Göklerdeki Güzel ve Büyük Saatimiz

İnsanoğlu için zaman göklerdedir. Güneş, yıldızlar, gezegenler, döner durur, saatler, günler, yıllar geçer ve bizim gökyüzündeki saatimiz işler. Gökyüzüne bakarsak, saatimizi görebiliriz, günümüzü, ayımızı ve yılımızı da. Peki ya bir su saati, güneşin gökyüzünde nerede olduğunu söyleyebilir mi? Ya da ayın, veya yıldızların. Güneş battı veya birazdan doğacak, ya da şimdi tam tepede, gösterebilir mi? Cezeri’nin mekanik su saatleri Eşit Saat Sistemini göre çalıştığı gibi Güneş saat sistemine göre de çalışabiliyorlardı. Astronomi bilgisi çok ileri olan Cezeri, suyun debisini senenin her ayrı gününde güneşin hareketini takip edebilecek şekilde ayarlıyor ve geliştirdiği su saati ile bize güneşin, ayın ve yıldızların gökyüzündeki konumu hakkında bilgi verebiliyordu.

Anıt Su Saati Rekonstrüksiyonu

Cezeri’nin bu saati, düzenekleri arasında en gelişmiş olanıdır. 4 metreye yakın yüksekliği ile anıtsal bir saat olmakla birlikte güneş saatine göre ölçüm yapabilmesi ileri derecede teknikler içerdiğini kanıtlıyor. Güneş’in yıl içinde değişen günlük hareketini değişken ibre hızıyla ölçebilen tarihteki ilk mekanik saattir. Bu saatin taban oturumu 3,2 m x 2,8 m, yüksekliği ise 3,8 m’dir. Zaman ölçme düzenekleri hem gündüzün hem de gecenin 12’şer saat kabul edildiği ve İslam medeniyetine Helenistik dönemden geçtiği bilinen Güneş Saati Sistemi’ne göre yapılmıştır. Bu sisteme göre 1 saatlik zaman süresi, bugün kullandığımız Eşit Saat (Sabit Saat) sisteminden farklı olarak her gündüz ve her gecede değişmektedir. Bu sebeple bu saatin çok karmaşık bir yapısı vardır. Bu karmaşık yapı, bir su haznesinden suyun kontrollü bir hızla boşaltılmasıyla çalışmakta ve her saat başında bir pencere açılarak bir insan figürünün belirmesini ve altındaki pencerelerde de kısa bir özlü sözün görülmesini; orta kısmında bulunan yarım daire halkası şeklinde dizilmiş küçük dairesel pencerelerin sırayla aydınlanmasını, şahinlerin ağızlarından bronz bilyelerin düşürülmesiyle gong sesi duyulmasını sağlamaktadır. Bu arada, zeminde bulunan müzisyen heykelcikler gece ve gündüz için namaz vakitlerine de uygun olarak belirlenmiş zamanlarda, davul, zil ve borazan çalan hareketleri ve sesleriyle estetik bir uyarı yapmaktadır. Ayrıca saatin en üst kısmında, Güneş’in ve Ay’ın doğuş ve batışı, gündüz Güneş’in gece de Ay’ın gökyüzünde o günkü yeri ve burç (yıldız) kümelerine göre konumları görülmektedir. Saat, gündüzün ve gecenin başlangıcında su deposundan boşalmış olan suyun tekrar geri doldurulmasıyla ve başka bazı düzenlemelerle kurulmuş olmaktadır. Cezeri bu saatinde önceki mekanikçilerin bilgilerinden faydalanmakla beraber kendisine ait bir çok yeni yapım yöntemi ve icat geliştirmiş. Bunlardan en önemlileri debi sabitlemek için kullandığı tıkaçlı şamandıra ile ilgili günün uzunluğuna göre suyun debisini ayarlayan regülatördür.

Nasıl çalışıyor?

