الساعة المائية
الكليبسيدرا من الأوعية المعبدية المصرية وساعة الكرنك المائية إلى كتيسيبيوس (Ctesibius)، وأبراج الساعات الصينية لتشانغ هنغ (Zhang Heng) وسو سونغ (Su Song)، والأجهزة ذاتية الحركة للجزري (al-Jazari).
تقيس الساعة المائية، أو الكليبسيدرا (clepsydra)، الزمن بالتدفق المنظَّم للماء داخل وعاء أو خارجه. وقد عُرفت في مصر (Egypt) بحلول الدولة الحديثة (New Kingdom) ووصفها فيتروفيو (Vitruvius)، ثم طوّرها اليونانيون والرومان إلى مزاول تحركها عوامة، وأقام الصينيون أبراج ساعات فلكية ضخمة تعمل بالماء، وصنع الجزري (al-Jazari) ساعته الفيلية وساعة القلعة في العالم الإسلامي. وقد ظلّت دقتها محدودة بفيزياء الماء الساقط، وهي حدود تجاوزتها الساعات الميكانيكية لاحقًا.

في هذا المقال
- 1نظرة عامة
- 2المبدأ والتصنيف
- 3الساعات المائية في مصر القديمة
- 4الابتكار الهلنستي والروماني
- 5الكليبسيدرا في محاكم أثينا
- 6الساعات العامة في العالم اليوناني
- 7التقاليد الصينية: سو سونغ وبرجه
- 8الساعات المائية في الحضارة الإسلامية: الجزري
- 9الاستخدامات العلمية والطبية المتأخرة
- 10نماذج المتاحف والنسخ العاملة
- 11أسئلة شائعة
- 12الخط الزمني: من المعابد المصرية إلى الجزري (al-Jazari)
- 13الرسم البياني للمعرفة
نظرة عامة
الكليبسيدرا جهاز قديم لقياس الزمن بالتدفق التدريجي للماء 1Clepsydra · Encyclopaedia Britannica ↗. واسمها مشتق من الكلمتين اليونانيتين kleptein أي «يسرق» و hydor أي «ماء»، ويُترجم عادةً بـ«سارق الماء» 1. وتُعدّ الساعات المائية من أوائل أدوات قياس الزمن التي لم تعتمد على رصد الأجرام السماوية 2A Walk Through Time — Early Clocks · National Institute of Standards and Technology (NIST) ↗.
وقد استُخدمت هذه الأداة في مصر القديمة منذ الدولة الحديثة على الأقل حتى نهاية العصور الفرعونية 3Water Clocks · Ancient Egyptian Astronomy database, McMaster University ↗.
1. المبدأ والتصنيف
تقوم الساعة المائية على قوة تعمل بثبات واستمرار على مدى فترات طويلة، وهي الجاذبية التي تدفع الماء من وعاء إلى وعاء. وتنقسم هذه الساعات بحسب اتجاه الجريان إلى نوعين: ساعة ذات التدفق الخارج، وساعة ذات التدفق الداخل. وفي أبسط صور التدفق الخارج يكون الوعاء مزوّدًا بفتحة خروج ضيقة، ويُقرأ الزمن على خطوط تدريج تكافئ ما نزل من الماء. أما في الساعة ذات التدفق الداخل فيبقى الوعاء العلوي مملوءًا بالماء دائمًا، فيبقى منسوبه ومعدل جريانه إلى الوعاء السفلي ثابتين 4Water clocks · Cabinet, University of Oxford ↗. ويمكن استخدام عوامة في الوعاء السفلي للساعة ذات التدفق الداخل لتدير آلية مسننة تعرض الزمن على قرص مدرّج 4.
ويعتور هذا المبدأ عيب جوهري: فمعدل التدفق ينخفض كلما انخفض عمق الماء في الوعاء، فيصير منسوب الماء المتبقي مؤشرًا غير موثوق على الزمن. ويتغير معدل خروج الماء من الحوض بتغيّر الحرارة والرطوبة، وفي المناخات الباردة قد يتجمد الماء، وهو ما حدّ من فائدة الساعات المائية في شمال أوروبا على وجه الخصوص 4. ولأن معدل تدفق الماء يصعب ضبطه بدقة، لم يكن في وسع ساعة مائية أن تبلغ دقة عالية 2.

