты 15 минутқа дейін анықтауға мүмкіндік берді. Ал басқа сағаттар қолөнер шеберлігінің үлгісі болды, астрономиялық көрсеткіштер мен музыкалық механизмдерді қамтыды. 1584 жылы Жост Бюрги кесілген тепе-теңдік механизмін (кросс-битті эскапмент) ойлап тапты, ол сонымен қатар ремонтоарды да жасады. Бюргидің сағаттарының дәлдігі күніне бір минутқа дейін жеткендіктен, олардың дәлдігі айтарлықтай жақсарды. Бұл сағаттар 16-шы ғасыр астрономы Тихо Брагеге астрономиялық құбылыстарды бұрынғыдан әлдеқайда дәл бақылауға көмектесті.
Кірпіш
1656 жылдан кейін маятникті сағаттың ойдағыдай жасалуымен дәлдікке үлкен қадам жасалды. Галилео 17 ғасырдың басында уақытты көрсететін құрылғының қозғалысын реттеу үшін тербелмелі салмақты пайдалану туралы ой айтқан. Дегенмен, Кристиан Гюйгенс оның авторы деп есептеледі. Ол маятниктің ұзындығы мен уақыт арасындағы математикалық байланысты анықтады (бір секундтық қозғалыс үшін шамамен 99,4 см немесе 39,1 дюйм) және алғашқы маятникті сағатты жасады. Алғашқы модель 1657 жылы Гаагада жасалды, бірақ осы идеяны Англияда дамытты. 1670 немесе 1671 жылдары ағылшын сағатшысы Уильям Клемент маятник пен механизмді орналастыру үшін ұзын корпус сағатты (әже сағаты деп те аталады) жасады. Осы кезеңде сағаттың корпусы ағаштан жасала бастады, ал сағат беттеріне эмаль және қолмен боялған керамика қолданылатын болды. 1670 жылы Уильям Клемент эскапментті жақсартты, ол Гюйгенстің эскапментінен артықшылықтары бар еді. Клемент 1671 жылы маятник серіппесін де енгізді. Лондондық сағатшы Дэниел Кваре және басқалар сағатқа концентрлі минут тілі қосты, ал секунд тілі алғаш рет пайда болды.
Жасыл бұлақ
1675 жылы Гюйгенс пен Роберт Гук теңгерім дөңгелегінің тербеліс жылдамдығын реттеуге арналған спиральді теңгерім серігін, яки шашты серіппені ойлап тапты. Бұл маңызды жаңару дәл қалта сағаттарын жасауға мүмкіндік берді. Атақты ағылшын сағатшысы Томас Томпион бұл механизмді өз қалта сағаттарында бірінші болып табысты қолданды және түрлі дизайнды сынағаннан кейін қазіргі заманғы түріне келген минуттық көрсеткішті пайдаланды. Сағаттарды соғуға арналған тісті дөңгелек және ұлу механизм 17 ғасырда пайда болды және «сағаттауыш» (немесе «бұғаттау тақтасы») механизмінен артықшылықтарымен ерекшеленді. 20 ғасырда Эдвард Барлоу тісті дөңгелек және ұлу механизмін ойлап тапқан деген жалған пікір кең тарады. Шындығында, оның өнертабысы тісті дөңгелек пен ұлуды қолданатын қайталайтын механизммен байланысты. Сағаттарды қалау бойынша сағаттардың (немесе тіпті минуттардың) санын қайталай соғатын сағатты 1676 жылы Кьюэр немесе Барлоу ойлап тапқан. Джордж Грэм 1720 жылы сағаттарға арналған инерциялық эскапментті (тежегішті) ойлап тапты.
