Wie het eerste wateruurwerk vervaardigde vermeldt ons de

De Waterklok
Door Nico de Pree
Wie het eerste wateruurwerk vervaardigde vermeldt ons de geschiedenis niet. Talrijk zijn de
toepassingen , die de Ouden van meetwerktuigen door middel van water maakten. Zo verdient
vermelding de wijze, waarop de Chaldieers de kromme lijn trachtten te meten, die de zon bij
haar dagelijkse loop beschrijft. Zij verdeelden daartoe de gehele omloop in 360 delen, en
openden een vat met water gevuld op het ogenblik waarop de zon na de nacht aan de hemel
verscheen. Het uitstromende vocht liep in een kleiner vat totdat de zonneschijf geheel
zichtbaar was; daarna in een derde groter vat tot de zon de volgende dag weer aan de horizon
verscheen. De verhouding van de middellijn van de zon en van de doorlopen weg, was dus
door de waterhoeveelheden in het tweede en derde vat te bepalen. Op deze manier vonden zij,
dat de middellijn van de zon 720 maal te vinden was in de weg die de zon aflegt, terwijl zij
voor de middellijn zelf 1/30e uur vonden.
Water klokken behoorden tot de vroegste tijdwaarnemers die niet afhankelijk zijn van de
waarneming van hemellichamen.
In het westelijk deel van Azië houdt men de Babyloniers voor de uitvinders van de
wateruurwerken in de 16e eeuw voor Christus. Van hen kwamen ze naar Klein-Azië, waar de
Grieken ze ten tijde van Cyrus (600 b.C.) leerden kennen. Volgens anderen waren de
Egyptenaren de uitvinders van de wateruurwerken en bestonden zij uit schalen, waaruit door
een kleine opening het water liep.
Volgens de overlevering, die bij hen bestond, zou Mercurius opgemerkt hebben, dat de
Cynocephalus (betekent in vertaling-hondenkop) twaalf maal per dag met gelijke
tussenruimten van tijd zijn water loosde, en zou hij hierdoor op het denkbeeld gekomen zijn
om een toestel te vervaardigen tot het meten van de tijd.
Alvorens de uurwerken van de Grieken enigszins nader te beschouwen willen wij er
op wijzen dat de Chinezen de wateruurwerken, al is het ook onder een andere vorm, reeds
vroeg gekend hebben, al 4000 jaar voor Christus. Zij plaatsten daartoe een leeg vat, waar in de
bodem een klein gat aanwezig was, in een groter met water gevuld vat. Langzaam zonk het
lege vat in het volle, en hiermee kon men de tijd berekenen. Met deze toestellen bepaalden
hun sterrenkundigen de tijd, die verliep tussen de doorgangen van een ster door de meridiaan,
de op en ondergang van de zon, de lengte van de dagen enz.
In China, maar ook in heel Oost-Azië, waren water klokken erg belangrijk in de studie
van de astronomie en astrologie. De oudste verwijzing dateert het gebruik van de water-klok
in China om de 6e eeuw voor Christus. Vanaf ongeveer 200 v. Chr, was de uitstroom
clepsydra bijna overal in China vervangen door de instroom type met een indicator-wijzer
bevestigd op een vlotter. Huan Tan (40 BC - AD 30), een secretaris aan het Hof die
verantwoordelijk was voor de clepsydrae, schreef dat hij de clepsydrae moest vergelijken met
zonnewijzers, aangezien de temperatuur en luchtvochtigheid hun nauwkeurigheid beïnvloed.
Waaruit blijkt, dat de effecten van de verdamping, en van temperatuur op de snelheid
waarmee water stroomt, bekend zijn op dit moment. In 976 lost Zhang Sixun het probleem op
dat het water in de clepsydra bevriest bij koud weer, door water te vervangen door kwik. In
het begin van de Ming-dynastie creëert ingenieur Zhan Xiyuan (c. 1360-1380) een zandaangedreven wiel klok, later verbeterd door Zhou Shuxue (c. 1530-1558).
Het gebruik van clepsydrae om mechanismen aan te drijven die astronomische verschijnselen
aangeven begon met Zhang Heng (78-139) in 117, die ook een waterrad gebruikte. Zhang
Heng was de eerste in China die een extra compensatie tank tussen het reservoir en de
instroom toevoegde, dat het probleem van de dalende druk in het reservoir opgelost. Zhang's
vindingrijkheid heeft geleid tot de creatie van Yi Xing (683-727) en Liang Lingzan in 725 van
een klok die wordt aangedreven door een waterrad, schakelwerk echappement mechanisme.
Afbeelding: Su Songs astronomische klok.
Hetzelfde mechanisme zou worden gebruikt door Su Song (1020-1101) in 1088 om
zijn astronomische klok- toren aan te drijven, alsmede een kettingaandrijving. Su Song's
klokkentoren, meer dan 30 voet (9,1 m) lang, bezat een bronzen aangedreven armillairsfeer
voor waarnemingen, een automatisch draaiende hemelglobe, en vijf frontpanelen met deuren
waardoor men poppen kon zien die bellen of gongs sloegen, en die tabletten toonden met de
vermelding van het uur of een ander speciaal moment van de dag.
Vandaag de dag, is in de Drum Tower in Peking een uitstroom clepsydra operationeel voor
toeristen. Het is verbonden met automaten zodat elk kwartier een klein koperen beeldje van
een man op zijn cimbalen slaat.
Volgens Callisthenes, gebruikte de Perzen water klokken in 328 voor Christus om tot
een rechtvaardige en exacte verdeling van water uit qanats aan hun aandeelhouders voor
irrigatie in de landbouw te garanderen. Het gebruik van water klokken in Iran, met name in
Zeebad, dateert uit 500 v.Chr. Later werden ze ook gebruikt om de exacte heilige dagen van
de pre-islamitische religies, zoals de Nowruz, Chelah, of Yalda te bepalen - de kortste,
langste, en de gelijke lengte dagen en nachten van het jaar. De water klokken gebruikt in Iran
waren een van de meest praktische oude werktuigen voor de timing van de jaarlijkse kalender.
In Perzië vindt men in elk deel van de Iraanse woestijn wel een kamer met een fenjaan, dit is
een waterklok om de tijd te meten. Water klokken, of Fenjaan, bereikten in Perzië een niveau
van nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met de huidige normen voor tijdregistratie. De
fenjaan was het meest nauwkeurige tijdwaarnemings apparaat voor de berekening van het
bedrag of de tijd, dat een boer water uit een qunat of waterbron voor irrigatie kon halen, totdat
het werd vervangen door de nauwkeuriger huidige klok.
De fenjaan was een grote pot vol met water en een schaal met een klein gat in het midden.
Wanneer de kom wordt gevuld met water, zinkt het in de pot, waarop een beambte de kom
leeg maakt en opnieuw op de top van het water in de pot plaatst. Hij registreert het aantal
keren dat de kom zinkt door evenveel kleine stenen in een pot te doen.
De Zeebad Gonabad waterklok was in gebruik tot 1965 toen het werd vervangen door een
moderne klok.
De oudste waterklok waarin sprake is van fysiek bewijs dateert uit ca. 1417-1379 voor
Christus, tijdens het bewind van Amenhotep III, waar het werd gebruikt in de tempel van
Amen-Re in Karnak. Het werd gevonden in het graf van Amenhotep I, begraven rond 1500
voor Christus.
De oudste documentatie van de water klok is een graf inscriptie uit 16e eeuw voor
Christus van de Egyptische hof beambte, Amenemhet, deze benoemt hem als de uitvinder
ervan. Deze eenvoudige water klokken, waren van het uitstroom type, trechtervormig waaruit
water druppelt met een bijna constante snelheid door een klein gaatje aan de onderzijde. Op
de binnenzijde waren markeringen die de "uren" aangaven op het moment dat het waterniveau
hen bereikte . Er waren markeringen voor elk van de twaalf maanden van het jaar. Deze
klokken werden gebruikt door priesters om de tijd 's nachts te bepalen, zodat de tempel
rituelen en offers kunnen worden uitgevoerd op het juiste uur.
Ook in Babylon waren de water klokken van het uitstroom type en waren eveneens cilindrisch
van vorm. Het gebruik van de water klok als een hulpmiddel bij astronomische berekeningen
dateert uit de Oud-Babylonische periode (c. 2000 voor Christus-c. 1600 voor Christus).
Aangezien er geen overlevende water klokken uit de Mesopotamische regio zijn, komt het
meeste bewijs van hun bestaan uit geschriften op kleitabletten. Twee collecties van tabletten,
bijvoorbeeld, zijn de Enuma Anu--Enlil (1600-1200 voor Christus) en de MUL.APIN (7de
eeuw voor Christus). In deze tabletten, wordt vermeld dat water klokken worden gebruikt in
verband met de betaling van de nacht dag wachten(bewakers).
Deze klokken waren uniek, omdat zij niet beschikken over een wijzer, of gegroefde
inkepingen (zoals gebruikt werden in Egypte). In plaats daarvan, meten deze klokken de tijd
"door het gewicht van water dat er uit loopt" het. Het volume werd gemeten in capaciteit
eenheden; de qa. Het gewicht, mana (Griekse eenheid voor ongeveer een pond), is het gewicht
van water in een water klok.
Tijdens de Babylonische tijden werden ongelijke uren gemeten. Dus, als de seizoenen
veranderen, verandert ook de lengte van de dag. "Om de lengte van een 'nachtwacht' bij de
zomerzonnewende te definiëren, moest men twee mana water het in een cilindrische clepsydra
gieten, als hij leeg was, was de wacht voorbij. Iedere volgende halve maand moest steeds een
zesde van een mana worden toegevoegd. Op de equinox, moest drie mana worden geleegd om
een wacht aan te geven, en vier mana werden leeggehaald voor de wacht van de nacht op de
winter solstitude.
Afbeelding: twee waterklokken, de bovenste is
origineel uit de 5e eeuw b.C. De onderste is een reconstructie van een originele, die in stukken
is gevonden.
In Griekenland werd de waterklok bekend als een clepsydra (waterdief). De Grieken
hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt, door het probleem van de afnemende stroom water
uit de waterklok aan te pakken. Zij introduceerden verschillende soorten van instroom
clepsydra, waaronder het eerste feedback systeem. Ctesibius bedacht een indicator, systeem
typisch voor latere klokken met wijzerplaat en wijzer.
In de 4e eeuw voor Christus, wordt de clepsydra mede gebruikt als een soort stop-watch voor
het opleggen van een tijdslimiet aan klanten die de Atheense bordelen bezoeken. Iets later, in
het begin van de 3e eeuw voor Christus, gebruikt de Hellenistische arts Herophilos een
draagbare clepsydra bij zijn huis bezoeken in Alexandrië voor het meten van de hartslag van
zijn patiënten. Door het vergelijken van de frequentie met de waarden die empirisch
verkregen zijn in de leeftijdsgroep, was hij in staat om de ernst van de stoornis vast te stellen.
Tussen 270 voor Christus en 500 na Christus, ontwikkelde Hellenistische (Ctesibius, Hero
van Alexandrië, Archimedes) en Romeinse uurwerkmakers en astronomen meer uitgebreide
gemechaniseerde waterklokken. De toegevoegde complexiteit was gericht op het reguleren
van de stroom en op het verschaffen van fraaiere displays voor het verstrijken van de tijd.
Bijvoorbeeld, sommige water klokken luidden klokken en gongs, terwijl anderen deuren en
ramen opende om beeldjes van mensen te laten zien, of bewogen wijzers e.d. Sommige
toonden zelfs astrologische modellen van het universum. In de 3e eeuw voor Christus
refereert ingenieur Philo van Byzantium al in zijn werk van een echappement mechanisme,
de vroegst bekende in zijn soort.
De grootste prestatie van deze tijd werd door Ctesibius gedaan die tandwielen en wijzers in de
waterklok aanbracht die automatisch de tijd aangeeft, terwijl de lengte van de uren
veranderen door het jaar aangezien men werk met ongelijke uren
Ook is
het een Griekse astronoom, Andronicus van Cyrrhus, die toezicht hield op de bouw van zijn
Horologion, tegenwoordig bekend als de Toren van Winden, in de Atheense markt (of agora)
in de eerste helft van de 1ste eeuw voor Christus. Deze achthoekige klokkentoren toonde
geleerden en het winkelend publiek zowel zonnewijzers als mechanische uur indicatoren. Het
bevatte een 24-uurs gemechaniseerde clepsydra en indicatoren voor de acht winden, waardoor
de toren zijn naam kreeg, en het toonde de seizoenen van het jaar en astrologische data en
periodes.
