Đồng hồ mặt trời là một trong những dụng cụ chỉ giờ thời quá khứ – Ảnh: Getty Images
Đồng hồ mặt trời
Những năm 3.500 TCN, người Ai Cập bắt đầu xây dựng những cột lớn, đặt dưới ánh nắng và theo dõi bóng của cột thay đổi hướng và chiều dài để xác định sáng trưa chiều.
2.000 năm sau, người Ai Cập sáng tạo chiếc đồng hồ mặt trời với hệ thống đĩa tròn chia làm 12 phần bằng nhau và một kim hứng bóng mặt trời.
Mặt đồng hồ mặt trời cổ nhất (khoảng năm 1.500 TCN) của người Ai Cập tại Thung lũng các vị Vua – Ảnh tư liệu
Giữa trưa, người ta xoay chiếc đồng hồ 180 độ để chỉ giờ chiều. Sau này phát triển nhiều loại đồng hồ mặt trời có quay 360 độ.
Tuy nhiên loại đồng hồ này có khá nhiều hạn chế như không hoạt động vào ban đêm hay những ngày không mặt trời. Đồng hồ cũng không chính xác khi những góc chiếu mặt trời khác nhau sẽ cho bóng phản chiếu khác nhau.
Đồng hồ sao
Merkhet của người Ai Cập cổ đại – Ảnh: Alamy
Chính người Ai Cập phát minh phương pháp canh thời gian ban đêm bằng dụng cụ thiên văn merkhet vào khoảng những năm 600 TCN. Dụng cụ này còn được biết đến với tên gọi dân gian là đồng hồ sao.
Dụng cụ gồm 1 thanh thước thẳng gắn với một dây dọi (dây có buộc một vật nặng ở đầu dưới, dùng để xác định phương thẳng đứng). Các nhà thiên văn đặt dây dọi thẳng đứng và thanh thước hướng về sao Bắc Cực tạo thành một đường Bắc – Nam.
Người ta tính giờ bằng cách quan sát một số ngôi sao nhất định di chuyển qua lại đường ranh giới này.
Đồng hồ nước
Một đồng hồ nước bằng đất gốm khoảng cuối thế kỷ thứ 5 TCN trưng bày tại Athen – Ảnh: Marsyas
Đồng hồ nước đo thời gian chảy của một lượng chất lỏng nhất định, thường là nước.
Đồng hồ nước cơ bản nhất thường gồm bộ phận chứa nước và bộ phận hứng.
Người Ai Cập sáng tạo đồng hồ nước đầu tiên để khắc phục những hạn chế của đồng hồ mặt trời. Từ Ai Cập, đồng hồ nước phố biến sang Hy Lạp và các nước Ả Rập.
Theo thời gian, người ta xây dựng hệ thống đồ hồ nước phức tạp hơn sử dụng hệ thống bình thông nhau để chỉ giờ.
Đồng hồ nến
Một mẫu đồng hồ nến của Đức – Ảnh: Wikipedia Commons
Đồng hồ nến hoạt động đơn giản sử dụng một cây nến đang cháy cùng một bảng chia vạch được đánh dấu liên tục. Nến cháy bao nhiêu tương ứng với những khoảng thời gian trôi đi.
Chưa biết chính xác đồng hồ nến ra đời khi nào và ở đâu nhưng các nhà khoa học cho rằng loại đồng hồ này thịnh hành ở các nước châu Á như Trung Quốc và Nhật Bản từ thế kỷ thứ 6 đến thế kỷ 11.
Vào thế kỷ 14, vua Ả Rập Al-Jazari (1136-1206) phát minh ra một loại đồng hồ nến tiên tiến nhất khi thiết kế thêm mặt đồng hồ chuẩn xác kèm theo một khớp vặn giúp giữ nến chặt hơn.
Đồng hồ cát
Bức tranh Biểu tượng của chính quyền hiệu quả của Ambrogio Lorenzetti năm 1338 có hình ảnh đồng hồ cát – Ảnh tư liệu
Theo nhiều tài liệu để lại, đồng hồ cát lần đầu được biết đến rộng rãi do tu sĩ người Pháp Luitprand ở nhà thờ lớn Chartres chế tạo vào thế kỷ thứ 8. Lúc bấy giờ chỉ có nhà giàu mới sắm đồng hồ cát, vừa để xem giờ, vừa để trang trí trong gia đình.
Mãi đến thế kỷ 14, đồng hồ cát mới xuất hiện phổ biến và được các thủy thủ sử dụng nhiều để xem giờ khi đi biển.
Người ta thiết kế đồng hồ cát chủ yếu để đo những quãng thời gian ngắn khác nhau: 1 giờ, 30 phút hay thậm chí vài phút. Do đó đồng hồ cát là một biểu tượng cho thời gian trôi nhanh, thường xuất hiện trong các lĩnh vực nghệ thuật.
Đồng hồ đèn dầu
Một loại đồng hồ đèn dầu – Ảnh: Wikimedia
Đồng hồ đèn dầu tương tự như đồng hồ nến. Đồng hồ được thiết kế với một khung chứa dầu, thường là dầu cá voi dùng để đốt đèn. Trên khung chứa dầu ghi những con số cho biết khoảng thời gian qua đi.
Các nhà khoa học chưa biết chính xác loại đèn dầu này ra đời khi nào và ở đâu nhưng chúng được sử dụng thịnh hành vào thế kỷ 18 trên thế giới.
Đồng hồ voi
Bản vẽ mô phỏng hệ thống đồng hồ voi thời vua Al-Jazari – Ảnh tư liệu
Đỉnh cao của hệ thống đồng hồ nước chính là phát minh đồng hồ voi của Al-Jarazri (1136-1206) vị vua Ả Rập nổi tiếng.
Đây là một hệ thống máy móc hoạt động phức tạp (xem hình). Bên trong chú voi rỗng là một bể nước và một thùng nước được khoét lỗ dưới đáy. Thời gian để thùng chìm trong bể là 1 giờ 30 phút.
Khi chìm, thùng giật dây kéo con chim trên đỉnh tháp quay báo giờ và làm rơi 1 một trái banh vào miệng con rồng.
Con rồng có trục quay tiếp tục đưa trái bóng rơi trúng vào điểm kích hoạt người máy ngồi trước voi giật dây kéo thùng chìm trong bể lên mặt nước trở lại.
Cứ thế tiếp tục. Cách 1 giờ 30 phút, người dân sẽ được thông báo giờ giấc.
Đồng hồ nhang
Đồng hồ nhang – Ảnh: Pinterest
Người Trung Hoa phát minh ra cách đo thời gian bằng nhang vào thời nhà Tống (960-1279) sau đó phổ biến đến những quốc gia lân cận như Nhật Bản, Cao Ly.
Cấu tạo thường gặp của loại đồng hồ này gồm những quả cầu kim loại được buộc dọc thanh nhang theo khoảng cách đều nhau bằng những sợi dây. Khi nhang cháy hết một đoạn, dây tuột ra làm rơi những quả cầu rớt xuống tạo ra tiếng động báo giờ.
Một loại đồng hồ nhang khác sử dụng thanh nhang có từng đoạn màu sắc hoặc mùi hương khác nhau để đánh dấu những khoảng thời gian khác nhau.