Cezeri’nin bu saatinin kalbi su motorudur. Zamanlamama bu silindirik haznede bulunan suyla yapılır, aynı zamanda buradaki suyun alçalması da güç kaynağını oluşturur. Su seviyesi yavaşça alçalır ve makara sistemleriyle bu alçalma zamanı gösteren hareketlere çevrilir. Makaralar astronomik kadranın tanburlarını çevirir, ikinci tanburdan hareket aşağıdaki dairesel kadranın tanburuna aktarılır. Öte yandan makara sistemi, saatte çok önemli işlevleri yerine getiren arabayı da sürükler. Araba en sağ baştan en sola 12 güneş saati boyunca ilerlerken kapıları ve pencereleri açan sistemleri tetikler. Öte yandan her saat başına denk gelen bir anda bilye şarjöründeki bıçakları kaldırarak iki bilyenin serbest kalmasını sağlar. Bu bilyeler şahin mekanizmasının kutusuna girerek şahinleri devirirler ve ağızlarından vazoya düşerler. Su motorunun debisinin sabit olması için önünde tıkaçlı şamandıra ile çalışan sabitleyici bir kap vardır. Bu kaptan çıkan su Cezeri’nin destur adını verdiği bir regülatörden geçer. Regülatörün görevi günün veya gecenin uzunluğuna göre suyun debisini ayarlayarak, haznenin tam olarak gün doğumu ve batışı arasındaki sürede boşalmasını sağlamaktır. Analog bir bilgisayardır. Buradan akan su tepsilerde birikerek çalışma süresi boyunca 3 kere kepçeli çarkın olduğu hazneye iner ve vurmalı çalgıcıların robotik kollarını harekete geçiren çubuklu mili çevirir. Vurmalı çalgıcıları çalıştıran su buradan basınç kabına inerek düdük ses çıkmasını sağlar.

Şeffaf Debi Regülatörü

Su motorunun son elemanı her gündüzün ve her gecenin zaman uzunluğuna göre sabit seviye kabından akıtılan suyun debisini ayarlayan, akış düzenleyicidir. Cezeri’nin “destur” adını verdiği bu alet mekanik regülatörlerin anasıdır. Tıkaçlı şamandıra suyun süt seviyesini sabitlerken, bu regülatör her gün doğru açıya getirilerek, suyun çıkış deliğinin yüksekliğini değiştirmek suretiyle o güne özel bir debi ayarlamış olur. Bu sayede yıl içinde değişen gün ve gece uzunluklarına göre güneş saati zamanlaması gerçekleşmiş olur. Sabah güneşin doğuşuyla sistem başlatıldığında, güneş tam tepedeyken şamandıra yarıda, güneş batarken ise haznenin sonundadır.

Bu regülatörü Cezeri, anıt su saatinde yıl içerisinde değişen gece gündüz uzunluklarını ayarlayabilmek için geliştirmiştir. Burada bir kap içerisindeki sıvı basıncının yüksekliğe bağlı olarak değişmesi prensibi kullanılmıştır. Sıvılar ağırlıklarından dolayı bulundukları kabın yüzeylerine basınç uygular. Sıvıların kabın tüm çeperlerine basınç uygulamasının nedeni akışkan özeliğe sahip olmalarındandır. Sıvının basıncı, sıvının derinliğine ve yoğunluğuna bağlıdır. Silindirik bir kap içerisinde bulunan suyun yanlarında farklı yüksekliklerde açılan delikler olsun. Bu deliklerden akan su miktarı yukarı doğru çıktıkça azalır. En derin noktada en fazla sıvı akışı olur.

Burada da göreceğiniz üzere iki silindirik kap bulunmaktadır. Büyük kap içerisindeki sıvı sabit bir delikten ikinci silindire akmaktadır. Bu büyük kaptan akan su miktarını aynı tutmak için ikinci silindirdeki su seviyesinin sabit olmasını sağlamak adına tıkaç geliştirmiştir. Burada anlatacağımız kısım ise yıl içerisinde değişen gün uzunluklarına göre sıvının akış miktarını nasıl düzenlediğidir. Bunun için de ikinci silindirin alt kısmına açılan deliğin ucuna bağlanan “Destur” adı verilen düzenektir. Destur üzerinde yılın tüm aylarının gösterildiği bir kadran ve arka kısmında ortasından ucuna doğru gelen bir kol vardır. Bu kol vasıtasıyla silindirden gelen su belli yüksekliklerde çıkışı sağlanarak suyun akış hızı belirlenebilmektedir.

