Основы измерения времени

Ещё в древности людям понадобилось измерять более короткие промежутки времени, чем день и ночь. Сначала время суток определялось по Солнцу и звёздам. С развитием цивилизации, несколько тысяч лет назад, появились первые часы — солнечные, в которых время определялось по направлению тени, отбрасываемой стержнем, и водяные, в которых вода перетекала из одного сосуда в другой, а по изменению её уровня отсчитывали прошедшее время. Использовались также песочные часы, в которых время определялось по песку, пересыпавшемуся из одного сосуда в другой, и огненные (время отсчитывалось по длине сгоревшей части стержня).

Длительность дня и ночи зависит от времени года: летом дни длиннее, чем зимой. Кроме того, поскольку Солнце движется среди звёзд неравномерно, длительность солнечных суток различна в разные времена года. Греческий астроном Гиппарх во II в. до н. э. нашёл способ вычисления положения Солнца на небе в любую дату года. Гиппарх ввёл понятие «среднего Солнца», которое в течение года равномерно меняет долготу на небесной сфере, в отличие от «истинного Солнца», движущегося неравномерно. Положения среднего и истинного Солнца совпадают в момент весеннего равноденствия. Разница долгот среднего и истинного Солнца называется «уравнением времени». Наибольшее отставание истинного Солнца от среднего составляет 14 минут (11 февраля), а наибольшее опережение — 16 минут (2 ноября).

В течение тысячелетий основной единицей времени был период обращения Земли вокруг своей оси — сутки. Но в XIX в. было обнаружено, что Земля вращается неравномерно. Имеются сезонные изменения скорости её вращения: в марте — апреле сутки на 0,002 с длиннее, чем в июле — августе. Имеются нерегулярные изменения скорости вращения Земли и, самое главное, вековое замедление вращения — продолжительность суток увеличивается в среднем на 0,002 с за столетие. Это замедление было обнаружено по записям о солнечных затмениях, происходивших в последние 3 тыс. лет. Примерно с такой же скоростью вращение замедлялось и в другие геологические эпохи: 900 млн лет назад, задолго до появления динозавров, сутки длились всего 18 часов, а в году был 481 день. Значит, всемирное время, определённое по вращению Земли, идёт неравномерно, что неудобно для астрономических целей. Поэтому, в дополнение к всемирному, в XX в. было введено равномерно текущее эфемеридное время, которое определяется по движению планет в Солнечной системе.

Изменение скорости вращения Земли делает невозможным создание солнечного календаря, в котором бы не накапливались большие ошибки за время, превышающее 10 тыс. лет. Ведь из-за замедления вращения Земли за 5 тыс. лет календарная ошибка достигает суток. То же можно сказать о лунных и лунно-солнечных календарях — период обращения Луны вокруг Земли также увеличивается со временем. В 1950-х гг. были созданы атомные часы, точность которых позволяет измерять неравномерность вращения Земли. Атомные часы конца XX в. за миллион лет ошибаются всего на 1 секунду. Эти часы стали эталоном времени с 1972 г.

Появление таких точных атомных часов привело к новым сложностям в определении времени. Дело в том, что по теории относительности Альберта Эйнштейна время в разных местах идёт с разной скоростью. Атомные часы позволяют измерить это различие. С их помощью можно заметить, что на вершине горы время идёт быстрее, чем у её подножия. Если атомные часы установить на Луне, то они убегут от земных часов на 1 с за 100 лет. А общего для всего мира времени на самом деле не существует. Поэтому в качестве эталонного нужно принять время в каком-то определённом месте.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru