Phương trình thời gian là gì? Vì sao đồng hồ cần có chức năng này?

Thời gian là một khái niệm tưởng chừng đơn giản nhưng lại chứa đựng vô vàn bí ẩn. Khi con người bắt đầu đo lường thời gian, họ chỉ có thể dựa vào những quan sát tự nhiên như sự chuyển động của Mặt Trời và các ngôi sao. Tuy nhiên, khi họ cố gắng chuẩn hóa thời gian thì một vấn đề quan trọng đã nảy sinh: Quỹ đạo của Trái Đất không hoàn hảo và dẫn đến sự sai lệch nhỏ mỗi ngày.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà thiên văn học đã phát triển Phương trình thời gian để giúp điều chỉnh sự khác biệt giữa giờ mặt trời thực tế và giờ chuẩn của đồng hồ. Vậy phương trình thời gian là gì? Hãy cùng Bệnh Viện Đồng Hồ JSC khám phá ngay trong bài viết này nhé!

Phương trình thời gian là gì?

Phương trình thời gian (Equation of Time – EOT) là tính năng trong đồng hồ dùng để đo sự chênh lệch giữa giờ thông thường và giờ mặt trời tại một thời điểm bất kỳ. Phương trình này giúp người dùng nhận biết sự biến đổi của thời gian trong suốt một năm theo sự chuyển động quỹ đạo của Trái Đất. Điều này cho thấy rằng một ngày thực tế không đơn giản là 24 giờ cố định như chúng ta thường nghĩ.

Cụ thể, chúng ta có hai khái niệm về thời gian như sau:

• Giờ thông thường: Là thời gian chính thức, được chia thành 24 giờ mỗi ngày, hiển thị trên hầu hết các loại đồng hồ (bao gồm đồng hồ cơ và đồng hồ điện tử).
• Giờ mặt trời: Là thời gian thực tế tính toán từ sự chuyển động của Mặt Trời, được đo thông qua bóng của một vật trên đồng hồ mặt trời (sundial).

Phương trình thời gian dưới dạng đồ thị hình sin và 4 giao điểm cũng chính là 4 ngày đặc biệt

Sự chênh lệch thời gian này có thể dao động từ -16 phút vào đầu tháng 11 (khi Mặt trời ở vị trí thấp nhất vào lúc 11:44 sáng) đến +14 phút vào tháng 2 (khi Mặt trời đạt đỉnh vào lúc 12:14 chiều). Tuy nhiên, có bốn ngày trong năm, các yếu tố này sẽ triệt tiêu lẫn nhau và khiến thời gian trong ngày chính xác là 24 giờ. Những ngày đặc biệt này bao gồm:

• Ngày 15 tháng 4
• Ngày 14 tháng 6
• Ngày 1 tháng 9
• Ngày 24 tháng 12

Lịch sử chức năng Equation Of Time trên đồng hồ

Từ thế kỷ thứ năm sau Công nguyên, các nhà thiên văn đã nhận thấy rằng đồng hồ thời đó không phản ánh chính xác thời gian theo chuyển động của Mặt trời. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, công nghệ chưa đủ phát triển để khắc phục sự chênh lệch này. Những chiếc đồng hồ lúc bấy giờ vẫn còn đơn giản, và việc đo thời gian chính xác không phải là ưu tiên lớn. Mọi thứ chỉ thay đổi vào giữa thế kỷ XVII, khi đồng hồ quả lắc được phát minh, bộ thoát (escapement) được hoàn thiện và lò xo cân bằng (balance-spring) được áp dụng, giúp đồng hồ trở nên chính xác hơn bao giờ hết.

Vào năm 1719, Joseph Williamson, một thợ đồng hồ tài năng người Anh, đã làm dậy sóng giới khoa học khi công bố một phát minh táo bạo trong bức thư gửi đến Philosophical Transactions của Hiệp hội Hoàng gia. Trong thư, ông tự hào tuyên bố rằng mình là người đầu tiên chế tạo ra chiếc đồng hồ có khả năng hiển thị chính xác chuyển động của Mặt Trời. Phát minh này ngay lập tức thu hút sự chú ý không chỉ bởi tính mới lạ mà còn bởi tầm ảnh hưởng sâu rộng đến lĩnh vực đo thời gian chính xác.