Теңіз хронометрі
Сағаттардың дәлдігі мен сенімділігін арттыруға ықпал ететін маңызды фактор – теңіз саяхаты үшін нақты уақытты анықтау қажеттігі еді. Теңізде кеменің орны шамалы дәлдікпен анықталуы мүмкін еді, егер навигатор күніне 10 секундтан кем уақыт жоғалтатын немесе қосатын сағатты пайдаланса. Мұндай сағатқа маятник орнатуға болмады, өйткені ол тербелмелі кемеде тиімсіз болар еді. 1714 жылы британдық үкімет географиялық бойлықты дәл анықтай алатын әркімге 20 000 фунт стерлинг сомасында үлкен қаржылық сыйлық ұсынды. Өмірін сағаттарының дәлдігін арттыруға арнаған Джон Харрисон кейіннен "Бойлық туралы заңға" сәйкес айтарлықтай қаржылай сыйлық алды. 1735 жылы Харрисон өзінің алғашқы хронометрін жасады және оны тексеруге тапсырғанға дейін келесі тридцать жыл бойы оны жетілдіріп отырды. Сағатта үйкелісті азайту үшін подшипниктер, кеменің теңіздегі қозғалысын өтеу үшін салмақты тепе-теңдіктер және жылудан кеңею мәселесін азайту үшін екі түрлі металл сияқты көптеген жаңалықтар болды. 1761 жылы Харрисонның ұлы хронометрді сынақтан өткізді, нәтижесінде 10 апта соңында сағат 5 секундтан аз қателік көрсетті.
Жаппай өндіріс
Британдықтар 17 және 18 ғасырлардың көп бөлігінде сағат жасау саласында басымдыққа ие болды, бірақ элита үшін жоғары сапалы өнімдерге бағытталған өндіріс жүйесін сақтап қалды. 1843 жылы Британдық сағат компаниясы жаппай өндіріс техникасын және көшірме құралдар мен машиналарын қолдану арқылы сағат жасауды жаңғыртуға тырысқанмен, осы жүйе АҚШ-та дамыды. 1816 жылы Эли Терри және Коннектикут штатының басқа сағатшылары алмастырылатын бөлшектерді пайдаланып сағаттарды жаппай өндіру тәсілін ойлап тапты. 1851 жылы Арон Луфкин Деннисон Массачусетс штатында алмастырылатын бөлшектерді қолданатын зауыт ашты, ал 1861 жылға қарай ол «Уолтхам сағат компаниясы» деп тіркелген табысты кәсіпорынды басқарды.
Электрлік құрылғылардың алғашқы кезеңдері
1815 жылы ағылшын ғалымы Фрэнсис Рональдс құрғақ батареямен жұмыс істейтін алғашқы электр сағатын жариялады. Шотландиялық сағатшы Александр Бейн 1840 жылы электр сағатының патенін алды. Электр сағатының серпімдісі электр қозғалтқышымен немесе электромагнит пен якорьмен оралады. 1841 жылы ол электромагниттік маятникті патенттеді. XIX ғасырдың соңында құрғақ элементтің (батареяның) пайда болуы сағаттарда электр қуатын қолдануды мүмкін етті. Механикалық сағаттың пружинасын кері бұру немесе салмағын көтеру үшін айнымалы ток (AC) немесе тұрақты ток (DC) электр қуатын пайдаланатын пружиналық немесе салмақты сағаттар электромеханикалық сағаттар деп жіктеледі. Бұл жіктеме маятникті итеру үшін электр импульсін қолданатын сағаттарға да қатысты. Электромеханикалық сағаттарда электр энергиясы уақытты өлшеу функциясын атқармайды. Бұл типтегі сағаттар жеке дана ретінде жасалған, бірақ көбінесе мектептерде, кеңселерде, фабрикаларда, теміржолдарда және мемлекеттік мекемелерде синхронды уақыт жүйесінде бас сағат және бағынышты сағаттар ретінде қолданылды. Тұрақты жиілікті АЖ тогы бар жерде, синхронды моторды пайдалану арқылы циклдарды санап, уақытты өте сенімді түрде сақтауға болады. Көптеген елдерде ток жиілігі 50 герц, ал басқаларында 60 герц болып ауысады. Жиілік күндізгі жүктемеге байланысты сәл өзгеруі мүмкін, бірақ генераторлар күндіз циклдердің дәл санын сақтау үшін жасалған, сондықтан сағат кез келген уақытта бірнеше секундқа баяу немесе жылдам болуы мүмкін, бірақ ұзақ мерзімде өте дәл болады. Мотордың роторы айнымалы жиілікке байланысты жылдамдықпен айналады. Тиісті беріліс механизмдері бұл айналу жылдамдығын аналогты сағат тілдеріне қажеттіге сәйкес келтіреді. Бұл жағдайларда уақыт бірнеше тәсілмен өлшенеді, мысалы, АЖ тогының циклдарын санау, камертонның дірілі, кварц кристалдарының қасиеттері немесе атомдардың кванттық дірілі арқылы. Электрондық тізбектер бұл жоғары жиілікті дірілдерді уақыт дисплейін басқаратын баяурақ дірілдерге бөледі.
Кварц
Кристалл кварцтың пьезоэлектрлік қасиеттерін 1880 жылы Жак және Пьер Кюри ашты. Бірінші кристалл осцилляторын 1917 жылы Александр М. Николсон ойлап тапты, ал алғашқы кварц кристалл осцилляторын 1921 жылы Уолтер Г. Кейди жасады. 1969 жылы Seiko компаниясы әлемдегі алғашқы кварц сағатын – Astron-ды шығарды. Олардың жоғары дәлдігі және өндіріс бағасының төмендігі кварц сағаттары мен сағаттардың кеңінен таралуына әкелді. Атомдық сағаттарды алғаш рет 1879 жылы Лорд Кельвин теориялық тұрғыдан ұсынды. 1930 жылдары магниттік резонанстың дамуы осыны іске асырудың практикалық жолын жасады. 1949 жылы АҚШ Ұлттық Стандарттар бюросында (NBS, қазір NIST) аммиак мазерінің прототипі құрастырылды. Бұл қазіргі кварц сағаттарынан кем дәл болғанымен, концепцияны көрсетуге мүмкіндік берді. Бірінші дәл атомдық сағат, цезий 133 атомының белгілі бір өтуіне негізделген цезий стандарты, 1955 жылы Ұлыбританияның Ұлттық физикалық зертханасында Луис Эссен жасады. Цезий стандарты атомдық сағатының калибрленуі астрономиялық уақыт шкаласы бойынша эфемерид уақытын (ET) пайдалану арқылы жүзеге асырылды. 2013 жылғы мәліметтер бойынша, ең тұрақты атомдық сағаттар – 1 квинтиллионның екі бөлігінен кем емес дәлдікпен итербий сағаттары (2) болып табылады, олардың дәлдігін арттыру әлеуеті зор. Барлық қазіргі заманғы сағаттар осцилляцияны пайдаланады. Олардың механизмдері әртүрлі болғанымен, барлық осцилляциялық сағаттар – механикалық, электрлік және атомдық – ұқсас жұмыс істейді және оларды бір-біріне сәйкес бөліктерге бөлуге болады. Олар бір қозғалысты қайта-қайта жасайтын объектіден – осциллятордан тұрады, оның әрбір қайталануы немесе «соққысы» арасындағы уақыт интервалы тұрақты болады. Осцилляторымен байланысты басқару құрылғысы осциллятордың қозғалысын оның жоғалған энергиясын толықтыру арқылы сақтайды және оның осцилляцияларын импульстер тізбегіне түрлендіреді. Импульстер кейін санаушымен саналады, ал санау саны ыңғайлы бірліктерге – әдетте секундтарға, минуттарға, сағаттарға және т.б. – айналдырылады. Соңында, қандай да бір индикатор нәтижені адам оқи алатын форматта көрсетеді.
