И ЕДИНИЦ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

Понятие времени более сложное, чем понятие длины и массы. В обыденной жизни время - это то, что отделяет одно событие от другого. В математике и физике время рассматривают как скалярную величину, потому что промежутки времени обладают свойствами, похожими на свойства длины, площади, массы.

Промежутки времени можно сравнивать. Например, на один и тот же путь пешеход затратит больше времени, чем велосипедист.

Промежутки времени можно складывать. Так, лекция в институте длится столько же времени, сколько два урока в школе.

Промежутки времени измеряют. Но процесс измерения времени отличается от измерения длины, площади или массы. Для измерения длины можно многократно использовать линейку, перемещая её с точки на точку. Промежуток времени, принятый за единицу, может быть использован лишь один раз. Поэтому единицей времени должен быть регулярно повторяющийся процесс. Такой единицей в Международной системе единиц названа секунда . Наряду с секундой используются и другие единицы времени: минута, час, сутки, год, неделя, месяц, век. Такие единицы, как год и сутки, были взяты из природы, а час, минута, секунда придуманы человеком.

Год - это время обращения Земли вокруг Солнца.

Сутки - это время обращения Земли вокруг своей оси.

Год состоит приблизительно из 365 суток. Но год жизни людей складывается из целого числа суток. Поэтому вместо того, чтобы к каждому году прибавлять 6 часов, прибавляют целые сутки к каждому четвёртому году. Этот год состоит из 366 дней и называется високосным .

Неделя. В Древней Руси неделя называлась седмицей, а воскресенье – днём недельным (когда нет дел) или просто неделей, т.е. днём отдыха. Названия следующих пяти дней недели указывают, сколько дней прошло после воскресенья. Понедельник - сразу после неделя, вторник - второй день, среда - середина, четвёртые и пятые сутки соответственно четверг и пятница, суббота - конец дел.

Месяц - не очень определённая единица времени, он может состоять из тридцати одного дня, из тридцати и двадцати восьми, двадцати девяти в високосные годы (дней). Но существует эта единица времени с древних времён и связана с движением Луны вокруг Земли. Один оборот вокруг Земли Луна делает примерно за 29,5 суток, и за год она совершает примерно 12 оборотов. Эти данные послужили основой для создания древних календарей, а результатом их многовекового усовершенствования является тот календарь, которым мы пользуемся и сейчас.

Так как Луна совершает 12 оборотов вокруг Земли, люди стали считать полнее число оборотов (то есть 22) за год, то есть год – 12 месяцев.

Современное деление суток на 24 часа также восходит к глубокой древности, оно было введено в Древнем Египте. Минута и секунда появились в Древнем Вавилоне, а в том, что в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд, сказывается влияние шестидесятеричной системы счисления, изобретённой вавилонскими учёными.

Время является самой трудной для изучения величиной. Временные представления у детей развиваются медленно в процессе длительных наблюдений, накопления жизненного опыта, изучения других величин.

Временные представления у первоклассников формируются прежде всего в процессе их практической (учебной) деятельности: режим дня, ведение календаря природы, восприятие последовательности событий при чтении сказок, рассказов, при просмотре кинофильмов, ежедневная запись в тетрадях даты работы - всё это помогает ребёнку увидеть и осознать изменения времени, почувствовать течение времени.

Единицы времени, с которыми знакомятся дети в начальной школе: неделя, месяц, год, век, сутки, час, минута, секунда.

Начиная с 1 класса , необходимо приступать к сравнению знакомых, часто встречающихся в опыте детей временных промежутков. Например, что длится дольше: урок или перемена, учебная четверть или зимние каникулы; что короче: учебный день ученика в школе или рабочий день родителей?

Такие задания способствуют развитию чувства времени. В процессе решения задач, связанных с понятием разности, дети приступают к сравнению возраста людей и постепенно овладевают важными понятиями: старше - моложе - одинаковые по возрасту. Например:

«Сестре 7 лет, а брат на 2 года старше сестры. Сколько лет брату?»

«Мише 10 лет, а сестра моложе его на 3 года. Сколько лет сестре?»

«Свете 7 лет, а её брату 9 лет. Сколько лет будет каждому из них через 3 года?»

