Если кто не любит длинные "типанаучные" посты - листайте мимо, ребята, я сегодня выкладываю второе эссе для курса по астрономии) Пусть висит, глядишь, кому-то да пригодится.
ВРЕМЯ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ
Время не дает покоя человечеству на протяжении всего нашего существования. Оно незримо и необратимо, оно неразрывно связано с пространством, оно стирает в прах целые цивилизации и ни на миг не останавливает свое течение. Но что же это такое, "время"?
Как в психологии нет единого определения личности, так не существует однозначного ответа и на этот вопрос. Можно объяснить время как форму существования материи, выражающую изменения объектов и явлений, однако данное объяснение весьма условно. Даже менее абстрактный термин "сутки" имеет далеко не одно значение: есть сутки звездные, а есть солнечные. Причем, в зависимости от выбранного определения меняется продолжительность!
Взгляните на небо и выберите любую звезду. Она окажется в том же самом месте ровно через 23 часа и 56 минут. Этот период вращения Земли вокруг своей оси по отношению к звезде и есть "звездные сутки". А "солнечные сутки" - это видимое суточное движение Солнца, и начинаются они в момент нижней кульминации на отдельно взятом меридиане. Солнечное время в свою очередь различается на "истинное" и "среднее". Истинные солнечные сутки непостоянны, длиннее звездных на 3 минуты 56 секунд и характеризуются промежутком времени между двумя последовательными полуднями или полуночами. Именно из-за непостоянства истинных суток и были введены знакомые нам средние солнечные сутки, равные 24 часам.
Люди - мастера упрощать (и одновременно сильно усложнять) себе жизнь, и для отслеживания каждого мгновения изобрели своеобразные "ловцы" для времени. Они в наших смартфонах и компьютерах, на стенах в наших домах и на запястьях. И, если задуматься, именно их тиканье - самый зловещий из всех земных звуков. Часы отсчитывают временные интервалы в куда меньших единицах, нежели сутки. Их "семейство" разнообразно: солнечные, огненные, водяные, песочные, механические, кварцевые, электронные, атомные - каждая версия хороша по-своему и имеет свои недостатки.
Самые древние солнечные часы появились, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением теней от предметов и местонахождением Солнца на небе. Вертикальный обелиск со шкалами, нанесенными на земле - гномон - был первой версией солнечных часов, измерявшей время по положению и длине отбрасываемой тени. Эти часы - и астрономический прибор, и самый точный в мире хронометр истинного времени, в котором все секунды неравны. Их точности хватало не только для бытового использования, но даже для решения сложнейших астрономических задач (к примеру, вычисления наклона земной оси с точностью до 15 минут).
Для измерения сравнительно коротких интервалов времени: получаса, часа - в любой момент дня или ночи использовались песочные часы, не теряющие своей востребованности и сегодня. Их точность сильно варьируется в зависимости от технологии изготовления песка, размеров колб и соединяющей их шейки. У них нет сложного механизма, который может подвести своего хозяина и сломаться в самый неподходящий момент, однако со временем песочные часы утрачивают выверенную точность из-за того, что от постоянного трения гранулы внутри колб дробятся и начинают пересыпаться быстрее.
Настоящим прорывом стало создание пружинных часов, усовершенствованной версией которых являются маятниковые. Их особенность состоит в соединении маятника с устройством для поддержания и отсчета его колебаний. Подобный механизм начал конструировать еще Галилей, однако не довел дело до конца, и лавры создания механических часов с маятником отошли Гюйгенсу. Суточная погрешность такого механизма не превышает 10 секунд (а точность лучших сегодняшних экземпляров сопоставима с точностью кварцевых часов!). Схожим образом сконструированы и астрономические часы, однако их, в отличие от бытовых "ходиков", старательно оберегают от внешних воздействий, к примеру, изменений температуры и давления воздуха.
Чаще всего в современной жизни мы сталкиваемся с кварцевыми часами с цифровой индикацией (у нас их принято называть "электронными"): они отвечают за отсчет времени на экранах наших ноутбуков и смартфонов. По сути, это миникомпьютер, генератором для которого является кварцевый резонатор. Такие часы обладают высокой точностью хода - в среднем расхождение составляет 15-25 секунд в месяц.
Но пьедестал почета в точности измерения времени занимают другие часы - атомные, чья работа основана на частоте излучения атомов цезия-133. В качестве периодического процесса в них используются собственные колебания атомов, и их погрешность - всего одна секунда на 300 миллионов лет (более старая модель допускала ошибку в одну секунду на сто миллионов лет). Ничтожно мало.
Стоит упомянуть и биологические часы, имеющиеся у каждого из нас. Да, их конструировали не люди, однако именно благодаря нашим биоритмам – периодически повторяющимся чередованиям состояний организма – мы обладаем достаточно развитым чувством времени. "Настройка" этих часов невероятно сложна: в организме человека около 300 суточных ритмов (например, биение сердца, режим сна и бодрствования), и благодаря их слаженной работе мы способны с условной точностью определять суточное время даже без электронных помощников.
Сегодня высокий научно-технический уровень вынуждает нас отслеживать время со все большей точностью. Несмотря на то, что люди уже научились снижать погрешность в измерениях до сотой доли секунды, для измерений многих физических процессов этого недостаточно. Так что точность атомных часов - определенно не предел.
#астрономия #время #часы #открытоеобразование #эссе