Осциллятор
Қазіргі заманғы сағаттардың уақытты өлшейтін элементі – гармоникалық осциллятор, нақты тұрақты жиілікпен тербеліс жасайтын физикалық объект (резонатор). Механикалық сағаттарда бұл маятник немесе теңгерім дөңгелегі болып табылады. Кейбір ерте электрондық сағаттар мен сағаттарда, мысалы Accutron, бұл дыбыс талғампасы (tuning fork) болып келеді. Кварц сағаттар мен сағаттарда кварц кристалдары қолданылады. Атомдық сағаттарда атомдардағы электрондардың микротолқындарды шығару арқылы жасаған тербелісі пайдаланылады. 1657 жылға дейінгі ерте механикалық сағаттарда қолданылған теңгерім дөңгелегі немесе фолиот гармоникалық осциллятор болған жоқ, себебі оларда серіппе (balance spring) болмады. Осының салдарынан, олар өте дәл болмады, күніне шамамен бір сағатқа дейін қателік болуы мүмкін еді. Гармоникалық осциллятордың басқа осцилляторлардан артықшылығы – ол тек физикалық қасиеттеріне байланысты нақты табиғи резонанстық жиілікте тербелу үшін резонансты пайдаланады және басқа жылдамдықтарда тербеліске қарсы тұрады. Гармоникалық осциллятордың қамтамасыз ете алатын мүмкін дәлдігі оның Q немесе сапа факторы деп аталатын параметрмен өлшенеді, ол оның резонанстық жиілігімен (басқа жағдайлар бірдей болғанда) артады. Сондықтан сағаттардағы осцилляторлардың жиілігін жоғарылатуға ұзақ мерзімдік тенденция бар. Теңгерім дөңгелектері мен маятниктер әрқашан сағаттың жылдамдығын реттеуге арналған құралдармен жабдықталған. Кварц сағаттары кейде осы мақсатта конденсаторды реттейтін жылдамдық бұрандасын (rate screw) қамтиды. Атомдық сағаттар – негізгі стандарттар, олардың жылдамдығын реттеу мүмкін емес.
Бақылаушы
Бұл тербеліс кезінде жоғалған энергияны толықтыру үшін тербеліске "серпіліс" беру арқылы оны қолдаудың және тербелістерін уақытты өлшеуге қажетті импульстарға айналдырудың қос функциясын атқарады. Механикалық сағаттарда бұл – құтылу механизмі, ол маятникке немесе тепе-теңдік дөңгелегіне дәл серпіліс береді және әрбір тербелісте құтылу дөңгелегінің бір тісін босатып, сағаттың барлық тісті дөңгелектеріне әр тербелісте белгілі бір мөлшерде алға жылдамдауға мүмкіндік береді. Электрондық сағаттарда бұл – тербелісті кварц кристалдарына немесе камертонға шағын "серпілістер" беретін электрондық осциллятор схемасы, және кристаллдың әрбір тербелісіне бір электр импульсін жасайды, ол сағат сигналы деп аталады. Атомдық сағаттарда басқарушы – микропроцессормен басқарылатын микротолқынды осцилляторға жалғанған, вакуумделген микротолқынды қуыс болып табылады. Қуысқа сезий атомдарынан тұратын жұқа газ жіберіледі, онда олар микротолқындарға ұшырайды. Лазер қанша атом микротолқындарды сіңіргенін өлшейді, ал фазалық құлыпталған цикл деп аталатын электрондық кері байланыс жүйесі микротолқынды осцилляторды атомдардың тербелісіне және микротолқындарды сіңіруіне себеп болатын жиілікке дейін реттейді. Содан кейін микротолқынды сигнал цифрлық санаушылармен бөлініп, сағат сигналына айналады. Механикалық сағаттарда тепе-теңдік дөңгелегінің немесе маятниктің төмен Q көрсеткіші оларды құтылу импульстарының бұзыту әсеріне өте сезімтал етті, сондықтан құтылу механизмі сағаттың дәлдігіне үлкен әсер етті және көптеген құтылу конструкциялары сынақтан өтті. Электрондық сағаттардағы резонаторлардың жоғары Q көрсеткіші оларды жетектеу қуатының бұзыту әсеріне салыстырмалы түрде сезімсіз етеді, сондықтан жетектеу осциллятор схемасы әлдеқайда маңызды компонент емес. Цифрлық сағаттарда интегралды схемалардың санаушылары немесе бөлгіштерінің сериясы импульстарды бинарлық логиканы қолдана отырып, цифрлық түрде қосады. Көбінесе корпусқа орнатылған батырмалар сағат және минут санаушыларын уақытты орнату үшін арттыруға және кемітуге мүмкіндік береді.