2. الساعات المائية في مصر القديمة
استُخدمت الساعات المائية في مصر منذ الدولة الحديثة على الأقل، وتعود أقدم الساعات المائية المحفوظة في مصر إلى الدولة الحديثة بين نحو 1550 و1069 قبل الميلاد، وأفضل نموذج منها يعود إلى عهد أمنحتب الثالث 5Measuring time: hours · Digital Egypt for Universities, University College London ↗. وساعة الكرنك مصنوعة من الكالسيت (المرمر) أو الترافرتين، وتبلغ أبعادها الخارجية 34.5 سم ارتفاعًا، بقطر أعلى 46 سم وقطر أسفل 26 سم 3. ومعظم الساعات المائية المصرية الباقية شظايا تعود إلى القرن الرابع قبل الميلاد 5. ويبدو للوهلة الأولى أن اختراع الساعة المائية في مصر وإقرارها من أفضل التطورات توثيقًا في تاريخ التقنية القديمة 6The Karnak Clepsydra and its Successors: Egypt's Contribution to the Invention of Time Measurement · Refubium, Freie Universität Berlin ↗. ويُعد المسح ثلاثي الأبعاد للساعات المصرية الممزقة ضروريًا لبحث تطورها وللوقوف على المعرفة التي كانت قائمة بالديناميكا المائية نحو 1500 قبل الميلاد 6.
وُجدت إحدى أقدم الساعات المائية في مقبرة الفرعون المصري أمنحتب الأول، الذي دُفن نحو 1500 قبل الميلاد 2. وتقيس قطعة بازلتية من كليبسيدرا مصرية معروضة في معهد دراسة العالم القديم 34 سم ارتفاعًا و30 سم عرضًا، وتُؤرَّخ بنحو 320 قبل الميلاد 7Fragment of Egyptian Clepsydra Representing Philip Arrhidaeus · Institute for the Study of the Ancient World, New York University ↗. وتحمل قطعة من كليبسيدرا من البازلت في المتحف البريطاني رقم تسجيل EA938، وتُظهر على سطحها الخارجي فيليب أرهيدايوس وهو يقدم القرابين للإلهين مين وسخمت وإلهة غير محددة 8clepsydra (EA938) · The British Museum ↗. وسمّى اليونانيون هذه الأوعية كليبسيدرا أي «سارقي الماء»، وبدأوا استخدامها نحو 325 قبل الميلاد؛ وكانت أوعية حجرية بجوانب مائلة تسمح للماء بالتقطير بمعدل شبه ثابت من ثقب صغير قرب القاع 2.

3. الابتكار الهلنستي والروماني
كان كتيسيبيوس الإسكندري أول من بحث في خصائص الريح والقوة الهوائية 9Vitruvius: de Architectura, Book IX · LacusCurtius (University of Chicago) ↗. وقد وظّف ما بلغه من فهم للهواء المضغوط في الآلات الهيدروليكية والأجهزة ذاتية الحركة التي تعمل بالماء المحصور، وفي مقدمتها الساعات المائية ذات المؤشرات. وفي وصف آلية ساعته، يجري تدفق الماء بتساوٍ عبر ثقب صغير فيرفع وعاءً مقلوبًا يُسمى الفيلوس أو التيمبانوم، يتصل به مسطرة وعجلات أسطوانية مسننة تُنتج حركة مقيسة، وتُعلَّم الساعات على أعمدة أو دعائم، ويصعد من الأسفل تمثال يحمل عصًا ليشير إليها على مدار اليوم. ويُنظَّم التدفق بزوج من المخاريط المتراكبة، أحدهما محدب والآخر مقعر، يقرّبهما قضيب أو يبعدهما. وتُنسب أولى الساعات المائية المتطورة إلى كتيسيبيوس نحو 280 قبل الميلاد، ويُنسب إلى أرخميدس تحسين دقتها 10Ancient Timekeeping · World History Encyclopedia ↗.
يُدير المزول الأنافوري عجلة مرسومًا عليها دائرة الأبراج، تحرّكها سلسلة نحاسية مرنة يتدلى من أحد طرفيها فيلوس يرفعه الماء، ومن الطرف الآخر ثقل موازن من الرمل 9. وكلما ارتفع الفيلوس مع الماء أدار ثقل الرمل الهابط المحور وعجلة الأبراج، فتعدّلت الساعات بحسب الفصول. وعند الانقلاب الشتوي يحمل لسان الساعة كامل ثقل الماء الجاري، فيمرّ بسرعة كبيرة وتقصر الساعات.