Во 2 классе у детей формируются более конкретные представления о данных промежутках времени. (2 кл. «Час. Минута » с. 20)

Для этой цели учитель использует модель циферблата с подвижными стрелками; объясняет, что большая стрелка называется минутой, маленькая - часовой, поясняет, что все часы устроены таким образом, что пока большая стрелка движется от одного маленького деления до другого, проходит 1 мин , а пока маленькая стрелка движется от одного большого деления до другого, проходит 1 час . Счет времени ведется от полуночи до полудня (12 ч. дня) и от полудня до полуночи. Затем предлагаются упражнения с использованием модели часов:

♦ назвать обозначенное время (с. 20 №1, с. 22 №5, с. 107 №12)

♦ обозначить время, которое называет учитель или ученики.

Даются разные формы чтения показаний часов:

9 ч 30 мин, 30 мин десятого, половина десятого;

4 ч 45 мин, 45 мин пятого, без 15 пять, без четверти пять.

Изучение единицы времени используется при решении задач (с. 21 №1).

В 3 классе уточняются представления детей о таких единицах времени, как год, месяц, неделя . (3 кл. ч. 1, с. 9) С этой целью учитель использует табель-календарь. По нему дети выписывают названия месяцев по порядку и количество дней в каждом месяце. Сразу же выделяются одинаковые по продолжительности месяцы, отмечают самый короткий месяц в году (февраль). По календарю учащиеся определяют порядковый номер месяца:

♦ как называется пятый месяц в году?

♦ которым по счету является июль?

Устанавливают день недели, если известно, число и месяц и наоборот, устанавливают, на какие числа месяца приходятся определенные дни недели:

♦ на какие числа приходятся воскресенья в ноябре?

С помощью календаря учащиеся решают задачи на нахождение продолжительности события:

♦ сколько дней длится осень? Сколько недель она длится?

♦ сколько дней длятся весенние каникулы?

Понятия о сутках раскрывается через близкие детям понятия о частях суток - утро, день, вечер, ночь. Кроме того, опираются на представления временной последовательности: вчера, сегодня, завтра. (3 кл., ч. 1, с. 92 «Сутки»)

Детям предлагается перечислить, чем они были заняты от вчерашнего утра до сегодняшнего утра, что будет делать начиная с сегодняшнего вечера до завтрашнего вечера и т. п.

«Такие промежутки времени называют сутками »

Устанавливается соотношение: Сутки = 24 ч

Затем устанавливается связь с изученными единицами времени:

♦ Сколько часов в 2 сутках?

♦ Сколько суток в двух неделях? В 4 неделях?

♦ Сравнить: 1 нед. * 8 суток, 25 ч. * 1 сут., 1 мес. * 35 сут.

Позднее вводится такая единица времени, как квартал (каждые 3 мес, всего 4 квартала).

После знакомства с долями решаются задачи:

♦ Сколько минут составляет третья часть часа?

♦ Сколько часов составляет четвертая часть суток?

♦ Какую часть года составляет один квартал?

В 4 классе уточняются представления об уже изученных единицах времени (ч. 1, с. 59): вводится новое соотношение -

1 год = 365 или 366 суток

Дети узнают, что основными единицами измерения являются сутки - время, в течение которого Земля делает полный оборот вокруг своей оси, и год - время, в течение которого Земля делает полный оборот вокруг Солнца.

Тема «Время от 0 часов до 24 часов » (С. 60). Дети знакомятся с 24 -часовым счислением времени суток. Они узнают, что началом суток является полночь (0 ч.), что счет часов в течение суток идет от начала суток, поэтому после полудня (12 ч.) каждый час имеет другой порядковый номер (1 час дня - это 13 ч, 2 часа дня -14 ч...)

Примеры упражнения:

♦ Как сказать по-другому, сколько сейчас времени:

1) если от начала суток прошло 16 ч, 20 ч, три четверти часа, 21 ч 40 мин, 23 ч 45 мин;

2) если сказали: четверть пятого, половина второго, без четверти семь.

Вырази:

а) в часах: 5 суток, 10 суток 12 ч, 120 мин

б) в сутках: 48 ч, 2 недели

в) в месяцах: 3 года, 8 лет и 4 мес, четверть года

г) в годах: 24 мес, 60 мес, 84 мес.