Көрсеткіш
Бұл секундтар, минуттар, сағаттар және т.б. санын адам оқуға ыңғайлы форматта көрсетеді. 13 ғасырдағы ең алғашқы механикалық сағаттарда визуалды индикатор болмаған, олар уақытты дыбыспен, қоңыраулар соғып хабарлаған. Көптеген сағаттар бүгінгі күнге дейін сағатты соғатын сағаттар болып табылады. Аналогты сағаттар уақытты 1-ден 12-ге дейін немесе 24-ке дейін сандары бар циферблаттан тұратын аналогты сағат беті арқылы көрсетеді. Сағаттарды тәулік ішінде бір немесе екі айналым жасайтын сағат тілі, ал минуттарды бір сағатта бір айналым жасайтын минут тілі көрсетеді. Механикалық сағаттарда тісті дөңгелектер жүйесі тілдерді қозғалтады, ал электронды сағаттарда схема әр секунд сайын импульстар шығарады, олар қадамдық мотор мен тісті дөңгелектер жүйесін қозғалтады, бұл тілдерді жылжытады. Цифрлық сағаттар уақытты цифрлық дисплейде үнемі өзгеріп отыратын цифрлармен көрсетеді. Жиі кездесетін жаңылыс пікір – цифрлық сағат аналогты қабырға сағатынан дәлірек, бірақ индикатор түрі уақыт өлшеу көзінен тәуелсіз. Телефон компаниялары ұсынатын сөйлейтін сағаттар мен дауыстық сағат қызметтері уақытты жазылған немесе цифрлық түрде синтезделген дауыстар арқылы дыбыстап хабарлайды.
Түрлері
Сағаттарды уақытты көрсету түріне және уақытты өлшеу тәсіліне қарай жіктеуге болады.
Аналогты
Аналогты сағаттар әдетте уақытты көрсету үшін сағат бетін пайдаланады. Әлемде кеңінен танымал стандартты сағат бетінде 12 сағаттық дөңгелекте сағатты көрсететін қысқа "сағат тілі" бар, ол күніне екі рет айналады, ал ағымдағы сағаттағы минуттарды көрсететін ұзын "минут тілі" бар, ол да 60 минутқа бөлінеді. Одан әрі, ол ағымдағы минуттағы секундтарды көрсететін "секунд тілімен" жабдықталуы мүмкін. Бүгінгі таңда кеңінен қолданылатын жалғыз сағат беті – 24 сағаттық аналогтық циферблат, себебі әскери ұйымдар мен кестелерде 24 сағаттық уақыт жүйесі қолданылады. Қазіргі заманғы сағат беті өнеркәсіптік революция кезінде стандартталғанға дейін, жылдар бойы көптеген басқа да дизайн түрлері қолданылды, оның ішінде 6, 8, 10 және 24 сағатқа бөлінген циферблаттар. Француз революциясы кезінде француз үкіметі ондық жүйедегі метрикалық өлшемдердің бір бөлігі ретінде 10 сағаттық сағатты енгізуге тырысты, бірақ ол кеңінен қолданыс таппады. 18 ғасырда Италияда 6 сағаттық сағат жасалды, бұл энергияны үнемдеу мақсатымен жасалған деп есептеледі (сағат немесе тоқылдақ 24 рет соққанда көп энергия жұмсайды). Аналогты сағаттың тағы бір түрі – күн сағаты, ол күнді үздіксіз қадағалап, уақытты гномонының көлеңкесінің орны арқылы анықтайды. Күн күндізгі уақытқа түзету жасамағандықтан, пайдаланушылар сол уақытта бір сағат қосуы керек. Сондай-ақ, уақыт теңдеуіне және күн сағатының бойламасы мен қолданылып жүрген уақыт белдеуінің орталық меридианы арасындағы айырмашылыққа түзетулер енгізу қажет (яғни, уақыт белдеуі Гринвич мердианынан неше сағат алда болса, сол санға 15 градус қосылады). Күн сағаттары 24 сағаттық аналогтық циферблаттың бір бөлігін немесе толыққандай пайдаланады. Аналогты механизмге ие болғанына қарамастан, цифрлық дисплейді пайдаланатын сағаттар да бар, олар көбінесе флип-сағаттар деп аталады. Баламалы жүйелер де ұсынылған. Мысалы, "Twelv" сағаты ағымдағы сағатты он екі түстің біреуімен көрсетеді, ал минутты ай фазасына ұқсас дөңгелек дискінің пропорциясын көрсету арқылы көрсетеді.