ويشير فيتروفيو إلى ساعة برج الرياح في كتابه «في العمارة»، لكن الجهاز نفسه فُقد 11Tower of the Winds · World History Encyclopedia ↗. وقد شُجّع الحضور إلى جمعية أثينا العامة بإطلاق كليبسيدرا عند شروق الشمس، وحُجب أجر الحضور عمن يصل بعد نفاد الماء 12An Athenian Clepsydra · American School of Classical Studies at Athens (Hesperia) ↗. ويذكر أرسطو والخُطَباء أن الماء كان يُوقف أثناء القضايا لتلاوة القوانين وإحضار الشهود 12، وكان تدفق الماء يُوقف عند تلاوة الأدلة من قوانين وشهادات الشهود 13Athenian Law Lectures: Timing of Speeches · Center for Hellenic Studies, Harvard University ↗. وقد طُوّرت ساعات مائية ميكانيكية أكثر تفصيلًا وإبهارًا بين 100 قبل الميلاد و500 ميلادية على يد علماء الساعات والفلك اليونانيين والرومانيين 2.
4. الكليبسيدرا في محاكم أثينا
في محاكم أثينا القانونية كانت ساعة مائية تُعرف بالكليبسيدرا تحدد المدة التي يمكن أن يستغرقها الخطاب الواحد، وهي نحو ست دقائق.10
ويصف شارح لأريستوفانيس الكليبسيدرا بأنها وعاء فيه ثقب صغير جدًا قرب قاعدته، كان يُملأ بالماء ويوضع في المحكمة.12

5. الساعات العامة في العالم اليوناني
غالبًا ما كانت الساعات المائية العامة الكبيرة تقيس يومًا كاملًا، ومن أبرز شواهدها الساعة في أغورا أثينا من القرن 4 قبل الميلاد، التي احتوت 1000 لتر من الماء 10.
وفي خزان أوروبوس كان ماء أكثر يخرج في الساعة الأولى تحت ضغط مرتفع، لكن الهبوط الرأسي المقيس على التدريج بقي قريبًا من هبوطه في الساعة الأخيرة، حين كان ماء أقل يخرج تحت ضغط أقل 14Notes on a Water Clock in the Athenian Agora · American School of Classical Studies at Athens (Hesperia) ↗.

وكانت الكليبسيدرات البسيطة ذات التدفق الخارج معروفة على نطاق صغير منذ القرن 14 قبل الميلاد، ولا ينسب فيتروفيو اختراعها إلى كتيسيبيوس 14.
6. التقاليد الصينية: سو سونغ وبرجه
تألفت الساعات المائية الدرجية التي طُوّرت في الصين نحو 200 قبل الميلاد من أطباق متطابقة مرتبة على درجات، وهو ترتيب حافظ على معدل تدفق شبه ثابت وعلى قياس أكثر انتظامًا للزمن 1. وقد سعى الحكام الصينيون في عهد أسرة هان إلى تقدم العلم والتقنية، فاستخدموا الساعات المائية والمزاول إلى جانب الورق ومقياس الزلازل 15Zhang Heng · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗.
ضمّ برج سو سونغ المائي كرة حلقية وكرة سماوية ومجموعة عجلات تحمل تماثيل صغيرة تعطي إشارات سمعية وبصرية لوقت النهار بالساعات والأرباع 16Astronomical Clock of Su Song (1020-1101) · Cabinet, University of Oxford ↗. وكانت الحركة كلها تأتي من عجلة مسننة كبيرة تعمل بقوة الماء 16.

7. الساعات المائية في الحضارة الإسلامية: الجزري
وفي الساعة الفيلية كان الطائر على القبة يصفرّ كل نصف ساعة، ويُسقط الرجل الذي تحته كرة في فم التنين، ويضرب السائق الفيل بمهمازه. 17The Elephant Clock, folio from a Book of the Knowledge of Ingenious Mechanical Devices by al-Jazari · Museum With No Frontiers (Discover Islamic Art) ↗
وفي ساعة القلعة للجزري يسقط كرة من منقاري الصقور في الأواني، وتُفتح أبواب صغيرة وتُغلق، ويمرّ قمر أمام وجه الساعة، ويعزف الموسيقيون كل ساعة. 18Technology cluster · Museum of Science and Technology in Islam, KAUST ↗

8. الاستخدامات العلمية والطبية المتأخرة
استخدم الأطباء في العصور الوسطى الكليبسيدرا لتحديد معدل نبض مرضاهم، وظلّت هذه الأجهزة مستخدمة حتى القرن 16، حين استعان بها فلكيون مثل تيخو براهي وغاليليو في أبحاثهم العلمية 1.