De Malabaren ( de Peperkust in het zuidwesten van India) gebruikten een lichte holle
kogel van koper, voorzien van een klein gat, waarin het water kon binnendringen. Deze kogel
plaatsten zijn in water en het tijdsverloop tussen het plaatsen op het water en het zinken
noemden zij ‘’Najika’’ zijnde een zestigste gedeelte van een dag. Deze Najika schijnt ook
weer onderverdeeld te zijn geweest, terwijl het kleinste deel niet groter dan onze terts moet
zijn geweest.
In een van de werken van Winckelmann vindt men een Grieks bas-reliëf, die de
bruiloft van Peleus en Thetis voorstelt, en waarop Morpheus met een wateruurwerk voorkomt.
Het schijnt dat de Atheense redenaars zeer naijverig op elkaar waren om het woord te
voeren, of dat zij geneigd waren hun redevoeringen te rekken. In elk geval is het bekend dat
zodra een spreker het tribune betrad men de clepsydra plaatste. Deze bestond uit een
aardewerk vat, gewoonlijk een amphora, geplaatst op een drievoet, waaronder een crator
stond. Van onder was het vat doorboord, waardoor het water, waarmee het gevuld was, in een
bepaalde tijd in de cratot liep. Bij de rechtspleging in Athene werd aan de redenaar niet een
bepaald aantal uren, maar de ‘’amphora’’ voor zijn rede toegestaan. Dit gebruik schijnt
afkomstig geweest te zijn uit de tijd, toen men de indeling van de dag nog niet kende. Later
bleef dit gebruik in zwang, omdat de uurwerken ongelijke uren aangaven ( lange in de zomer,
korte in de winter) , daarentegen heeft de clepsydra een onveranderlijke tijdruimte. Om echter
de tijdverdeling van de dag in verbinding te brengen met de tijdsopgave van de clepsydra
werd de duur van de kortste dag, die in de maand december viel, als de normale tijd van een
rechtszitting genomen. Op die dag beproefde men, hoe dikwijls een clepsydra leeg liep, en
bepaalde aldus de verhouding van de tijd van de clepsydra en de lengte van de dag. Evenals
later bij de Romeinen geschiedde, goot men bij rechtsgedingen drie gelijke delen water in de
clepsydra en wel een deel voor de aanklager, het andere voor de beschuldigde, en het derde
voor de rechter. Een man had de opdracht, elk der redenaars te waarschuwen, wanneer de
toegestane tijd verstreken was. Slechts bij uitzondering werd de tijd voor een van de partijen
verdubbeld, men noemde dit ‘’clepsydras clepsydris adere’’. Zodra getuigen optraden, of de
bepalingen van een wet werden aangehaald, werd de loop van het water gestuit. Tal van
uitdrukkingen ontstonden, die op de toegestane tijd door het wateruurwerk gemeten, zoals;’’in
actione aqua deficit’’, ‘’aquam stenereus’’ etc. lucius Apulejus heeft ons in het derde deel van
zijn roman ‘’de gouden ezel’’een vrij nauwkeurige beschrijving van het toestel gegeven. Men
leest daarin volgende; op het geluid van de stem van de brullende stadsomroeper, die de
aanklager oproept, staat een oude man op. Men plaatst voor hem, om de tijd van zijn
toespraak te regelen, een kleine vaas, waarin een kleine opening aanwezig is, zoals bij een
trechter en men laat de vloeistof er druppel voor druppel doorlopen. Nadat het water er in is
gegoten, spreekt hij op deze wijze tot de mensen;
Daar de Romeinen de clepsydra bij de rechtspleging invoerden, nadat betere
uurwerken reeds in hun bezit waren, werd de tijd van redenaars naar uren berekend. De tijd,
waarin de clepsydra leeg liep, moet dus in zekere verhouding tot de uren van de dag hebben
gestaan. De verhouding is om twee redenen moeilijk te bepalen. Ten eerst omdat onzekerheid
heerst over het tijdstip, waarop de tijd voor de redenaars bij de rechtspleging beperkt werd.