Рассматривают простейшие случаи сложения и вычитания величин, выраженных в единицах времени. Необходимые преобразования единиц времени здесь выполняют попутно, без предварительной замены заданных величин. Чтобы предупредить ошибки в вычислениях, которые намного сложнее, чем вычисления с величинами, выраженными в единицах длины и массы, рекомендуется давать вычисления в сопоставлении:

30мин 45сек - 20мин58 сек;

30м 45см - 20м 58см;

30ц 45кг - 20ц 58кг;

♦ С помощью какого действия можно узнать:

1) какое время покажут часы через 4 ч, если сейчас 0 ч, 5 ч...

2) сколько времени пройдет от 14 ч до 20 ч, от 1 ч до 6 ч

3) какое время показывали часы 7 ч назад, если сейчас 13 ч, 7ч 25 мин?

1 мин = 60 с

Затем рассматривается самая крупная из рассматриваемых единиц времени - век, устанавливается соотношение:

Примеры упражнений:

♦ Сколько лет в 3 веках? В 10 веках? В 19 веках?

♦ Сколько веков составляют 600 лет? 1100 лет? 2000 лет?

♦ А.С. Пушкин родился в 1799 г, а умер в 1837г. В каком веке он родился и в каком умер?

Усвоению отношений между единицами времени помогает таблица мер , которую следует повесить в классе на некоторое время, а также систематические упражнения в преобразовании величин, выраженных в единицах времени, их сравнении, нахождении различных долей любой единицы времени, решение задач на вычисление времени.

1 в. = 100 г. в году 365 или 366 суток

1 г. = 12 мес. в месяце 30 или 31 сутки

1 сут = 24 ч (в феврале 28 или 29 суток)

1 ч = 60 мин

1 мин = 60 с

В теме «Сложение и вычитание величин » рассматриваются простейшие случаи сложения и вычитания составных именованных чисел, выраженных в единицах времени:

♦ 18ч 36 мин -9ч

♦ 20 мин 30 с + 25 с

♦ 18ч 36 мин - 9 мин (в строчку)

♦ 5 ч 48 мин + 35 мин

♦2 ч 30 мин - 55 мин

Позднее рассматриваются случаи умножения:

♦ 2 мин 30 с 5

Для развития временных представлений используется решение задач на вычисление продолжительности событий, его начала и конца.

Простейшие задачи на вычисление времени в пределах года (месяца) решаются с помощью календаря, а в пределах суток - с помощью модели часов.

Упражнение № 1

Детям предлагается прослушать две магнитофонные записи. Причём одна из них 20 секунд, а другая 15 секунд. После прослушивания дети должны определить, какая из предложенных записей длится дольше, чем другая. Данная задача вызывает определённые затруднения, мнения детей расходятся.

Тогда учитель выясняет, что для того, чтобы выяснить продолжительность мелодий, их необходимо измерить. Вопросы:

Какая из двух мелодий длится дольше?

Можно ли это определить на слух?

Что, нужно для того. чтобы определить продолжительность мелодий.

На этом уроке можно ввести часы и единицу измерения времени - минуту .

Упражнение № 2

Детям предлагается прослушать две мелодии. Одна, из них длится 1 минуту, а другая 55 секунд. После прослушивания дети должны определить, какая мелодия длится дольше. Это задание вызывает затруднение, мнения детей расходятся.

Тогда учитель предлагает во время прослушивания мелодии считать, сколько раз будет двигаться стрелка. В процессе этой работы дети выясняют, что при прослушивании первой мелодии стрелка двигалась 60 раз и прошла полный круг, т.е. мелодия длилась одну минуту. Вторая мелодия длилась меньше, т.к. пока она звучала стрелка двигалась 55 раз. После этого учитель сообщает детям, что каждый « шажок » стрелки - это отрезок времени, который называется секунда . Стрелка, проходя полный круг- минуту - совершает 60 «шагов, т.е. в одной минуте 60 секунд.

Детям предлагается афиша: «Приглашаем всех учащихся школы на лекцию о правилах поведения на воде. Длится лекция 60.....».