Vurmalı Çalgıcılar Düzeneği

Saatin en etkileyici kısmı bu çalgıcıların yaptıkları gösteridir. Bunların robotik sistemi bir gün veya gece boyunca 3’er kere çalışabilecek şekilde ayarlanmıştır. Güneş saatine göre 6, 9 ve 12 de çalışan çalgıcılar nöbetçilere nöbet değişimini hatırlatmaktadır. Bu saatler aynı zamanda namaz vakitlerine denk gelmektedir. Cezeri’nin vurmalı çalgıcılar için geliştirdiği bu sistem piyano otomatlarındaki melodi tanburuna benzemektedir. Üç çalgıcının 4 kolu robotiktir ve bu dört kol için dört pedal mevcuttur. Mil üzerindeki çubukları istenilen sayıda ve adette dağıtarak tek bir turda istediğimiz ritmi elde edebiliriz. Cezeri oturan davulcunun bir kolunu iki kere, diğer kolunu bir kere çalıştırır. Ayaktaki davulcunun tek kolu 2 kere, zilcinin kolu ise 3 kere çalıştırılır. Buna göre çubuklar istenilen açılara yerleştirilerek, istenilen seslerin peş peşe, istenilen seslerin beraberce duyulması sağlanabilir.

Astronomi Tarihi Posteri

Göklerin Gizemini Öğrenme Sanatı: Astronomi

İnsanları, uyandırdığı ilgiyle bilimsel uğraşa teşvik eden astronomi kadar esrarengiz bir başka bilim dalı göstermek zordur. Bilinmezlerle dolu evrenimizi anlama çabası, insanlık tarihi kadar eski. Fakat bu uğraşı bilimsel bilgi düzeyine ulaştırma teşebbüsü, yaklaşık beş bin yıl önce Mezopotamya’da ortaya çıkmıştır. Düzenli gözlemler yapma ve gözlem verilerini işlemede kullanılan matematiğin gelişimiyle yılın uzunluğundan gezegenlerin yörüngelerinin tespitine kadar birçok konu, tecrübi bilgiden hesaplanabilir bilgiye dönüşmeye başlar. Babil’de yeşeren astronomi, milattan önce dördüncü yüzyıldan itibaren Yunan felsefesi bünyesinde geometrik evren modelleriyle beslenmiş, eş zamanlı olarak Hint, Pers ve Çin kültürlerinde de birbirinden bağımsız olarak gelişimini sürdürmüştür.

Milattan sonra sekizinci yüzyılda devasa bir coğrafyaya yayılmış olan İslam medeniyeti, içinde bulunduğu coğrafyanın kültür ve ilim mirasını başarıyla devralmıştır. Hint, İran ve Yunan bilgi birikimleri Arapçaya tercüme edilirken hem yeni bir bilim dili ortaya çıkmış hem de farklı kaynaklara sahip verilerin sentezlenmesi mümkün olmuştur.

Evrendeki düzeni anlama çabası, Müslümanlar için bir meraktan öte, ilahi gücün temsilini açığa çıkaran önemli bir işarettir. Dahası, göklerdeki düzenliliğin, yeryüzündeki hayata dair ipuçları verdiği de düşünülmüştür. Bu düzeni anlamanın yolu öncelikle gözlem yapmaktan, iyi gözlem yapabilmenin yolu da hassas aletler kullanmaktan geçer. Gözlemlerde elde edilen veriler de doğru formüller ve hesaplar yardımıyla çözümlenir. Bu bakımdan astronominin gelişimi, bugün olduğu gibi hem alet yapım tekniklerine hem de matematiksel bilimlere bağlı olmuştur.