Het bericht van Tacitus, die deze beperking in het derde Cunsulaat van Pompejus, d.i. 52 v.
C.m vermeldt, berust op een dwaling, daar Cicero reeds in 70 v.C. van de hem wettig
toekomende uren spreekt, in 63 v.C. van de beperking van zijn verdediging op een half uur en
in 59 v.C. van een wettelijk voorschrift van zes uren. Het is aannemelijk, dat de plaats bij
Tacitus slaat op de wetten van Pompejus ‘’de vi, en de ambitu’’, waarbij niet de clepsydra
werd ingevoerd, maar de rechtspleging zo werd geregeld dat op een dag de aanklacht en de
verdediging afgelopen moesten zijn. Voor de eerste werden hiervoor twee en voor de laatst
drie uren toegekend. Ook ten tijde van Plinius de Jongere werden aan de redenaars hele of
delen van uren toegekend, die door de clepsydra en niet door een uurwerk gemeten werden.
Het kan ook zijn, dat de Romeinen, evenals de Grieken, de uren van de kortst dag als maatstaf
namen, hetgeen echter nergens vermeld wordt. Tevens is het ook mogelijk dat zij de maat van
de clepsydra door het inleggen of uitnemen van was veranderden, zoals bij de nachtwaken in
de militaire dienst geschiedde bij de Romeinen. Het schijnt dat toen ook reeds bedriegers
bestonden, die op slinkse wijze het recht aan hun kant probeerde te brengen. Zo leest men
over het omkopen van de ambtenaren, belast met de taak van de wateruurwerken. Zij
maakten, wanneer de pleiter sprak, het water wat dikker, waardoor het langzamer vloeide, of
verkleinden voor hetzelfde doel de opening met was.
In een van zijn dialogen prijst Plato de wijsgeren zoveel gelukkiger dan de redenaars,
want, zegt hij, terwijl de laatsten slaven van een ellendig uurwerk zijn, hebben de eersten de
vrijheid hun redevoeringen te rekken zolang het hun goeddunkt. Volgens Athenaeus zou Plato
het wateruurwerk van fluiten voorzien hebben, die elk uur geluid gaven. Hierdoor werden
deze toestellen geschikt om het uur aan te geven, wanneer het duister het aflezen van de tijd
belette. Ook met andere middelen poogde men de wateruurwerken voor de tijdsaanwijzing
geschikt te maken. Plinius de Oudere verhaalt, dat Scipio Nasico omstreeks 159 v.C. te Rome
een wateruurwerk onder een dak liet plaatsen, dat zowel over dag als des nachts de uren
aanwees.
De theorie van de wateruurwerken, die in 159 v.C. te Rome ingevoerd werden, is niet
bekend, want het geschrift van Hero, dat haar behandelde is verloren gegaan, en geen enkel
van deze uurwerken is bewaard gebleven. Zij moeten echter geheel anders geweest zijn dan
de clepsydra, die te Athene en te Rome bij de rechtspleging gebruikt werden daar men met de
clepsydra wel bepaalde tijdruimten kon meten, maar zij voor het overige ongeschikt was om
als bepaald uurwerk te dienen. Galenus beschrijft het wateruurwerk als een doorzichtige, dus
waarschijnlijk glazen toestel, waarin water voortdurend gelijkmatig invloeide. De hoogte van
de waterstand was dus de maat voor de tijd. Bij de samenstelling van dit uurwerk kwam het
er dus op aan, om proefondervindelijk te bepalen tot welke hoogte elk uur het water steeg, en
deze hoogte aan de buitenzijde aan te geven. Wanneer de lengte der uren gelijk geweest zou
zijn, zou het zeer eenvoudig geweest zijn deze hoogten door punten of evenwijdige kringen
op het vat aan te geven, maar daar de uren de twaalfde delen van de ongelijk lange dagen
waren, werd de veerdeling zeer samengesteld. De verdeling werd nu op het vat aldus
aangebracht. Op de buitenzijde trok men eerst op gelijke afstanden van elkander vier verticale
lijnen. De eerste lijn stelde de tijd van de zomerzonnestand; de tweede van de
herfstnachtevening; de derde van de winterzonnestand en de vierde van de voorjaarsevening
voor. Op deze lijnen bepaalde men de twaalf punten, die met de waterstand van de twaalf uren
van deze normale dagen over een kwamen. Om voor de tussen dagen een benaderde lengte
van het uur te hebben, verenigde men de punten die hetzelfde uur aangaven door een lijn, die
natuurlijk nog evenwijdig met het rand van het vat liep, nog horizontaal was, maar de
verschillende hoogten aangaf, die het water in het loop van het jaar bereikte. Alleen voor vier
dagen van het jaar was dus de lengte van de uren zuiver, voor de overige dagen was de lengte
slechts benaderd. Langzamerhand beproefde men het uurwerk nauwkeuriger te construeren
door in plaats van slechts voor vier, voor twaalf lijnen,(voor de maanden), de uren juist aan te
geven. Aan nauwkeuriger tijdmeting schijnt destijds geen behoefte bestaan te hebben.