Учитель объясняет, что художник, который рисовал афишу, не знал единиц времени и не написал, сколько будет длится лекция. Ученики первого класса решили, что лекция будет длится 60 секунд, т.е. одну минуту, а ученики второго класса решили, что лекция будет длится 60 минут. Как вы думаете, кто из них прав? Ученики выясняют, что правы ученики второго класса. В процессе решения данной задачи дети делают вывод, что при измерении отрезков времени необходимо пользоваться единой мелкой. На этом уроке вводится новая единиц измерения времени - час .

Почему вы решили, что правы ученики второго класса?

Что нужно для того, чтобы не было таких ошибок?

Сколько минут в одном часе? сколько секунд?

Вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Понятие времени как величины. Сутки – единица измерения времени. Час.

Математика (4 класс) - Единицы времени. Сутки. 24-часовое исчисление времени

Единица измерения времени: Год / Время / Что Есть Что

«Время. Единицы измерения времени» - Гордикова Е.А.

Почемучка. Сезон 5. Серия 25. Способы измерения времени

Субтитры

Сутки, час, минута и секунда

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят «день»), отсчитываемые по минимальным полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь).

В результате деления суток на меньшие временны́е интервалы одинаковой длины возникли часы , минуты и секунды . Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления , которой придерживались в древнем Шумере . Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов . Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления . Каждый час делили на 60 минут . Каждую минуту - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд ; в сутках - 24 часа , или 1440 минут , или 86 400 секунд .

Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход, стали естественно восприниматься даже на фоне десятичной системы счисления . Сейчас именно эти единицы наиболее часто используются для измерения и выражения промежутков времени. Секунда (русское обозначение: с ; международное: s ) является одной из семи основных единиц в Международной системе единиц (СИ) и одной из трёх основных единиц в системе СГС .

Единицы «минута» (русское обозначение: мин ; международное: min ), «час» (русское обозначение: ч ; международное: h ) и «сутки» (русское обозначение: сут ; международное: d ) не входят в систему СИ, однако в Российской Федерации они допущены для использования в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия допуска с областью применения «все области» . В соответствии с требованиями Брошюры СИ и ГОСТ 8.417-2002 , наименование и обозначение единиц времени «минута», «час» и «сутки» не допускается применять с дольными и кратными приставками СИ .

В астрономии используют обозначения ч , м , с (или h , m , s ) в верхнем индексе: например, 13 ч 20 м 10 с (или 13 h 20 m 10 s).

Использование для обозначения времени суток

В первую очередь часы, минуты и секунды были введены для облегчения указания временной координаты в пределах суток.

Точка на оси времени в пределах конкретно взятых календарных суток обозначается указанием целого количества часов, которые прошли с начала суток; затем целого количества минут, которые прошли с начала текущего часа; затем целого количества секунд, которые прошли с начала текущей минуты; при необходимости ещё точнее указать временную позицию далее используют десятичную систему, указывая десятичной дробью прошедшую долю текущей секунды (обычно до сотых или до тысячных).

На письме обычно не пишут буквенные обозначения «ч», «мин», «с», а указывают только числа через двоеточие или точку. Номер минуты и номер секунды может быть в пределе от 0 до 59 включительно. Если высокая точность не требуется, количество секунд не указывают.

Существует две системы указания времени суток. В так называемой французской системе не учитывается разделение суток на два интервала по 12 часов (день и ночь), а считается, что сутки напрямую делятся на 24 часа . Номер часа может быть от 0 до 23 включительно. В «английской системе» это разделение учитывается. Часы указывают с момента начала текущих полусуток, а после цифр пишут буквенный индекс половины суток. Первую половину суток (ночь, утро) обозначают AM, вторую (день, вечер) - PM; эти обозначения происходят от лат. ante meridiem и post meridiem (до полудня / после полудня). Номер часа в 12‑часовых системах в разных традициях записывается по разному: от 0 до 11 либо 12, 1, 2, …, 11 . Поскольку все три временные субкоординаты не превосходят ста, для записи их в десятичной системе достаточно двух цифр; поэтому значения часов, минут и секунд пишут двузначным десятичным числом, добавляя ноль перед числом, если это необходимо (в английской системе, впрочем, номер часа пишут одно- или двузначным десятичным числом).