Dokuzuncu yüzyıldan itibaren bin yıl boyunca İslam coğrafyasının hemen her köşesinde astronomlar yetişmiş, gözlem evleri kurulmuş ve sayısız eser kaleme alınmıştır. Bîrûnî, Tûsî, İbnü’ş-Şâtır, Ali Kuşçu ve daha nice bilgin, modern bilime giden yolda birer kilometre taşlarıdır. Meraga, Semerkand ve İstanbul’da kurulan rasathaneler, devasa boyutta aletler yardımıyla uzun süreli sistematik gözlemlerin yapıldığı ve modern enstitü fikrinin doğduğu kurumlar olmuştur.

Gözlem faaliyetleri, rasathanelerle sınırlandırılmamış, usturlap, rub’u’l-mukantarât ve su saatleri gibi aletler tasarlanarak zamanın belirlenmesi, namaz vakitlerinin tespiti, kıble yönünün bulunması ve Ramazan ayının başlangıcını hesaplama gibi Müslümanın gündelik ihtiyaçlarını çözmede yaygın olarak kullanılmıştır. İslam coğrafyasında hem kullanım kolaylığı sağlaması hem de daha hassas sonuçlar elde edilebilmesi adına sayısız gözlem ve hesap aleti tasarlanmıştır. Bunlar arasında, çağının en üst düzey astronomi bilgisine vakıf olan XII. yüzyıl mucidi Cezeri’nin tasarladığı su saatleri, hem Güneş, Ay ve yıldızların konumlarını hem de gün uzunluğunun yıl içindeki değişimini hassas olarak resmedebilmesi bakımından İslam medeniyetindeki astronomi bilgisinin derinliğini tartışmasız bir şekilde gösteriyor.

Astronomik Gösterge Kadranı

Anıt Su Saati’nin şüphesiz en önemli elemanlarından birisi de astronomik kadranıdır. Bu kadran yüzünden bu saate Astronomik Saat de denmektedir. Kadranda güneş ve ay yörüngesi müstakil olarak dönüp ayarlanabilen halkalardır. Güneş ve ay her günün başlangıcında bulundukları burçlara yerleştirilir, öte yandan ana burç dairesi de tanburundaki pim sayesinde o günün açısında getirilir. Saat çalışmaya başladığında senenin ilgili gününe göre doğuda güneşle birlikte ilgili burç da doğacak ve 6 adım ilerdeki burç da batmaya başlayacaktır. 12 güneş saati boyunca kadran 180 derece dönerek güneşin ayın ve burçların gökyüzündeki konumlarını gösterecektir. Burçların dünyanın güneş etrafında dönerken arkasına aldığı Zodyak takım yıldızları olduğunu hatırlayalım dolayısıyla sabah güneş doğarken güneşle beraber arkasında takım yıldızını görürüz. Güneşin bize göre Zodyak takım yıldızlarındaki konumuyla günlerin uzunluklarını da ilişkilendirebildiğimiz için, burçlar aynı zamanda bir takvim sistemidir.

Mekanikte Geri Besleme Posteri

Geri Besleme sistemi basitçe bu şemayla açıklanabilir:

Burada;

P herhangi bir spesifikasyonu olmadan çalışan bir tesis, bir sistem olarak düşünülebilir. Bir mekanizmayı veya organizmayı temsil ediyor.

C tesisin çalışmasını kontrol eden ek bir sistemdir.

y tesisin ortaya çıkardığı ölçülebilen bir sonuç değeridir. Bu değer bir sensör yardımıyla bazen mekanik bir düzenekle ölçülebilir.

r bir referans değerdir. Başlangıçta tesisten istenen veya verilen değerdir.

e hata değeridir. Geri besleme yolundan gelen hata değeri referans değer ile sonuç değeri arasındaki farkı temsil eder. Referans değere ne kadar uzakta olduğumuzu belirler.

u ise kontrol komutudur. Tesisin çalışması için gereken komuttur.

Tarihte bilinen ilk ciddi geri besleme sistemine Cezeri’nin düzeneklerinde rastlanır. Cezeri zamanı eşit aralıklarla ölçmek için su seviyesinin sabit kalmasını sağlamak amacıyla kendine özgü bir kontrol sistemi geliştirmiştir.

