Kellade ajalugu

Kellade ajalugu on lahutamatult seotud inimühiskonna arenguga. Inimesed püüdis mõista ja mõõta ka sellist tunnetamatut nähtust, nagu seda on aeg. Arusaam ajast muutus teaduse ja tehnika arengu käigus ning koos arusaama muutumisega arenesid ka aja mõõtmise vahendid - kellad.

Kõige vanem kell on päikesekell ehk gnoomon. Selle abiga saab määrata aega ühe tunni täpsusega. Vaatamata nende näilisele lihtsusele erinesid päikesekellade konstruktsioonid üksteisest sageli suurel määral. Päikesekellad kasutasid aja määramiseks ära päikese ööpäevast liikumist. Aeg määratakse varju järgi, mille telg plaadile moodustab. Umbes 3500 aastat enne Kristust võeti Vanas-Egiptuses kasutusele esimesed päikesekellad, mis kujutasid endast obeliske. Need püstitati templite sissekäikude juurde. Esimesed päikesekellad tegid läbi palju muutusi ja neid täiustati tundmatuseni: nendest arendati välja juba väga keerulised konstruktsioonid, mis hõlmasid poolkerakujulisi sihverplaate ja kompasse. Hoolimata sellest, et päikesekellad olid mugavad ja küllaltki täpsed, omasid need ka tõsiseid objektiivseid puudusi. Nad töötasid ainult sobiva ilmaga ning päevasel ajal: päikesetõusust kuni -loojanguni. 

Proovides leida päikesekellale alternatiivi otsisid teadlased teisi võimalusi ajavahemike mõõtmiseks.

Esimesed teated tulekella kasutamisest pärinevad Vana-Hiinast. Tulekella valmistamiseks purustati teatud liiki puud pulbriks ning segati kokku lõhnaainega. Saadud segust valmistati pulgad, millele kanti märgistused, mille järgi saigi mõõta ajavahemikke. Mõnikord kinnitati pulga märgistuskohtadele niidiga metallkuulid, mis maha kukkudes, kui niit läbi põles, helisesid. Kõige sagedamini valmistati segust spiraale, mis säästsid kõige enam ruumi. Samuti kasutati laialdaselt märgistustega küünlaid: teatud märgistusega küünla osa ära põlemine vastas teatud ajavahemikule. Tulekellasid ei kasutatud mitte ainult Hiinas, vaid ka Indias, Jaapanis, Kreekas ja Pärsias. 13. sajandist levisid tulekellad ka Euroopasse.Klaasi kasutuselevõtuga kohandati tulekellade töömehhanism laialdaselt ka lampaadidele (väike õlilamp), mis täideti vajalik koguse õliga. Lampaadi klaasil asus skaala, millelt loeti ära põlenud õlikoguse järgi kellaaega. Lampaade kasutati aja määramiseks kuni 19. sajandini. 

Üheks vanimaks antiikseks leiutiseks päikesekellade kõrval peetakse veekella (vana kreeka  κλεψύδρα). Esimesed veekellad kujutasid endast keraamilisi avadega anumaid, millest vesi tilkus muutumatu kiirusega välja, täites aeglaselt teise anuma, mis oli tähistatud märgistega. Vee järkjärgulise tõusmise järgi määrati nimelt ka ajavahemikke. Et veekell ei sõltunud päikesest ja ilmast, vastas see täielikult vajadustele mõõta aega katkematult. Veekellasid tunti nii Pärsias, Egiptuses, Babüloonias, Indias, Hiinas kui ka Euroopas, keskajal jõudsid nad aga ka islamimaailma ja Koreasse. Varajased veekellad kalibreerisid päikesekella abil. Kuigi veekellad ei saavutanud mitte kunagi tänapäeva kellade täpsust, siis nad olid siiski omas ajas  kõige täpsemad ja aja mõõtmiseks aastatuhandete jooksul kõige tihedamini kasutatud mehhanismid, mille asendasid Euroopas alles pendelmehhanismil töötanud täpsemad kellad. 

Suurim veekellade puudus oli vedelik, mis võis kondenseeruda, ära aurata või kinni külmuda.