За начало отсчёта времени принята полночь. Таким образом, полночь во французской системе - это 00:00, а в английской - 12:00 AM . Полдень - 12:00 (12:00 PM ). Момент времени по прошествии 19 часов и ещё 14 минут с полуночи - 19:14 (в английской системе - 7:14 PM ).

На циферблатах большинства современных часов (со стрелками) используется именно английская система. Однако выпускаются и такие стрелочные часы, где используется французская 24-часовая система. Такие часы находят применение в тех областях, где судить о дне и ночи затруднительно (например, на подводных лодках или за Полярным кругом, где существует полярная ночь и полярный день).

Использование для обозначения временно́го интервала

Для измерения интервалов времени часы, минуты и секунды не очень удобны, поскольку не используют десятичную систему счисления. Поэтому для измерения временны́х интервалов обычно используют только секунды.

Тем не менее, иногда используют и собственно часы, минуты и секунды. Так, продолжительность 50 000 с можно записать как 13 ч. 53 мин. 20 с .

Эталонизация

Отталкиваясь от секунды СИ, минуту определяют как 60 секунд , час - как 60 минут , и календарные (юлианские) сутки как равные точно 86 400 с . В настоящее время юлианские сутки короче средних солнечных суток примерно на 2 миллисекунды ; для устранения накапливающихся расхождений вводят високосные секунды . Определяют также юлианский год (точно 365,25 юлианских суток, или 31 557 600 с ), иногда называемый научным годом.

В астрономии и в ряде других областей наряду с секундой СИ применяется эфемеридная секунда, определение которой основано на астрономических наблюдениях. Считая, что в тропическом году 365,24219878125 суток , а сутки полагая постоянной длительности (т. н. эфемеридное исчисление), получают, что в году 31 556 925,9747 секунд . Тогда полагают, что секунда - это 1 ⁄ 31 556 925,9747 часть тропического года. Вековое изменение продолжительности тропического года заставляет привязывать это определение к определённой эпохе ; так, данное определение относится к тропическому году в момент 1900,0 .

Кратные и дольные единицы

Секунда - единственная единица времени, с которой используются приставки СИ для образования дольных и (редко) кратных единиц.

Год, месяц, неделя

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год , месяц и неделя , состоящие из целого числа солнечных суток . Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365,25 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (называемому синодическим месяцем , равным 29,53 суток).

В наиболее распространённом григорианском , а также в юлианском календаре за основу принят год равный 365 суткам. Так как тропический год не равен целому количеству солнечных суток (365,2422), для синхронизации календарных времён года с астрономическими в календаре используется високосные года , продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (от 28 до 31 дня). Обычно, на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию , но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной .

Век, тысячелетие

Ещё более крупные единицы времени - век (100 лет ) и тысячелетие (1000 лет ). Век иногда делят на десятилетия . В таких науках как астрономия и геология , которые изучают очень продолжительные периоды времени (миллионы и миллиарды лет), иногда применяют и ещё большие единицы измерения времени - например, гигагод (миллиард лет).

Мегагод и гигагод

Мегаго́д (обозначение Myr) - кратная году единица измерения времени, равная миллиону лет; гигаго́д (обозначение Gyr) - аналогичная единица, равная миллиарду лет. Эти единицы применяются преимущественно в космологии , а также в геологии и в науках, связанных с изучением истории Земли. Так, например, возраст Вселенной оценивается в 13,72 ± 0,12 гигалет . Сложившаяся практика применения этих единиц противоречит «Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», в соответствии с которым единица времени год (так же, как и, например, неделя , месяц , тысячелетие ) не должна применяться с кратными и дольными приставками .

Редкие и устаревшие единицы

В Великобритании и странах Содружества наций используется единица измерения времени фортнайт , равная двум неделям.

Относительность длин и промежутков времени.

1. Ввести понятие Лоренцева сокращения?

2. Вывести формулу для Лоренцева сокращения?

3. Какие линейны е размеры называют собственными?

4. Что означает относительность линейных размеров тел?

5. Какое время называют собственным?

6. Вывести формулу для преобразования промежутков времени?

7. Что означает релятивистское замедление времени?