Гибрид (аналогтық-цифрлық)
Аналогты көрсеткіштері және цифрлық бөлігі бар сағаттар, әдетте минуттар мен сағаттар аналогты түрде, ал секундтар цифрлық режимде көрсетіледі.
Тыңдау
Ыңғайлылығы үшін, қашықтық, телефония немесе көзі көрмейтіндер үшін, дыбыстық сағаттар уақытты дыбыс түрінде көрсетеді. Дыбыс табиғи тілде айтылған сөздер түрінде (мысалы, "сағат он екі жарым бес") немесе дыбыстық кодтар түрінде (мысалы, сағат сайынғы тізбектелген қоңыраулар саны сағатты көрсетеді, мысалы, Биг Беннің қоңырауы) болады. Көптеген телекоммуникация компаниялары да сөйлейтін сағат қызметін ұсынады.
Сөз
Сөздік сағаттар – уақытты сөйлемдер арқылы көрнекі түрде көрсетуге арналған сағаттар. Мысалы: "Сағат үш шамасында". Мұндай сағаттар аппараттық немесе бағдарламалық қамтамасыз етуде жүзеге асырылуы мүмкін.
Жобалау
Кейбір сағаттар, әдетте цифрлық сағаттар, экранға немесе үйдің ішкі төбесіне немесе қабырғасына уақыт көрсеткішінің үлкейтілген бейнесін проекциялайтын оптикалық проектормен жабдықталған. Сандар жеткілікті түрде ірі болғандықтан, көзі нашар адамдар да оларды көзілдіксіз оңай оқи алады, сондықтан бұл сағаттарды жатын бөлмесінде пайдалану ыңғайлы. Әдетте, уақытты есептейтін тізбекте сағаттың дұрыс уақытты көрсетуі үшін, үздірілмейтін қуат көзі ретінде батарея қарастырылған, ал проекциялық жарық тек желілік қуатқа қосылғанда ғана жұмыс істейді. Толыққандай батареямен жұмыс істейтін, фонарьға ұқсас портативті түрлері де бар.
Тактильді
Аудиторлық және проекциялық сағаттарды көзі көрмейтін немесе көру қабілеті шектеулі адамдар қолдана алады. Көзі көрмейтін адамдарға арналған, қолмен ұстап сезінуге болатын дисплейлі сағаттар да бар. Олардың кейбіреулері әдеттегі аналогтық сағаттарға ұқсас, бірақ тілтеңшектерін зақымдамай сезінуге мүмкіндік береді. Тағы бір түрі – негізінен цифрлық, ол цифрларды көрсету үшін Брайль сияқты кодты пайдаланатын құрылғыларды қолданады, оларды саусақ ұштарымен сезінуге болады.