 Veekella tööpõhimõttel toimib ka meile enam tuntud liivakell. Ei ole täpselt teada, millal ilmusid esimesed liivakellad. Selge on see, et see ei saanud olla enne seda, kui õpiti valmistama klaasi: liiv oli klaasi tootmiseks asendamatu koostisosa. Liivakellad koosnesid kahest omavahel ühendatud anumast ning aja mõõtmiseks kasutati liiva. Selliste kellade tööpõhimõte oli äärmiselt lihtsakoeline: ühes anumast jooksis teise anumasse täpselt määratletud kogus liiva. Sõltuvalt anuma avade laiusest võisid sellised kellad mõõta aega 15 minutist kuni mõne tunni ulatuses. 

Kui enne 8. sajandit kasutati liivakella Euroopas ainult Vana-Kreekas, siis just 8. sajandil valmistas Frangimaa munk Luitprand esimese prantsuse liivakella. Siiski saavad liivakellad iseenesest mõistetavaks alles 14. sajandil. Liivakellad olid täpsemad ja vastupidavamad kui veekellad, sest neid ei mõjutanud temperatuuri muutused. Nendes ei moodustunud kondensaati, mis tekkis aga veekellades. 

Pärast 1500. aastat hakkasid liivakellad üha enam oma populaarsust kaotama, mille kutsus esile  mehaaniliste kellade areng, mis lihtsustas ja täpsustas aja mõõtmist. 

Järk-järgult kujunes inimestel välja täpsem arusaam ajast, katkematult otsiti aja mõõtmise täiuslikku võimalust. Eriti uueks ja revolutsiooniliseks mõõteriistaks sai juba hammasratastel põhinev kell: sellega algas kronomeetria ajastu. 

Kõige esimesed mehaanilised kellad Euroopas võeti kasutusele 13. sajandil. Esimestel mehhanismidel ei olnud sihverplaati ja nad teavitasid ajavahemike möödumisest kellalöökidega. Kellasid, mis pärinevad 14. sajandi keskpaigast, võib juba õigustatult pidada tõelisteks kelladeks ehk kelladeks, millel olid juba kõik tänapäevase kella tunnused. Ent ka need kellad ei olnud veel kuigivõrd täpsed (nad võisid eksida poole tunni või terve tunni ulatuses) ja neid oli vaja päeva jooksul mitu korda käsitsti vihti pingutades üles keerata. 14. kuni 17. sajandini arenesid tornikellad keerulisteks mitmete automaatselt töötavate mehhanismidega konstruktsioonideks, kasutades seejuures erinevaid kellamängu süsteeme, osuteid ja dekoratsioone. Sellest hetkest ei olnud kelladel enam mitte ainult praktiline väärtus, vaid neist said ka lihtsalt imetlusobjektid. 

Märgiline verstapost kellanduse ajaloos on seotud Nürnbergi kellameistri Peter Henlein-i nimega. Tema mõtles välja üleskeeratava vedru ja juba 16. sajandi alguses valmistati selle tööpõhimõttega esimesed kaasaskantavad kellad. 

Kellade mehhanism muutus märkimisväärselt 17. sajandil. Tänu silmapaistvate teadlaste (näiteks Christiaan Huygens´i ja Robert Hooke´i) avastustele võeti kasutusele taskukellad, veidi hiljem juba ka käekellad, piklikud ja kitsad kappkellad ning seinale kinnituvad pendelkellad. Samaaegselt muutus kella välispidine väljanägemine. 1680. aastal lisati esimest korda minutiseier ja nii omandas sihverplaat oma tänapäevase välimuse. Sekundiseierit asuti paigaldama alates 18. sajandist. Kellade valmistamisest sai nüüd juba kunst. Peenelt dekoreeritud korpus, emailidega kaunistatud ja klaasiga kaetud sihverplaat - need täiendused muutsid kellad luksusesemeteks. Kellad ei täida nüüd mitte ainult kronomeetri, vaid ka juba moeaksessuaari funktsiooni. 