9. نماذج المتاحف والنسخ العاملة
لم تقتصر العناية بالساعات المائية على حفظ أصولها القديمة، بل امتدت إلى إعادة صناعة نماذجها العاملة وعرضها في المتاحف. ففي ورش متحف العلوم صُنع النموذج المصغّر لميزان سو سونغ المائي في عام 1965، وهو مُدرج ضمن مقتنيات المتحف الخاصة بقياس الزمن. 19Scale model of Su Song's Water-Balance Escapement · Science Museum Group Collection ↗
وفي معرض التقنية بمتحف العلوم والتقنية في الإسلام في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، تُعرض نسخ عاملة من ساعة الجزري الفيلية العملاقة وساعة القلعة. 18
أما المصادر الخطية المرتبطة بهذه الآلات، فمنها ورقة من كتاب معرفة الحيل الهندسية الميكانيكية للجزري تُظهر الساعة الفيلية، وهي محفوظة في متحف المتروبوليتان للفنون، ويؤرخها المتحف بسنة 1315 ميلادية. 17
| النموذج/القطعة | الموقع أو المتحف | ملاحظة |
|---|---|---|
| ورقة الساعة الفيلية من كتاب معرفة الحيل الهندسية الميكانيكية للجزري | متحف المتروبوليتان للفنون | يؤرخها المتحف بسنة 1315 ميلادية 17 |
| نسخ عاملة من ساعة الجزري الفيلية العملاقة وساعة القلعة | معرض التقنية بمتحف العلوم والتقنية في الإسلام، جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية | معروضة ضمن المعرض 18 |
| النموذج المصغّر لميزان سو سونغ المائي | متحف العلوم | صُنع في ورش المتحف عام 1965، ومُدرج ضمن مقتنيات المتحف الخاصة بقياس الزمن 19 |
10. أسئلة شائعة
لماذا لم تبلغ الساعات المائية دقة عالية؟
لأن معدل تدفق الماء يصعب ضبطه بدقة، فلم يكن في وسع ساعة مائية أن تبلغ دقة عالية. 2
ما أقدم نموذج باقٍ لساعة مائية مصرية من نوع التدفق الخارج؟
وعاء الكرنك هو أقدم نموذج باقٍ لساعة مائية مصرية قديمة من نوع التدفق الخارج. 3
ما أفضل نموذج محفوظ لساعة مائية مصرية، وأين وُجد؟
كيف كانت تُدار الساعات المائية المصرية القديمة؟
ما حجم ساعة الأغورا في أثينا وما سعتها؟
ما أبعاد برج ساعة سو سونغ وما احتواه؟
ما آخر استخدام موثَّق للساعات المائية؟
استُخدمت الساعات المائية في ضبط جريان الري في الجزائر حتى القرن العشرين 1.
11. الخط الزمني: من المعابد المصرية إلى الجزري (al-Jazari)
- نحو 1600 ق.مأقدم الساعات المائية المصريةتضع موسوعة تاريخ العالم أقدم الساعات المائية المصرية قيد الاستخدام نحو 1600 قبل الميلاد.
- نحو 1500 ق.مساعة مائية دُفنت مع أمنحتب الأولوُجدت إحدى أقدم الساعات المائية المعروفة في مقبرة الفرعون المصري أمنحتب الأول (Amenhotep I) الذي دُفن نحو 1500 قبل الميلاد.
- نحو 1400 ق.مكليبسيدرا من الحجر الجيري في الكرنكتعود كليبسيدرا من نوع التدفق الخارج مصنوعة من الحجر الجيري وُجدت في معبد الكرنك بمصر إلى نحو 1400 قبل الميلاد، ولها جوانب مائلة تحفظ معدل التدفق شبه منتظم.
- 450 ق.مأول استخدام للكليبسيدرا في أثينادخلت الكليبسيدرا، أداة قياس الزمن بالماء، حيّز الاستخدام في أثينا.
- نحو 280 ق.مكتيسيبيوس يبني أول ساعة مائية متطورةتُنسب أولى الساعات المائية المتطورة إلى كتيسيبيوس (Ctesibius) نحو 280 قبل الميلاد، ويُنسب إلى أرخميدس (Archimedes) تحسين دقتها.