1. Из преобразований Лоренца следует, что линейный размер тела, движущегося относительно инерциальной системы отсчета, уменьшается в направлении движения. Это изменение продольного размера тела при его движении называют ЛОРЕНЦЕВЫМ СОКРАЩЕНИЕМ.

Пусть -длина стержня, покоящегося в системе отсчета К`.

O x 1 (t) x 2 (t)

Если стержень расположен вдоль оси O`X`, то , х 1 ` и x 2 ` - координаты концов стержня.

Поскольку стержень движется, нужно произвести одновременный отсчет коордтнат его концов х 1 ` и x 2 ` в некоторый момент времени t. Разность координат дает длину стержня в системе К.

Для сопоставления длин возьмем формулу преобразований Лоренца, которая свяжет координаты x,x` и время t системы.

7. Закономерность, рассмотренная ниже в пункте 6 свидетельствует о существовании релятивистского эффекта замедления хода времени в движущейся ИСО по сравнению с неподвижной. Часы, движущиеся со скоростью относительно данной ИСО, идут медленнее в раз, чем неподвижные; следовательно, в согласии с принципом относительности, все физические процессы в движущейся системе отсчета протекают медленнее, чем в неподвижной. Эффект замедления хода становится заметным только при очень больших скоростях движения , близких к скорости света в вакууме.

Формула (4.28) представляет собой не только формулу преобразования скорости при переходе от одной СО к другой, но, также и формулу сложения скоростей в релятивистской динамике. Причем, структура этой формулы такова, что даже в том случае, когда два тела движутся навстречу друг другу со скоростью, равной скорости света, все равно скорость их относительного движения будет равна не 2С, а просто С.

Это говорит о том, что формула релятивистского сложения скоростей согласуется со вторым постулатом теории относительности.

Заменив разности координат длинами стержня, а относительную скорость систем К и К`, равной ей скоростью стержня , с которой он движется в системе К, придем к формуле:

5. Время, измеряемое по часам, движущимся вместе с данным объектом называют СОБСТВЕННЫМ ВРЕМЕНЕМ.

6. Пусть в движущейся ИСО К` два рассматриваемых события 1 и 2 происходят в одной и той же неподвижной относительно K` точке А(х 2 `=х 1 `) в моменты времени t 1 и t 2 , так, что промежуток времени между этими событиями относительно неподвижной ИСО К.

Точка А движется с той же скоростью , что и система К`. Поэтому в К события 1 и 2 совершаются в разных точках пространства с координатами х 1 и х 2 = , где - промежуток времени между событиями 1 и 2 по часам в системе отсчета К. Из преобразований Лоренца следует, что:

Рассмотрим каким образом преобразуется скорость движения точки при переходе от одной ИСО к другой. Нештрихованной системе скорость может быть записана:

(4.22)

(4.25)

Подставим (4.27) в (4.25):

Самый короткий промежуток времени, имеющий физический смысл, - так называемое планковское время. Это время, за которое фотон, перемещающийся со скоростью света, преодолеет планковскую длину. Планковская длина выражается, в свою очередь, через формулу, в которой связаны между собой фундаментальные физические константы - скорость света, гравитационная постоянная и постоянная Планка. В квантовой физике считается, что на расстояниях меньше планковской длины не может быть применено представление о непрерывном пространстве-времени. Протяженность Планковского времени составляет 5,391 16 (13)·10–44 с.

Торговцы Гринвичем

Джон Генри Бельвиль, сотрудник знаменитой Гринвичской обсерватории в Лондоне, додумался еще в 1836 году продавать время. Суть бизнеса заключалась в том, что мистер Бельвиль ежедневно сверял свои часы с точнейшими часами обсерватории, а потом разъезжал по клиентам и позволял им за деньги выставить точное время на своих часах. Сервис оказался настолько востребованным, что был унаследован дочерью Джона - Рут Бельвиль, которая оказывала услугу до 1940 года, то есть уже 14 лет спустя после того, как по радио Би-би-си впервые передали сигналы точного времени.