Dat deze tijdmeters in een behoefte voorzagen, en in die tijd voldoende waren blijkt uit
hun grote verspreiding tot zelfs buiten het onmetelijke Romeinse gebied. Zo kwam Julius
Caesar in Engeland, afgaande op de wateruurwerken, die hij er vond, tot het besluit dat de
nachten er korter dan in Gallië waren.
Niettegenstaande de goede eigenschappen van de tijdmeters en de grote waarde die zij soms
vertegenwoordigden daar zij wel eens van glas vervaardigd waren, kleefde er toch
onnauwkeurigheden aan. Deze ontstonden hoofdzakelijk onder invloed van de temperatuur.
Verschil van uitzetting en inkrimping tussen het vocht en het vat, waarin de vloeistof besloten
was, leidde tot onregelmatige tijdaanwijzing.
Afbeelding: Clepsydra van Ctesibius
Om deze onnauwkeurigheid weg te nemen kwam een zekere Ctesibius van Alexandrie, 140
v.C.op het denkbeeld om het wateruurwerk van een raderwerk te voorzien, dat de uren door
een wijzer aangaf. Vitruvius geeft een vrij nauwkeurige beschrijving van deze tijdmeter. Een
waterhouder ontlastte zijn inhoud door een buis in een lager geplaatste cilinder, waarop een
aansluitend stuk hout in de vorm van een omgekeerd bakje dreef. Dit bakje was in het
midden van een heugel voorzien, die op de tanden van een rondsel werkte. Een leerling van
deze Ctesibius, Heron genaamd, verbeterde deze uitvinding. Bovendien wordt nog melding
gemaakt van allerlei kunstige uurwerken, die het uur door het vallen van steentjes of ander
geluiden aangaven. Deze laatste soort behoort tor de organa hydraulica, die een bijzondere tak
van de werktuigkunde uitmaken en later, men weet niet wanneer , door de pneumatische
orgels verdrongen werden, de geschiedenis, waarvan nog weinig bekend is.
Deze wateruurwerken schijnen zeer in de smaak gevallen en zelfs in betrekkelijk
kleine afmeting vervaardigd te zijn, althans vinden wij vermeld dat een zekere Trimalchio er
een in zijn eetzaal had; eveneens vinden wij er een in het huis van een Hetaere. Ofschoon nog
Flavius Josephus, nog de Talmud vermelden dat de Israëlieten zandlopers en wateruurwerken
ten tijde van Jezus gebruikten, zo kan men toch veilig aannemen, dat zij hun niet onbekend
waren.
In de middeleeuwse islamitische wereld (632-1280), heeft het gebruik van water klokken zijn
wortels bij Archimedes tijdens de opkomst van Alexandrië in Egypte en gaat verder door in
Byzantium. In al-Jazari's (1206) verhandeling, beschrijft hij een van zijn water klokken, de
olifant klok. De klok registreert de ongelijke uren , wat betekende dat de stroomsnelheid
dagelijks moet worden aangepast aan de ongelijke lengte van dagen gedurende het hele jaar
door. Om dit te bereiken, had de klok twee reservoirs, het bovenste was verbonden met het
mechanisme dat de tijd aangeeft en de onderste is verbonden met de regulator die de
uitstroom reguleert. Bij zonsopgang wordt de kraan geopend en water stroomt vanaf bovenste
reservoir naar de onderste via een vlotter die een constante druk in de opvangtank handhaaft .
