Na Antiguidade, a água foi uma das primeiras ferramentas usadas para medir o tempo. Diversas culturas criaram relógios de água (clepsidras) como alternativa aos relógios solares, permitindo marcar as horas mesmo à noite ou em dias nublados.
Os modelos mais antigos, no Egito (c. XIV a.C.), eram basicamente um recipiente cheio de água com marcas internas (índices). A água escoava através de uma pequena abertura no fundo do recipiente e, conforme o nível baixava, era possível ler a hora pela escala. Essa forma, porém, sofria com a variação da pressão: quanto mais a água baixava, mais lento seria o fluxo.
Depois passou-se a utilizar dois recipientes em níveis diferentes. O de cima era abastecido e fornecia água para o de baixo, que ia sendo preenchido. A altura da coluna d’água no recipiente de baixo era medida através das marcações internas para indicar as horas. Ainda assim, o problema da pressão permanecia, limitando a precisão do sistema.
Já próximo de nossa era, o sistema ficou muito mais sofisticado. Percebeu-se que o segredo para corrigir o problema da pressão era manter um fluxo de água constante abastecendo o primeiro recipiente, de forma que o nível da água se mantivesse estável. Em um refinamento posterior, foram adicionados um flutuador ligado a uma haste dentada e a uma roda. Esse mecanismo foi capaz de converter a subida gradual da água em movimento mecânico, permitindo o acionamento de um mostrador de 24 horas.
Funcionava basicamente assim (Figura 1): O recipiente B recebia água de forma constante a partir do canal A. A água fluía através do tubo para o recipiente B2. A velocidade desse fluxo de água poderia ser ajustada abaixando ou elevando a haste C, o que permitia, por exemplo, marcar horas diferentes de acordo com as estações do ano. O nível da água em B permanecia constante através de uma saída de transbordamento D.
À medida que B2 se enchia, o flutuador E subia e movimentava a haste dentada F, que transmitia o movimento à roda G. Essa roda, por sua vez, acionava o mostrador H, indicando as horas.
Panorama Histórico
Na China, essa técnica atingiu um nível notável. Já nos primeiros séculos de nossa era, os chineses desenvolviam mecanismos cada vez mais complexos, combinando princípios hidráulicos com rodas dentadas. No século VIII surge o primeiro exemplo conhecido de um escapamento (mesmo que rudimentar), criado por I-Hsing (683-727), em seu relógio astronômico, o primeiro de uma longa tradição na China.
Mas o grande expoente desse avanço, contudo, veio no século XI com Su Sung: astrônomo, cientista e diplomata da dinastia Song, responsável por projetar um dos mais impressionantes relógios astronômicos da Antiguidade.
Naquele tempo — e mesmo durante séculos depois — não havia interesse em saber a hora exata. A vida cotidiana não era marcada por horas, minutos e segundos como é a nossa hoje. Quem, afinal, precisaria de relógios extremamente precisos em uma época em que o ritmo da vida era guiado pelo nascer e pôr do sol, pelas variações do clima e atividades da agricultura?
Quem de fato estava comprometido com a precisão da medição do tempo eram os astrônomos e astrólogos a serviço do imperador. Eles estudavam o movimento dos astros para criar calendários corretos, orientar os períodos mais propícios para o trabalho nos campos e ainda auxiliar o soberano em suas decisões. O próprio Su Sung enfatizou essa dimensão política e simbólica do tempo ao escrever:
“Aqueles que fazem observações astronômicas com instrumentos não estão apenas organizando um calendário correto para que um bom governo possa ser mantido, mas também prevendo a boa e a má sorte e estudando os ganhos e perdas resultantes.”
Dessa forma, podemos entender que os relógios astronômicos não tinham como principal função mostrar as horas, mas sim exibir o movimento dos corpos celestes. Isso, no entanto, não significa que obras como a de Su Sung não fossem relativamente precisas na marcação do tempo. Pelo contrário: é bem provável que ela era mais precisa que os primeiros relógios mecânicos que surgiram na Europa quase duzentos anos depois.