Katkematult jätkus töö seadeliste täiustamise kallal ja nad muutusid ajapikku üha keerulisemaks. Samuti kasvas käigumehhanismi täpsus. 18. sajandi alguses hakati kasutama rubiin- ja safiirkive balanssiiri ja hammasrataste toetuseks. See võimaldas vähendada hõõrdumist, tõsta täpsust ja suurendada käigu varu. Lisandusid huvitavad täiendused: igavene kalender, automaatne üleskeeramine ja käigu varu näidik. 

Teadus arengu käigus kasvasid teadmised elektrienergia kohta ja nii mõeldi välja ka esimesed elektrikellad, milles pendli võnkumist juhtis elektriline ühendus. 1847. aastal tutvustati maailmale elektrikella, mille oli valmistanud inglane Alexander Bain. 

Elektroonika ja raadiotehnika arengu käigus ilmusid ka kvartskellad. Viimased sisaldasid oma mehhanismis kristalli, mida teatakse kui kvartsi. Neid kristalle ei võetud juhuslikult kellade valmistamiseks kasutusele: kvartsi mõjul tekib vibratsioon, mis võimaldas valmistati veelgi täpsema näiduga kellasid. 1927. aastal valmistas ameerika insener Warren Morrison esimese kvartskristallist kella. Ent need kellad olid suured ja rasked ning seetõttu ei sobinud masstootmiseks. Kompaktsete kvartskellade tootmine sai võimalikuks alles 20. sajandi teisel poolel, pooljuhtelektroonika arengu käigus. 1962. aastal toodeti esimesed kvartskellad, mis oli mõeldud koduseks kasutamiseks. Neid tootis jaapani firma Seiko Quartz-Astron 35SQ. Nende kellade näiduviga ei ületanud viite sekundit ning nad võisid ühe patareiga töötada terve aasta. 

Esimesed elektrooniliste kellad, see tähendab kellad, mis ei näidanud aega mitte osuti ega seieriga, vaid värvilisel elektroonilisel ekraanil, tulevad kasutusele eelmise sajandi keskpaigas. 1957. aastal tootis firma Hamilton elektrikäekellasid. 1970. aastal ühendati firma Hamilton firmaga Seiko ning see firma tootis esimesena maailmas elektrilisi käekellasid numbriliste indikaatoritega. Sellist mudelit nimetati Seiko Pulsar. See kasutas informatsiooni kuvamiseks LED-ekraani. 1972. aastal rõõmustas ettevõte Seiko oma lojaalseid kliente järjekordse revolutsioonilise edasiarendusega: digitaalkellaga Pulsar Module 1, mis töötas ka kalkulaatorina. 

Tänapäeval kasutab enamus inimesi elektrikellasid. Viimaseid näeb nii auto armatuurlaual, mobiiltelefonis, mikrolaineahjul kui ka televiisoril. 

Viimase tõuke aja mõõtmise arengusse andsid aatomifüüsikud. 1949. aastal ehitati esimesed aatomkellad, milles võnkumise allikaks olid aatomi signaalid, mis on põhjustatud kvantide siirdumisega ühest energiaseisundist teise. Tegelikkuses ei olnud sellised kellad esialgu kuigivõrd täpsed ja seepärast otsustati proovida keemilise elemendi tseesiumiga. 1955. aastal loodi esimesed aatomkellad, mis kasutasid tseesiumiaatomeid. 1967. aastal otsustati, et minnakse üle aatomikella etalonile. Üks viimaseid aatomikella mudeleid, mis valmistati 2014. aastal, näitab aega ühe sekundilise veaga 300 miljoni aasta kohta. 

Näitusel on välja pandud kellad muuseumikogudest ja eraisikute omandist. Näituse vanimad kellad pärinevad 18. sajandi teisest poolest, kõige uuemad 21. sajandi algusest: siiski suurim osa kelladest kuulub 20. sajandisse. Kahjuks ei sisalda Narva muuseumikogud ülamäära palju kellasid. Mõned eksponaadid on säilinud ent ka sõjaeelsest perioodist, teised sattusid näitusele erinevate inimeste isiklike asjade hulgast, mõndagi on ostetud antikvariaatidest.