- نحو 200 ق.مالساعات المائية الدرجية الصينيةاستخدمت الساعات المائية الدرجية التي طُوّرت في الصين نحو 200 قبل الميلاد أطباقًا متطابقة مرتبة على درجات للحفاظ على معدل تدفق شبه ثابت.
- 159 ق.مأول ساعة مائية تُنصب في رومانُصبت ساعة مائية في روما خلال القرن الثاني قبل الميلاد.
- 100 ق.م إلى 500 معصر الساعات المائية الميكانيكيةطُوّرت ساعات مائية ميكانيكية أكثر تفصيلًا بين 100 قبل الميلاد و500 ميلادية على يد علماء الساعات والفلك اليونانيين والرومانيين.
- 50 ق.مبناء برج الرياح في أثيناشُيّد برج الرياح في أثينا على يد أندرونيكوس، ومعه ساعته المائية الكبيرة وتسع مزاول.
- نحو 725 ماختراع ميزان يعمل بالماءضمّت آلية برج الساعة الصيني اللاحق ميزانًا يعمل بالماء اخترع نحو 725 ميلادية.
- 1088 مبرج الساعة الفلكي لسو سونغبُني أحد أكثر أبراج الساعات إتقانًا على يد سو سونغ ورفاقه في 1088 ميلادية.
- 1136 إلى 1206حياة الجزرييُسجَّل أن الجزري (al-Jazari)، المهندس الذي يصف كتابه معرفة الحيل الهندسية الميكانيكية ساعتي الفيل والقلعة، عاش من 1136 إلى 1206.
- نحو 1250ساعة مائية معقدة في البلاط الفرنسيتُصوَّر ساعة مائية أكثر تعقيدًا في بلاط باريس نحو 1250.
- 1315 منسخ ورقة الساعة الفيليةتُؤرَّخ ورقة من كتاب الجزري تُظهر الساعة الفيلية، المحفوظة اليوم في متحف المتروبوليتان للفنون، بسنة 715 هجرية أو سنة 1315.
- القرن 20الكليبسيدرا تضبط ريّ الجزائراستُخدمت الكليبسيدرا حتى القرن العشرين لضبط جريان الري في الجزائر.
المراجع (20)
- 1Clepsydra — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 2A Walk Through Time — Early Clocks — National Institute of Standards and Technology (NIST) موقع↩عرض المصدر
- 3Water Clocks — Ancient Egyptian Astronomy database, McMaster University موقع↩عرض المصدر
- 4Water clocks — Cabinet, University of Oxford كتاب↩عرض المصدر
- 5Measuring time: hours — Digital Egypt for Universities, University College London موقع↩عرض المصدر
- 6The Karnak Clepsydra and its Successors: Egypt's Contribution to the Invention of Time Measurement — Refubium, Freie Universität Berlin موقع↩عرض المصدر
- 7Fragment of Egyptian Clepsydra Representing Philip Arrhidaeus — Institute for the Study of the Ancient World, New York University موقع↩عرض المصدر
- 8clepsydra (EA938) — The British Museum موقع↩عرض المصدر
- 9Vitruvius: de Architectura, Book IX — LacusCurtius (University of Chicago) كتاب↩عرض المصدر
- 10Ancient Timekeeping — World History Encyclopedia موقع↩عرض المصدر
- 11Tower of the Winds — World History Encyclopedia موقع↩عرض المصدر
- 12An Athenian Clepsydra — American School of Classical Studies at Athens (Hesperia) موقع↩عرض المصدر
- 13Athenian Law Lectures: Timing of Speeches — Center for Hellenic Studies, Harvard University كتاب↩عرض المصدر
- 14Notes on a Water Clock in the Athenian Agora — American School of Classical Studies at Athens (Hesperia) موقع↩عرض المصدر
- 15Zhang Heng — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews موقع↩عرض المصدر
- 16Astronomical Clock of Su Song (1020-1101) — Cabinet, University of Oxford كتاب↩عرض المصدر
- 17The Elephant Clock, folio from a Book of the Knowledge of Ingenious Mechanical Devices by al-Jazari — Museum With No Frontiers (Discover Islamic Art) كتاب↩عرض المصدر
- 18Technology cluster — Museum of Science and Technology in Islam, KAUST موقع↩عرض المصدر
- 19Scale model of Su Song's Water-Balance Escapement — Science Museum Group Collection موقع↩عرض المصدر
- 20Su Song and the Water-driven Astronomical Clock-tower — Hong Kong Space Museum 2020 موقع↩عرض المصدر