Көп дисплейлі
Кейбір сағаттар бір механизммен басқарылатын бірнеше дисплейге ие, ал кейбіреулерінде бір корпуста бірнеше толыққанды бөлек механизмдер болады. Көпшілік орындарындағы сағаттар көбінесе әртүрлі бағыттардан көрінетін бірнеше терезеге ие, соның арқасында сағатты айналасынан кез келген жерден оқуға болады; барлық терезелер бірдей уақытты көрсетеді. Басқа сағаттар бірнеше уақыт белдеуіндегі ағымдағы уақытты көрсетеді. Саяхатшылармен бірге тасымалдауға арналған сағаттарда көбінесе екі дисплей болады, біреуі жергілікті уақытты, екіншісі үй уақытын көрсетеді, бұл алдын ала келісілген телефон қоңырауларын жасауға көмектеседі. Кейбір теңдеу сағаттарында екі дисплей болады, біреуі орташа уақытты, екіншісі күн уақытын көрсетеді, сияқты күн сағаты көрсеткендей. Кейбір сағаттарда аналогты және цифрлық дисплейлердің екеуі де болады. Брайль дисплейлері бар сағаттарда көбінесе қалыпты цифрлар да болады, соның арқасында оларды көре алатын адамдар да оқи алады.
Мақсаттары
Сағаттар үйлерде, кеңселерде және көптеген басқа да жерлерде кездеседі; кішкентай сағаттар (қол сағаттары) білезікке немесе қалтаға салынады; үлкендері қоғамдық орындарда, мысалы, теміржол станциясында немесе шіркеуде орналасады. Кішкентай сағат компьютерлердің, ұялы телефондардың және көптеген MP3 ойнатқыштардың бір бұрышында көрінеді. Сағаттың басты мақсаты – уақытты көрсету. Сағаттар белгілі бір уақытта дабыл беру мүмкіндігіне де ие болуы мүмкін, әдетте, ұйықтап жатқан адамды алдын ала белгіленген уақытта ояту үшін; мұндай сағаттар дабыл сағаттары деп аталады. Дабыл төмен дыбыспен басталып, күшейе де берсе, немесе бірнеше минутқа өшіріліп, содан кейін қайта қосылуы мүмкін. Көрсеткіштері бар дабыл сағаттары кейде уақытты оқи алмайтын балаларға ұйықтар уақыты біткенін көрсету үшін қолданылады; оларды кейде оқуға үйретуге арналған сағаттар деп атайды. Сағат механизмі уақыт бойынша құрылғыны басқару үшін пайдаланылуы мүмкін, мысалы, орталық жылыту жүйесі, бейнежазба құрылғысы немесе уақыт бомбасы (қараңыз: цифрлық санауыш). Мұндай механизмдер әдетте таймерлер деп аталады. Сағат механизмдері күнге бағытталған құрылғылар мен астрономиялық телескоптар сияқты құрылғыларды басқару үшін де қолданылады, олар Жердің айналысын тежеу үшін дәл бақыланатын жылдамдықпен айналуы керек. Көптеген цифрлық компьютерлер өңдеуді синхрондау үшін тұрақты жиіліктегі ішкі сигналға тәуелді; бұл сигнал сағат сигналы деп аталады. (Бірнеше зерттеу жобалары асинхронды тізбектерге негізделген процессорларды жасап шығаруда.) Кейбір жабдықтар, соның ішінде компьютерлер, қажет болған жағдайда уақыт пен күнді сақтайды; мұндай сағаттар күндізгі сағаттар деп аталады және жүйелік сағат сигналынан өзгеше, бірақ оның циклдарын санауға негізделген болуы мүмкін.