Afbeelding: de olifantklok en de kasteelklok
De water aangedreven automatische kasteel klok van Al-Jazari, 12de eeuw.
Deze water aangedreven astronomische klok was de meest geavanceerde van zijn tijd , en
wordt door sommigen gezien als een vroeg voorbeeld van een programmeerbare analoge
computer (1206). Het was een complex apparaat van ongeveer 11 voet (3,4 m) hoog , en had
naast de tijdweergave meerdere functies. Het omvatte een weergave van de dierenriem en de
zon en maan banen, en een wijzer in de vorm van de wassende maan, die reisde over de
bovenkant van een poort, bewogen door een verborgen wagen en die automatisch deuren
opende, die elk ieder uur een beeldje toonde. Het was mogelijk om de lengte van dag en nacht
te programmeren en om rekening te houden met de veranderende lengte van dag en nacht het
hele jaar door. En ook was te zien dat vijf muzikant automatisch muziek afspeelden terwijl ze
werden bewogen door hefbomen die werden aangedreven door een verborgen nokkenas aan
een waterrad. Andere componenten van de kasteelklok bevatte een hoofd reservoir met een
vlotter, een vlotterkamer en debietregelaar, plaat en afsluiter buis, twee katrollen, een halve
maan schijf die de dierenriem weergeeft, en twee automaten die ballen in twee vazen laten
vallen.
De eerste water klokken die complexe segmentele en epicyclische tandrad overbrengingen
gebruikte, werden eerder uitgevonden door de Arabische ingenieur Ibn Khalaf al-Muradi in
het islamitische Spanje ca. 1000. Zijn water klokken werden aangedreven door waterraderen,
zoals ook het geval is bij verschillende Chinese water klokken in de 11e eeuw. Vergelijkbaare
water klokken werden gebouwd in Damascus en Fez. Deze laatste (Dar al-Magana) is tot op
heden bekend en het mechanisme is gereconstrueerd. De eerste Europese klok die deze
complexe tandraderen gebruikte, was de astronomische klok gemaakt door Giovanni de
Dondi in 1365. Net als de Chinese, Arabische ingenieurs op het moment ontwikkelde hij ook
een echappement mechanisme.
In Korea, in 1434 tijdens de Choson (of Joseon) dynastie, Chang Yongsil (of Jang Jong Sil),
bouwde de Jagyeongnu (zelf slaandewaterklok) voor de Koning Sejong. Wat maakte dat de
Jagyeongnu zelf sloeg (of automatisch) was het gebruik van een krik mechanismen, waardoor
drie houten figuren (via de krikken) de tijd sloegen om de tijd aan te geven. Deze innovatie
maakte dat men niet meer hoefde te vertrouwen op menselijke werknemers, om het water
constant bij te vullen. Vanaf 554 verspreide de waterklok zich van Korea naar Japan. Water
klokken werden gebruikt en verbeterd in heel Azië tot ver in de 15e eeuw.
Sommige wateruurwerken zijn tot op deze dag bekend gebleven. Zo vinden wij in de
vijfde eeuw uurwerken, waaraan de namen van Boetius en Cassiodorius verbonden zijn. De
beschrijving van deze toestellen kennen wij helaas niet, alleen weten wij dat Theodorik,
koning der Oost-Gothen, boetius verzocht twee uurwerken voor de Bourgondische vorst
Sundebald te maken, waarvan het ene een zonnewijzer en het ander een wateruurwerk moet
zijn geweest. Het laatste dat in 409 gezonden werd schijnt tevens de loop van de zon den de
maan te hebben voorgesteld. Van Cassiodorius is bekend, dat hij veel aan werktuigkunde deed
en zijn laatste dagen in een klooster in Calabrie sleet, waar hij o.a. de tijd doorbracht met het
maken van uurwerken. Paus Paulus 1 zond aan Pepijn den Korte een wateruurwerk, dat door
vorm en afwerking moet hebben uitgemunt.