• Üst kaba istenen zamanı ölçecek kadar su doldurulmaktadır. Alt kap da ağzına kadar suyla doludur.

• Üst kabın altına konulan musluğun konik ağzını tıkayabilecek şekilde konik bir tıkaç alt kaptaki suyun üzerine yerleştirilmektedir.

• Alt kabın altındaki delikten su aktıkça su seviyesi bir miktar azalmaktadır.

• Bu esnadan tıkaç da alçaldığı için üst kaptan alt kaba su akışının bir miktar arttırılması sağlanmaktadır.

• Alt kabın su seviyesi tekrar yükseleceği için tıkaç musluğu tekrar tıkamaktadır.

• Kısa aralıklarla yapılan bu küçük hareketler sayesinde alt kabın su seviyesi sabit tutulduğu için delikten akan suyun hızı da sabitlenmektedir.

• Böylece üst kapta bulunan suyun seviyesi de eşit aralıklarla alçalmış olmakta ve eşit birimlerle zamanı ölçebilmektedir.

• Cezeri burada kabı besleyen suyun akışını, kabın su seviyesine göre ayarlayarak geri besleme tekniğinin ilk adımlarını atmıştır.

Burada düzenekten (P) sabit hızda şamandırayı indiren üst kaptır. Kontrolör (C) ise sabit akışı elde etmek için oluşturulmuş tıkaçlı şamandıradır. Geri besleme ve hata payını (e) ise alt kabın su seviyesi belirlemektedir.

Geri besleme sisteminin insan vücudundaki karşılığı biyo-mekanik sistem olarak adlandırılır. Buna örnek olarak elindeki çubuğu dengede tutmaya çalışan bir kişiyi düşünebiliriz. Buradaki biyo-mekanik geri besleme sistemini diyagrama göre irdelediğimizde:

• Düzenek (P) olarak kişinin kendisi, kolları ve kasları gösterilebilir.

• Kontrolör (C) ise kişinin gözüdür. Çubuğun açısal olarak değişimini gözlemlemekte ve kontrol etmektedir.

• Hata sensörü için iç kulağı gösterebiliriz ve dengeyi sağlamaktadır.

• e hatası ise çubuğun dikey konumdan saptığı açı ve yöndür.

Kişi elindeki, dikey konumda ve yerçekiminin etkisindeki çubuğu dengede tutmaya çalışırken, gözüyle sürekli olarak çubuğu kontrol etmektedir. Herhangi bir denge kaybı oluştuğunda kulak ve kolların sayesinde tekrar dengeye geçmesi için düzeltme hareketi yapılmaktadır. Kişinin gözünü kapattığımızda kontrolörü kaybederiz ve çubuğun düşmesine engel olamayız.

Geri besleme sistemine verilebilecek en çarpıcı örneklerden biri de Cezeri’den yüzlerce yıl sonra Avrupa’da buhar makinesinde kullanılmıştır. “Governor” adı verilen sistemin çalışma prensibi şöyledir:

• Boilerden (Kazandan) gelen su buharı pistonlara ulaşmadan önce bir valften geçmektedir.

• Buhar gücüyle ileri geri hareket eden piston krank sayesinde dairesel harekete döner.

• Bu dönüş hareketini sabit hızda veya istenilen hızda alabilmek için Governor adı verilen mil ve küçük çarklar ile dikey olarak konumlandırılmış, ucuna iki top bağlanmış şekilde görülen sistem döndürülmektedir.

• Topların dönmesi ile oluşan merkezkaç kuvveti nedeniyle kollar açılır. Bu kolların açısı topların dönüş hızına bağlı olarak değiştir.

• Bu kollara bağlanmış olan öndeki valf dönüş hızına göre açılıp kapanmaktadır.

• Böylece pistona gidecek buhar miktarı ayarlanarak sabit hız elde edilir.