Relógio astronômico – Su Sung (1020-1101)
O ano era 1086 quando o jovem imperador da China — e seus conselheiros, já que o soberano possuía apenas 9 anos de idade — encomendou a criação de um relógio astronômico que deveria superar todas as criações conhecidas até então. A responsabilidade recaiu sobre Su Sung (também grafado como Su Song).
O trabalho de Su Sung foi totalmente concluído no ano de 1094: uma impressionante torre de aproximadamente 12 metros de altura projetada para reproduzir os movimentos do sol, da lua e de algumas estrelas através de uma esfera armilar no topo, cujos aros representavam as órbitas desses astros, e logo abaixo um globo celestial que ilustrava o céu em rotação. Com esse sistema, era possível realizar cálculos precisos para o calendário chinês e também para fins astrológicos.
Nos níveis mais baixos da torre, havia um conjunto de 8 rodas sobrepostas com diâmetros de 1,8 a 2,4 metros.
Essas rodas sustentavam pequenos manequins, que giravam com as rodas e apareciam nas janelas da torre, mostrando as horas, ou acionando sinos, gongos e tambores para marcar a passagem do tempo. Esse era, de fato, o “mostrador” do relógio.
Todo esse mecanismo era movido através de uma roda motriz de 3,3 metros de diâmetro, com 36 baldes (conchas) presos por pivôs em suas extremidades, que eram abastecidos por uma clepsidra. O movimento da roda era regulado por um escapamento.
A seguir, explico com mais detalhes o funcionamento desse mecanismo extraordinário.
O funcionamento do mecanismo
1. Roda d’água e escapamento
em Science and Civilisation in China, Vol.4 de Joseph Needham.
Conforme mencionado acima, o mecanismo — chamado por Su Sung de “balança celeste” — funcionava através de uma clepsidra que alimentava uma grande roda com conchas nas extremidades. Aqui temos o coração de todo o relógio.
Funcionava assim (ver Figura 2): uma concha (3) era posicionada sob o fluxo de água (4) enquanto a roda permanecia bloqueada pelos batentes (2 e 14), que seguravam o raio vertical (1). Quando o peso da água na concha se tornava suficiente, ela inclinava e empurrava para baixo a extremidade esquerda da alavanca de equilíbrio inferior (6 e 7). Nesse momento, o peso da água era suficiente para vencer o contrapeso (8) na extremidade direita da mesma alavanca, fazendo com que esta se inclinasse e liberasse a concha.
Quando liberada, a concha girava em seu pivô e acionava, por meio de seu pino saliente, uma segunda alavanca, chamada de “língua de acoplamento” (9). Essa alavanca puxava para baixo a corrente (10), o que aumentava a força descendente do peso (12) na extremidade direita da alavanca de equilíbrio superior (11). Com isso, a alavanca superior era puxada para cima, erguendo também o batente direito (2), já que estavam ligados pela corrente (13). Assim, ao ser levantado, o batente direito (2) liberava a roda, permitindo que ela girasse e trouxesse a próxima concha à posição inicial, reiniciando o ciclo.
O batente esquerdo (14) funcionava apenas como batente de passagem: ele era empurrado para cima pelo raio seguinte à medida que este avançava para a posição vertical, onde então seria travado pelo batente direito (2).
Um detalhe importante é que o peso da água na concha atuava como gatilho do escapamento, o que possibilitava um ajuste fino da velocidade. Isso porque o peso era a medida mais confiável e estável naquela época. Esse princípio era o que tornava o relógio de Su Sung mais preciso que os primeiros relógios mecânicos europeus.
O movimento gerado pela roda d’água era transmitido ao mecanismo através do eixo de acionamento de ferro. O pinhão inferior na extremidade desse eixo engatava com a Roda inferior ligada ao eixo de transmissão vertical. Esse eixo movia os conjuntos de marcação de tempo, o globo celeste e a esfera armilar.
Para entender melhor, veja a Figura 4 e sua legenda.