Без стрельбы

Современные системы хронометрирования бега на спринтерские дистанции далеко ушли от тех времен, когда судья стрелял из пистолета, а секундомер запускался вручную. Поскольку сейчас в результате учитываются доли секунды, которые намного короче времени человеческой реакции, всем рулит электроника. Пистолет - это больше не пистолет, а светошумовое устройство без всякой пиротехники, передающее точное время старта на компьютер. Чтобы из-за скорости распространения звука один бегун не услышал стартовый сигнал раньше другого, «выстрел» транслируется на динамики, установленные рядом с бегунами. Фальстарт также определяется электронным способом, с помощью датчиков, встроенных в стартовые колодки каждого бегуна. Время финиша регистрируется лазерным лучом и фотоэлементом, а также с помощью сверхскоростной камеры, снимающей буквально каждое мгновение.

Секунда за миллиарды

Самыми точными в мире считаются атомные часы из JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) - исследовательского центра, базирующегося в Университете Колорадо, город Боулдер. Этот центр - совместный проект Университета и Национального института стандартов и технологий США. В часах охлажденные до сверхнизких температур атомы стронция помещены в так называемые оптические ловушки. Лазер заставляет атомы колебаться со скоростью 430 трлн колебаний в секунду. В результате за 5 млрд лет прибор накопит погрешность лишь в 1 секунду.

Атомная прочность

Все знают, что самые точные часы - атомные. Система GPS использует время атомных часов. И если наручные часы подстраивать по сигналу GPS , они станут суперточными. Такая возможность уже существует. Часы Astron GPS Solar Dual-Time, произведенные компанией Seiko, имеют на борту чипсет GPS , что дает им возможность сверяться со спутниковым сигналом и показывать исключительно точное время в любой точке мира. Причем никаких специальных источников энергии для этого не требуется: Astron GPS Solar Dual-Time питается только энергией света через панели, встроенные в циферблат.

Не разгневать Юпитера

Известно, что на большинстве часов, где на циферблате используются римские цифры, четвертый час обозначен символом IIII вместо IV. Судя по всему, за этой «подменой» стоит долгая традиция, ибо точного ответа на вопрос, кто и зачем придумал неправильную четверку, не существует. Зато есть разные легенды, например о том, что поскольку римские цифры - это те же латинские буквы, то число IV оказывалось первым слогом имени очень почитаемого бога Юпитера (IVPPITER). Появление этого слога на циферблате солнечных часов римляне якобы считали кощунством. Оттуда все и пошло. Те, кто не верит легендам, предполагают, что дело в дизайне. С заменой IV на IIII в. первой трети циферблата используется только цифра I, во второй только I и V, а в третьей только I и Х. Так циферблат выглядит аккуратнее и упорядоченнее.

Сутки при динозаврах

Кому-то в сутках не хватает 24 часов, а у динозавров и того не было. В давние геологические времена Земля вращалась гораздо быстрее. Считается, что в период образования Луны сутки на Земле длились два-три часа, а Луна, которая была намного ближе, облетала нашу планету за пять часов. Но постепенно лунная гравитация тормозила вращение Земли (за счет создания приливных волн, которые образуются не только в воде, но и в коре, и в мантии), при этом орбитальный момент Луны увеличивался, спутник ускорялся, переходил на более высокую орбиту, где его скорость падала. Этот процесс продолжается и поныне, и за век сутки увеличиваются на 1/500 с. 100 млн лет назад, в разгар эпохи динозавров, продолжительность суток составляла примерно 23 часа.

Бездны времени

Календари в различных древних цивилизациях разрабатывались не только ради практических нужд, но и в тесной связи с религиозно-мифологическими воззрениями. Из-за этого в календарных системах прошлого фигурировали единицы времени, намного превышавшие продолжительность жизни человека и даже срок существования самих этих цивилизаций. Например, в календаре майя фигурировали такие единицы времени, как «бактун», составлявший 409 лет, а также эпохи из 13 бактунов (5125 лет). Дальше всех пошли древние индусы - в их священных текстах фигурирует период вселенской деятельности Маха Манвантара, составляющий 311,04 трлн лет. Для сравнения: срок существования Вселенной по данным современной науки - примерно 13,8 млрд лет.