Anıt Su Saati Etkileşimli Kiosk

Anıt su saatinin tüm unsurlarının gün içerisindeki hareketlerini görebileceğiniz bu kiosk düzeneğinde, Güneş’in doğuşu ile başlayan saatin tüm evrelerini inceleyebilirsiniz. Güneş saatine göre çalışan Anıt Su Saati’nin her saat başında bir pencere açılarak bir insan figürünün belirmesini ve altındaki pencerelerde de kısa bir özlü sözün görülmesini; orta kısmında bulunan yarım daire halkası şeklinde dizilmiş küçük dairesel pencerelerin sırayla aydınlanmasını, şahinlerin ağızlarından bronz bilyelerin düşürülmesiyle gong sesi duyulmasını ekran üzerinde güneşin o anki konumu ile birlikte gözlemleyebilirsiniz. Ayrıca Anıt Su Saati’nin iç mekanizmalarını bölümler halinde inceleyebilirsiniz.

Anıt Su Saati Tarihsel Görseli

Cezeri, en önemli ve en büyük aleti olan Anıt Su Saati’ni Artuklu sarayının avlusunda Sultan ve beraberindekilere gösteriyor. Cezeri burada bir eliyle Güneş’i işaret ederken diğer eliyle de saatin Güneş’le olan hem senkronizasyonundan hem de ondan bağımsız nasıl çalıştığından bahsediyor.

Gece ve Gündüz Küresel Projeksiyonu

Güneş sisteminde mavi gezegen olarak anılan Dünyamız barındırdığı iklimsel zenginliği ve muazzam ekolojik dengeyi aslında iki temel hareketi ile sağlamaktadır. Bunlardan biri kendi ekseni etrafında, diğeri ise Güneş etrafında ekliptik bir yörünge üzerinde dönmesidir.

Dünya, kendi ekseni etrafında dönüşü ile Güneş ışığının yüzeyindeki her noktaya farklı açılarda da olsa erişmesini sağlar. Bu sayede bir yüzeyinde gece yaşanırken diğer yüzeyinde gündüz yaşanır. Kendi ekseni etrafındaki bir turunu 24 saatte (1 günde) tamamlar.

Güneş etrafındaki dönüşü ile de yeryüzündeki ısıl dengeyi sağlar ve böylelikle mevsimleri meydana getirir. Bu dönüşünü de 365 gün 6 saatte (1 yılda) tamamlar.

Aslında tüm bu düzenin en önemli unsuru Dünya’nın dönme ekseninin güneşe doğru 23,5 derece eğik olmasıdır.

Eksen eğikliğinin etkisiyle Dünya’nın Güneş etrafındaki dönüşü mevsimleri meydana getirebilmektedir. Kuzey yarım kürede ve güney yarım kürede aynı zamanlarda farklı mevsimler meydana gelir. Yine bunun sonucunda mevsimlik sıcaklık ve basınç farkları oluşur.

Eksen eğikliğinin bir diğer önemli etkisi de gece ve gündüz sürelerinin yıl içinde sürekli farklılık göstermesidir. Dolayısıyla bir bölgeye düşen güneş ışınlarının açısı yıl boyunca değişir. Bir noktaya bir çubuk dikildiğinde çubuğun boyunun yıl içinde değiştiği görülebilir.

Usturlab Köşesi

Dokuzuncu yüzyıldan itibaren bin yıl boyunca İslam coğrafyasının hemen her köşesinde astronomlar yetişmiş, gözlem evleri kurulmuş ve sayısız eser kaleme alınmıştır. Bîrûnî, Tûsî, İbnü’ş-Şâtır, Ali Kuşçu ve daha nice bilgin, modern bilime giden yolda birer kilometre taşlarıdır. Meraga, Semerkand ve İstanbul’da kurulan rasathaneler, devasa boyutta aletler yardımıyla uzun süreli sistematik gözlemlerin yapıldığı ve modern enstitü fikrinin doğduğu kurumlar olmuştur. Gözlem faaliyetleri, rasathanelerle sınırlandırılmamış, usturlap, rubʿu’l-mukantarât ve su saatleri gibi aletler tasarlanarak zamanın belirlenmesi, namaz vakitlerinin tespiti, kıble yönünün bulunması ve Ramazan ayının başlangıcını hesaplama gibi Müslümanın gündelik ihtiyaçlarını çözmede yaygın olarak kullanılmıştır