Уақыт стандарттары
Кейбір ғылыми жұмыстар үшін уақытты ең жоғары дәлдікпен өлшеу қажет. Сондай-ақ, жұмыс істейтін сағаттарды калибрлеуге болатын ең жоғары дәлдіктегі стандарт болуы керек. Идеал сағат шексіз дәлдікпен уақытты көрсетер еді, бірақ мұны іске асыру мүмкін емес. Көптеген физикалық процестер, әсіресе атомдық энергия деңгейлері арасындағы кейбір өтулер, өте тұрақты жиілікте өтеді. Мұндай процестің циклдарын санау арқылы өте дәл және тұрақты уақыт алуға болады – осылай жұмыс істейтін сағаттар әдетте атомдық сағаттар деп аталады. Мұндай сағаттар көбінесе үлкен, өте қымбат, бақыланатын орта жағдайын қажет етеді және көптеген қолданулар үшін қажеттіден әлдеқайда дәл болады; олар әдетте стандарттар зертханасында қолданылады.
Навигация
ХХ ғасырдың соңына дейінгі жаңалықтарға дейін навигация ендік пен бойлықты өлшеу мүмкіндігіне тәуелді болды. Ендік астрономиялық навигация арқылы анықталады; ал бойлықты өлшеу үшін уақытты дәл білу қажет. Осы қажеттілік дәл механикалық сағаттарды жасауға ықпал етті. Джон Харрисон 18 ғасырдың ортасында алғашқы жоғары дәлдікті теңіз хронометрін жасады. Кейптаундағы түскі оқ атуы әлі де кемелерге хронометрлерін тексеруге мүмкіндік беретін дәл сигналды береді. Ірі порттарға жақын көптеген ғимараттарда (кейбіреулерінде қазір де бар) мұнараға немесе мачтаға орнатылған үлкен шар болды, ол белгілі бір уақытта сол мақсат үшін түсірілетін еді. GPS сияқты спутниктік навигациялық жүйелерге бұрынғыдан да жоғары дәлдікте уақытты білу қажет, бірақ бұл спутниктердегі құралдармен қамтамасыз етіледі; көлік құралдарына енді уақыт өлшеу құралдары қажет емес.
Спорт және ойындар
Сағаттар ойындар мен спортта әртүрлі уақыт кезеңдерін өлшеу үшін қолданылуы мүмкін. Хронометрлер (топ-сағаттар) жеңіл атлетикамен айналысатын спортшылардың көрсеткіштерін уақыттап өлшеуге арналған. Шахмат сағаттары ойыншылардың ойлау уақытын шектеу үшін пайдаланылады. Түрлі спорт түрлерінде ойынның немесе оның бөлімдерінің ұзақтығы өлшенсе, басқа сағаттар әртүрлі уақыт аралықтарын бақылау үшін қолданылады; оларға ойындық сағаттар, доп тастау сағаттары және тастау сағаттары жатады.
Фольклор мен ырым-жырымдар
Ұлыбританияда сағаттар түрлі сенімдермен байланысты, олардың көпшілігі өліммен немесе жаман сәттілікпен байланысты. Аңыз бойынша, жақын жердегі адамның, әсіресе монархтардың қайтысымен сағаттар өздігінен тоқтаған. Лордтар палатасындағы сағат 1820 жылы Георг III қайтыс болған шақта "шамамен" тоқтады делінеді, Балморал сарайындағы сағат Виктория патшайымның қайтыс болған сағатында тоқтады, ал Уильям IV және Елизавета I сағаттары туралы да ұқсас аңыздар бар. Сағаттарға қатысты көптеген ырым-жырымдар бар. Адам қайтыс болмас бұрын сағат тоқтаса, ол жақын арада болатын өлімді болжай алады. Сонымен қатар, егер сағат шіркеу әні немесе үйлену тойы кезінде соқса, онда шіркеу қауымы немесе жұбайлар үшін өлім немесе апат болжалады. Сағат қате уақытта соқса, өлім немесе жаман оқиғалардың алдын ала хабар беріледі. Сағатты отқа қарату немесе сағат соққанда сөйлеу де бақытсыздық әкелуі мүмкін. Қытай мәдениетінде сағат сыйлау, әсіресе егдеулерге тыйым салынған, себебі ол басқа біреудің жерлеу рәсіміне қатысумен дыбыстас.