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時計(とけい)は時間を計る道具(機械)。もしくは、一日、または日中の何分の一が経過したか知る道具。

◆ 概説

14世紀以降の機械時計には、動くための動力、一定の速度で動かすための調速機、計った時を外部に伝える部分の三要素からなる。動力としては、重力、ぜんまい(ネジ)、電気など。調速機としては、振り子、テンプ、音叉、電力線、水晶、原子など。外部に伝える部分は、一般的には針(アナログ)や文字(デジタル)、音など。

1970年代頃までは、腕時計や置時計では動力にぜんまいを使った機械式、掛時計では電気(トランジスタ)式がほとんどであったが、1980年代以降、現在のほとんどの時計は、動力に電気、調速機に水晶振動子を使ったクォーツ時計となった。しかし、決して機械式時計が廃れたわけではなく、その完成度の高さから機械式時計の愛好家は多い。

クォーツ時計は一秒間に 32,768回(2の15乗回)振動する(32.768kHz)水晶振動子を用いて時を刻む。特にこの数値でなければならないわけではなく、適当に分周(周波数を小さくする電子回路の動作)をすると一秒が得られやすいために用いられているだけで、他の周波数の水晶振動子が用いられることもある。

また、近年はセシウム原子の振動(9,192,631,770Hz=9.19263177GHz)を用いた原子時計の時刻を基に発信された電波(標準電波、JJY)を受信し、クォーツ時計の時刻を自動修正する電波時計も利用されている。日本での標準電波の発信基地(電波送信所)は、福島県田村市都路町(大鷹鳥谷山、40kHz)と佐賀県佐賀市富士町(羽金山、60kHz)の二箇所。

一方、動力については、電池交換の手間を省くため、腕時計の分野では手の動きによる発電機の回転(AGS)や、文字盤に組み込まれた太陽電池などにより発生した電気を、二次電池、もしくはキャパシタに充電しながら作動するタイプが出てきている。

また時計は電子機器の多くにも内蔵されている。

これは、ビデオの録画予約や、電子レンジの加熱時間など、タイマーとして使われる。

パソコンなどのデジタル回路では、日付や時刻を刻む時計を持つほかに、CPUクロック周波数を使って回路全体を同期させる場合があり、この場合もある意味で時計を持っているといえる。

◆ 時計の歴史

有史以前より人類(おそらく他の動物にも)は太陽の位置などにより、朝-昼-夕程度の曖昧で不明確な時の概念を持っていたと考えられる。太陽の位置を知る方法に「固定された適当な物の影を見る」というのがあり、これはいわゆる紀元前約2000年頃に発明されたといわれる日時計である。

しかし日時計は晴天の日中しか利用することができない欠点がある。そのため、別の物理現象を使って時間の流れを測定する時計が考えられた。例えば特定の大きさで作った蝋燭や線香、火縄が燃える距離を使う(燃焼時計)、水や砂が小さな穴から落ちる体積を使う(水時計、砂時計)などであり、紀元前1400年〜紀元前700年頃の間にエジプト、イタリア、中国などで考案された。

14世紀に入ると駆動軸の動きを制限する脱進機が発明され、これを使った機械時計が開発された。この時計は定期的に重錘を引き上げ、それが下がる速度を棒テンプと脱進機で調節するものであった。また1510年頃、ニュルンベルグの錠前職人ピーター・ヘンライン(Peter Henlein、1480年-1542年)がゼンマイを発明し携帯できるようになった。

1583年ガリレオ・ガリレイは、振り子の周期が振幅によらず一定であること(正確には振幅がごく小さい場合に限られる)を発見し、振り子時計を思いついた。1657年クリスティアーン・ホイヘンスは、サイクロイド曲線を描く振り子および振り子に動力を与える方法を発明し、振り子時計を作った。

1654年ロバート・フックはひげゼンマイの研究を行い、それが振り子と同じく一定周期で振動することを発見し、1675年ホイヘンスはこの原理を利用した懐中時計を開発した。

中世ヨーロッパでの時計の意義は主に宗教目的で、神に祈りを捧げる時を知るためのものであった。しかし大航海時代に入り、天測および計時によって現在位置の経度を知るためには、揺れる船内に長時間放置してもくるわない正確な時計(クロノメーター)が必要となった。時刻にして1分の誤差は経度にして15分(1/4度、赤道上で28km)もの誤差となり、時計の狂いが遭難や座礁につながるという事故が多発したためである。1713年イギリス政府は「5ヶ月間の航海で誤差は1分以内」という懸賞条件に2万ポンドの賞金をかけ、1736年ジョン・ハリソンが見合う時計を完成させた。しかしハリソンが単なる大工だったためか、イギリス議会はいろいろと難癖を付けて賞金を払わず、40年に渡って改良を重ねさせた。ハリソンはジョージ3世の取りなしがあって、ようやく賞金を手に入れられたが、それは彼の死の3年前であった。

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