Onder de zeer samengestelde wateruurwerken moet vermeld worden, dat van de
Chinese sterrenkundige Y-Hang door de missionaris Goubil beschreven. Deze sterrenkundige
leefde omstreeks 721. het water bracht vele raderen in beweging, waardoor de stand van de
zon, de maan en de vijf planeten werd aangegeven. Men kon er de lengte van de dagen en
nachten op aflezen voor Si-Gan- fou, en zag de zichtbare sterren vanaf de horizon. Twee
wijzers gaven dag en nacht de ‘’Ke’’, het honderdste gedeelte van de dag en de uren aan.
Wanneer de wijzer of de naald op de ‘’Ke’’ stond, verscheen een houten pop, die op een
bekken sloeg, en eerst verdween, wanneer de wijzer op het uur stond. Dan verscheen een
andere houten figuur, die op een klok sloeg en daarna verdween.
Bij alle schrijvers over uurwerken vindt men melding gemaakt van het kunstig
samengestelde uurwerk, dat de beroemde kalif Haroen-al Razjid aan Karel de Grote zond. Het
was van messing vervaardigd, voorzien van een uurwijzer, die de twaalf uren aanwees en
tevens hoorbaar aankondigde door het vallen van zoveel metalen kogeltjes als er uren
verstreken waren. Met het vallen van deze kogeltjes in een er onder geplaatst bekken kwamen
uit twaalf deurtjes ruiters te voorschijn, die met het laatste daguur weer terug gingen in de
deuren sloten.
Keizer Theophilus kreeg van Leo de Wijsgeer een uurwerk ten geschenke, dat zo
kostbaar was, dat het door zijn opvolgers, om de waarde, die het aan edel metaal
vertegenwoordigde, versmolten werd.
Door de scheiding van dag en nacht met de opkomst en ondergang van de zon en de
verdeling van de tijd in twaalf dag en twaalf nacht uren waren de uren niet altijd even groot.
Om deze ongelijke uren aan te geven wijzigde men dagelijks of de opening waardoor het
water liep, of verving dagelijks het wijzerblad door een ander, waarbij de ruimten tussen de
uurcijfers bij de verschillende bladen ongelijk waren.
Het is opmerkelijk dat, niettegenstaande de gebreken, die Ptolemeus reeds aan de
zonnewijzers, zandlopers en wateruurwerken toeschreef, vooral de wateruurwerken tot in de
zestiende eeuw in gebruik bleven, toen rees lang de uurwerken door gewichten of veren
gedreven bestonden. Zo bezit het museum van Cluny een fraai wateruurwerk uit de
zeventiende eeuw.
De reden waarom de wateruurwerken zolang in gebruik gebleven zijn is, dat de
samenstelling van de andere tijdmeters veel te wensen over liet, hetgeen duidelijk is, wanneer
men bedenkt, dat de theoretische kennis van in elkaar grijpende raderen gemist werd.
Slechts een paar moderne water klokken bestaan op dit moment.
In 1979, begon de Franse wetenschapper Bernard Gitton zijn Klokken te creëren, die een
hedendaagse benadering van de historische versie zijn. Zijn unieke glazen buis ontwerpen zijn
te vinden in meer dan 30 locaties over de hele wereld, waaronder een in het Europa-Center in
Berlijn, een in het Children's Museum of Indianapolis, en het Shopping Iguatemi in Porto
Alegre, Brazilië.
Gittons ontwerp is gebaseerd op meerdere door de zwaartekracht aangedreven hevels.
Bijvoorbeeld wanneer het waterniveau in de minuut of uur beeldbuizen is bereikt, gaat een
overloopbuis als een sifon functioneren en leegt de buis zich. De juiste tijd wordt bepaald
door een geijkte slinger, aangedreven door een waterstroom via leidingen uit het reservoir van
de klok. De slinger heeft een zorgvuldig opgebouwde container die eraan verbonden is, dit
meet het water dat vervolgens wordt uitgegoten in het systeem dat de tijd aangeeft.
Er zijn andere moderne ontwerpen van het water klokken, zoals de Royal Gorge waterklok in
Colorado, de Woodgrove Mall in Nanaimo, British Columbia, in de Abbotsford Airport in
Abbotsford, British Columbia, en de Hornsby Water Klok in Sydney, Australië.