2. Rodas (mostrador)
Na China antiga, o dia de 24 horas era dividido em 12 partes iguais, chamadas de duplas-horas, cada uma correspondendo a 2 horas do nosso tempo. Além disso, o tempo também era contado em 100 quartos, onde cada um equivalia a 14 minutos e 24 segundos, e em 5 vigílias noturnas, usadas exclusivamente para marcar a noite, do pôr ao nascer do sol. Cada vigília tinha duração variável, porque a noite é mais curta no verão e mais longa no inverno.
Para que o mesmo mecanismo servisse a ambos os sistemas principais de marcação do tempo — as duplas-horas e os quartos — era preciso encontrar o mínimo múltiplo comum entre 24 e 100. O resultado, 600, explica por que algumas rodas do mecanismo possuíam exatamente 600 dentes cada. Essas rodas garantiam que o relógio de Su Sung pudesse dividir o dia em frações regulares, funcionando como o “mostrador” do sistema, ao qual se ligavam todas as indicações auxiliares, inclusive as vigílias noturnas.
Resumindo:
Rodas das duplas-horas – Funcionavam como um “ponteiro” das horas.
Rodas dos quartos – Davam marcações mais finas, como se fossem o “ponteiro” de minutos do relógio.
Rodas das vigílias – Ajustadas à duração variável das noites, só funcionavam no período noturno, mas estavam integradas ao sistema.
3. Esfera armilar
Feita de bronze, a esfera armilar, junto com o globo celeste, eram cruciais para o cálculo do calendário chinês, como já mencionado. Essas estruturas permitiam observar o movimento do Sol, da Lua e das estrelas em relação à Terra, funcionando como instrumentos astronômicos de precisão.
Na Figura 3, cada número indica uma parte específica da esfera armilar de Su Sung. Para facilitar, listo rapidamente o que cada um representa:
Ninho Externo
1 – Círculo meridiano – marcava o meridiano celeste, essencial para localizar astros em relação ao norte e sul.
2 – Círculo do horizonte – representava a linha do horizonte em relação ao observador.
3 – Círculo do equador externo – representava o equador celeste.
Ninho do Meio
4 – Círculo do coluro solsticial – alinhado com os solstícios, ajudava a marcar o percurso do Sol.
5 – Círculo da eclíptica – mostrava o caminho aparente do Sol ao longo do ano.
9 – Anel de engrenagem do movimento diurno – ligado ao sistema hidráulico de transmissão, fazia girar o conjunto para simular a rotação da esfera celeste.
Ninho Interno
6 – Anel de declinação polar ou círculo do ângulo horário – permitia medir a posição dos astros em relação ao polo.
7 – Tubo de visada – usado para observação direta dos astros.
8 – Reforço diametral – estrutura que dava firmeza ao tubo de visada.
Outras Partes:
10 – Coluna vertical – ocultava o eixo de transmissão do movimento.
11 – Colunas de sustentação em forma de dragões – apoio simbólico e estrutural, unindo ciência e cosmologia chinesa.
12 – Travessa da base com níveis de água – garantia estabilidade e nivelamento do instrumento.
13 – Pivô polar sul – ponto de rotação ajustado ao polo sul celeste.
14 – Pivô polar norte – ponto de rotação ajustado ao polo norte celeste.