Đồng hồ phương trình thời gian 8 ngày của Joseph Williamson

Không dừng lại ở đó, Williamson còn tạo ra một bước đột phá mang tính cách mạng khi tìm ra cách tự động điều chỉnh độ dài của con lắc trong suốt cả năm. Nhờ cải tiến này, đồng hồ của ông có thể duy trì sự khớp chính xác giữa thời gian thực của Mặt Trời và giờ chuẩn, giải quyết triệt để một vấn đề lớn trong việc đo thời gian. Phát minh không chỉ giúp nâng cao độ chính xác của đồng hồ mà còn mở ra cánh cửa cho sự phát triển của các đồng hồ thiên văn, đặc biệt trong việc khắc phục các sai số liên quan đến sự thay đổi độ dài của ngày qua từng mùa.

Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, từ cuối thế kỷ XVII đến đầu thế kỷ XIX, các thành phố lớn như: Geneva, London và Berlin đã bắt đầu thay đổi cách đo lường thời gian bằng cách chuyển sang sử dụng “giờ trung bình”. Cho đến thế kỷ XX, tính năng phương trình thời gian không chỉ xuất hiện trên đồng hồ để bàn hay treo tường mà được tích hợp vào đồng hồ đeo tay. Tuy nhiên, đây là một tính năng đặc biệt và chỉ được chế tác trên những chiếc đồng hồ cao cấp nên không phải ai cũng có thể sở hữu và chiêm ngưỡng chúng.

Chức năng EOT hoạt động như thế nào?

Chuyển động với kim phụ (Sub dial Hands)

Trong phương pháp này, đồng hồ sẽ có một kim nhỏ riêng biệt (hay còn gọi là kim phụ) trên một mặt số phụ hoặc vòng cung với một thang đo từ -16 phút đến +14 phút. Mục đích của thang đo này là để hiển thị sự chênh lệch giữa thời gian mặt trời và thời gian chuẩn.

Đồng hồ phương trình thời gian Audemars Piguet với thiết kế thang đo -15 đến +15

Nếu kim chỉ vào +10 thì có nghĩa là thời gian mặt trời đang sớm hơn đồng hồ 10 phút và ngược lại nếu kim chỉ vào -5 thì thời gian mặt trời đang chậm hơn đồng hồ 5 phút. Đặc biệt, kim sẽ di chuyển như vậy suốt cả năm vì sự chênh lệch này sẽ thay đổi theo mùa.

Ví dụ: nếu đồng hồ đang chỉ 12:00 (giờ chuẩn) và kim phụ chỉ vào +5 thì bạn sẽ phải thêm 5 phút vào 12:00, tức là thời gian mặt trời thực tế sẽ là 12:05.

Chuyển động Équation Marchante (Running Equation)

Phương pháp Équation Marchante hay còn gọi là “Running Equation” cung cấp một cách dễ dàng và trực quan để theo dõi sự chênh lệch giữa thời gian mặt trời và thời gian chuẩn mà không cần phải tính toán. Cách này được sử dụng trong các đồng hồ phức tạp hơn và giúp người đeo dễ dàng đọc được sự khác biệt này chỉ bằng cách nhìn vào đồng hồ.

Đồng hồ phương trình thời gian Vacheron Constantin với kim chỉ giờ hình mặt trời riêng biệt

Cụ thể trong cơ chế Running Equation, đồng hồ sẽ có hai kim chạy song song cùng lúc. Một kim chỉ thời gian chuẩn (giờ và phút) còn một kim khác sẽ chỉ thời gian mặt trời. Tuy nhiên, kim chỉ thời gian mặt trời sẽ được thiết kế một cách đặc biệt và ấn tượng để giúp bạn dễ dàng nhận diện được.

Tại sao đồng hồ cần có chức năng EOT

Chức năng phương trình thời gian (EOT) trên đồng hồ đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chuẩn thời gian theo các giai đoạn của năm. Chính vì lý do này, những cỗ máy đồng hồ tích hợp lịch vạn niên thường đi kèm với chức năng này, nhằm giúp người sử dụng có thể theo dõi sự thay đổi của các mùa và ngày tháng một cách chính xác. Tuy nhiên, trong thế kỷ 21, khi công nghệ đã phát triển vượt bậc thì tính năng này không còn được xem là thiết yếu như trước và dần mất đi sự quan trọng trong đời sống hàng ngày.