Panorama geral do mecanismo
Para complementar esta seção técnica, apresento a seguir uma imagem (Figura 4) com um panorama geral do mecanismo do relógio-torre de Su Sung. Os números indicados na figura correspondem a componentes específicos da transmissão, facilitando a compreensão do funcionamento do sistema. A legenda abaixo descreve cada item:
10 – Anel de engrenagem de movimento diurno da esfera armilar;
11 – Globo celestial;
15 – Eixo de medição do tempo;
17 – Viga de suporte superior;
18 – Roda dentada do globo celestial – roda do eixo de medição do tempo n.° 1;
19 – Anel dentado equatorial do globo celestial;
20 – Roda para marcar as duplas-horas do dia com sinos e tambores – roda do eixo de medição do tempo n.° 2;
22 – Roda para marcar os quartos com sinos e tambores – roda do eixo de medição do tempo n.° 3;
23 – Roda com manequins que indicam o início e o meio das duplas horas – roda do eixo de medição do tempo n.° 4;
24 – Roda com manequins que indicam os quartos de hora – roda do eixo de medição do tempo n.° 5;
25 – Roda da clepsidra noturna para marcar as vigílias noturnas com gongos – roda do eixo de medição do tempo n.° 6;
26 – Roda da clepsidra noturna com manequins que indicam as vigílias noturnas e suas divisões – roda do eixo de medição do tempo n.° 7;
27 – Roda da vara indicadora da clepsidra noturna – roda do eixo de medição do tempo n.° 8;
28 – Grande roda motriz (roda d’água);
29 – Raios da roda;
32 – Conchas;
34 – Eixo de acionamento de ferro;
35 – Pinhão inferior;
37 – Roda inferior;
38 – Eixo de transmissão vertical;
39 – Roda do meio;
40 – Rodas de medição de tempo;
41 – Roda superior;
42 – Tanque superior;
43 – Tanque de nível constante;
45 – Reservatório;
51 – Canal superior;
57 – Roda dentada de medição do tempo;
58 – Viga de suporte inferior;
61 – Base de madeira;
73 – Sifão;
76 – Pinhão traseiro do acionamento da esfera armilar;
77 – Eixo intermediário do acionamento da esfera armilar;
78 – Pinhão dianteiro do acionamento da esfera armilar;
81 – Roda motriz do globo celeste;
87 – Estrelas e constelações ao norte e ao sul do equador;
88 – Região polar;
102 – Transmissão por corrente*;
103 – Caixa de engrenagens;
104 – Roda dentada inferior da transmissão por corrente;
105 – Marcador do nível da água;
119 – Roda dentada superior da transmissão por corrente;
* O item 102, a corrente sem fim (chamada por Su Sung de escada celestial), pode ser visto no canto superior direito da Figura 4. Ela foi usada posteriormente, substituindo o eixo de transmissão vertical (38) que era pouco eficiente e instável.
Esse sistema representava uma verdadeira inovação: é considerado o primeiro uso conhecido no mundo de uma corrente sem fim para transmitir potência mecânica de forma contínua.
Um legado perdido no tempo
O relógio astronômico de Su Sung funcionou por alguns anos, mas teve um destino trágico. Em 1126, a capital Kaifeng foi saqueada pelos tártaros — mais precisamente pelos Jurchens — que levaram partes do mecanismo. Sem a habilidade de Su Sung, ninguém conseguiu restaurá-lo, e em pouco tempo o relógio foi destruído, restando apenas a esfera armilar de bronze, posteriormente perdida também. Com isso, a tradição chinesa de relojoaria hidráulica entrou em declínio, e quando os jesuítas chegaram à China no século XVI trazendo relógios mecânicos, nada mais se sabia da obra monumental de Su Sung.
at Khaifêng in Honan, then the capital of the empire, in + 1090.”, disponível em Science and Civilisation in China, Vol.4 de Joseph Needham.
Séculos depois, Joseph Needham e outros estudiosos sugeriram que rumores sobre o relógio chinês poderiam ter inspirado o escapamento europeu. Mas não há qualquer evidência documental ou técnica de ligação entre as duas tradições. O escapamento chinês, baseado no fluxo intermitente da água, era radicalmente diferente do sistema europeu, fundado no movimento oscilatório do verge-and-foliot.
O contraste é revelador. O relógio chinês atingiu seu auge com Su Sung, mas não deixou descendentes diretos. Já o relógio mecânico europeu, mesmo impreciso em seus primórdios, trazia em si um potencial revolucionário: podia ser miniaturizado, tornar-se portátil e, mais tarde, alcançar níveis de precisão impossíveis para as clepsidras. Foi esse caminho que transformou o tempo em algo privado e mensurável a qualquer instante, dando origem à disciplina temporal que moldaria a modernidade.
Referências
LANDES, David S. Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1983.
NEEDHAM, Joseph. Science and Civilisation in China. Volume 3: Mathematics and the Sciences of the Heavens and the Earth. Cambridge: Cambridge University Press, 1959.
NEEDHAM, Joseph. Science and Civilisation in China. Volume 4: Physics and Physical Technology. Cambridge: Cambridge University Press, 1965.
Deixe um comentário