Các mẫu đồng hồ Equation Of Time nổi bật nhất

Phương trình thời gian không chỉ là một chức năng đặc biệt trên đồng hồ đeo tay mà còn khiến mỗi chiếc đồng hồ trở nên độc đáo và cuốn hút, khiến những người đam mê đồng hồ phải trầm trồ vì độ tinh vi của nó. Dưới đây là 3 mẫu đồng hồ EOT đầy tinh xảo mà Bệnh Viện Đồng Hồ JSC muốn giới thiệu bạn:

Breguet Marine Équation Marchante 5887

Khi nói đến sự hoàn hảo trong thiết kế đồng hồ, Breguet Marine Équation Marchante 5887 luôn là cái tên được nhắc đến đầu tiên. Với chất liệu vàng hồng và mặt số xám đá phiến sang trọng, mẫu đồng hồ này không chỉ nổi bật với chức năng Phương trình thời gian mà còn sở hữu tourbillon và lịch vạn niên cực kỳ tiện ích.

Đồng hồ Breguet Marine Équation Marchante 5887

Điều đặc biệt ở chiếc đồng hồ này là công nghệ cam open-worked được chế tác tỉ mỉ bằng công nghệ khắc LIGA, giúp hiển thị chính xác thời gian mặt trời. Nhờ đó, bạn chỉ cần nhìn vào mặt số và dễ dàng nhận biết thời gian Mặt Trời thông qua cây kim phụ có đầu kim hình Mặt Trời, mang lại một trải nghiệm quan sát thú vị và trực quan.

Blancpain Le Brassus Equation Marchante 4238-3442-55

Blancpain Le Brassus Equation Marchante 4238-3442-55 là một minh chứng rõ ràng cho sự tinh xảo trong chế tác đồng hồ cao cấp. Để tích hợp thành công chức năng phương trình thời gian, Blancpain đã thiết kế một cam phức tạp, bộ phận giúp điều khiển chuyển động của bộ truyền bánh răng và bộ vi sai cực kỳ tinh vi.

Đồng hồ Blancpain Le Brassus Equation Marchante 4238-3442-55

Không chỉ vậy, bộ máy Calibre 3863 còn mang đến một chức năng đáng giá khác: lịch vạn niên và chỉ báo tuần trăng. Điều này giúp chiếc đồng hồ trở nên không chỉ chính xác mà còn cực kỳ tiện lợi, mang lại cho người đeo khả năng theo dõi độ chênh lệch thời gian một cách dễ dàng và chính xác.

Martin Braun Bores 42S/172 EOS

Martin Braun Bores 42S/172 EOS là một mẫu đồng hồ vô cùng đặc biệt nhờ vào tính năng phương trình thời gian. Đặc biệt, chiếc đồng hồ này sử dụng hai cam phức tạp để điều khiển chuyển động của các kim titan. Các cây kim này được thiết kế bắt chéo trên mặt số và có thể linh hoạt thay đổi vị trí qua lại trong quá trình hoạt động. Điều này cho phép đồng hồ điều chỉnh chính xác thời gian Mặt Trời tùy theo từng vĩ độ. Nhờ vào cơ chế này, người sử dụng có thể dễ dàng theo dõi sự chênh lệch giữa thời gian chuẩn và thời gian Mặt Trời theo các mùa, đồng thời hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa vị trí địa lý và thời gian.

Đồng hồ Martin Braun Bores 42S/172 EOS

Kết luận

Mặc dù trong cuộc sống hiện đại, tính năng phương trình thời gian không còn thu hút nhiều sự chú ý như trước, khi mà đồng hồ điện tử ngày nay đã đảm bảo độ chính xác gần như tuyệt đối và khiến vấn đề sai lệch trở nên không đáng kể, nhưng đối với những người yêu thích đồng hồ cơ học thì EOT vẫn là một trong những tiến bộ kỹ thuật đầy ấn tượng. Hy vọng qua bài viết này của Bệnh Viện Đồng Hồ JSC, bạn đã có thêm những thông tin thú vị và hiểu rõ hơn về sự kỳ diệu của một trong những chức năng độc đáo nhất trong thế giới đồng hồ cơ học nhé!