У всех своя полночь

Унифицированные системы исчисления времени, системы часовых поясов появились уже в индустриальную эпоху, а в прежнем мире, особенно в аграрной его части, счет времени был организован по-своему в каждом населенном пункте с опорой на наблюдаемые астрономические явления. Следы этой архаики можно наблюдать и сегодня на горе Афон, в греческой монашеской республике. Здесь тоже используются часы, однако полночью считается момент заката, и часы каждый день выставляются по этому моменту. С учетом того, что некоторые монастыри расположены выше в горах, а другие ниже, и Солнце для них скрывается за горизонтом в разное время, то и полночь для них наступает не одномоментно.

Живи дольше - живи глубже

Сила гравитации замедляет течение времени. В глубокой шахте, где сила притяжения Земли сильнее, время идет медленнее, чем на поверхности. А на вершине горы Эверест - быстрее. Эффект гравитационного замедления был предсказан Альбертом Эйнштейном в 1907 году в рамках общей теории относительности. Ждать экспериментального подтверждения эффекта пришлось более полувека, пока не появилась аппаратура, способная фиксировать сверхмалые изменения в течении времени. В наши дни самые точные атомные часы фиксируют эффект гравитационного замедления при изменении высоты на несколько десятков сантиметров.

Время - стоп!

Давно замечен такой эффект: если человеческий взгляд случайно падает на циферблат часов, то секундная стрелка будто бы на какое-то время замирает на месте, а ее последующий «тик» кажется более длительным, чем все остальные. Этот феномен носит название хроностазиса (то есть «времястояния») и, видимо, восходит к тем временам, когда нашему дикому предку жизненно необходимо было среагировать на любое обнаруженное движение. Когда взгляд падает на стрелку и мы обнаруживаем движение, мозг делает для нас стоп-кадр, а потом быстро приводит ощущение времени к обычному.

Прыжки во времени

Мы, жители России, привыкли, что время во всех наших многочисленных часовых поясах отличается на целое количество часов. Но за пределами нашей страны можно встретить часовые зоны, где время отличается от Гринвича на целое количество плюс полчаса или даже 45 минут. Например, время в Индии отличается от GMT на 5,5 ч, что в свое время породило шутку: если ты в Лондоне и хочешь узнать время в Дели - переверни часы. Если из Индии переехать в Непал (GMT?+?5,45), то часы придется перевести на 15 минут назад, а если в Китай (GMT?+?8), который тут же, по соседству, то сразу на 3,5 часа назад!

Часы для любых испытаний

Швейцарская компания Victorinox Swiss Army создала часы, способные не только показывать время и переносить жесточайшие испытания (от падения с высоты 10 м на бетон до переезда по ним восьмитонного экскаватора), но и в случае необходимости спасти жизнь своего обладателя. Они называются I.N.O. X. Naimakka. Браслет сплетен из особой парашютной стропы, используемой для сброса тяжелой военной техники, и в сложной ситуации обладатель может распустить браслет и использовать стропу множеством способов: чтобы поставить палатку, сплести сеть или силки, зашнуровать ботинки, наложить шину на поврежденную конечность и даже добыть огонь!

Часы с ароматом

Гномон, клепсидра, песочные часы - все эти названия старинных приборов для счета времени нам хорошо знакомы. Менее известны так называемые огневые часы, в простейшем виде представляющие собой градуированную свечу. Свеча прогорела на одно деление - прошел, допустим, час. Гораздо изобретательнее в этом отношении были люди Дальнего Востока. В Японии и Китае существовали так называемые часы с благовониями. В них вместо свечей тлели палочки с благовониями, причем каждому часу мог соответствовать собственный аромат. К палочкам иногда привязывали нити, на конце которых крепился грузик. В нужный момент нить перегорала, грузик падал на звучащую пластину и раздавался бой часов.

К Америке и обратно

Международная линия смены дат проходит в Тихом океане, однако и там, на множестве островов, живут люди, жизнь которых «между датами» порой приводит к курьезам. В 1892 году американские торговцы убедили короля островного королевства Самоа перейти «из Азии в Америку», переместившись к востоку от линии смены дат, для чего островитянам пришлось дважды пережить один день - 4 июля. Более века спустя самоанцы решили все вернуть обратно, так что в 2011 году пятницу, 30 декабря, отменили. «Жители Австралии и Новой Зеландии не будут нам больше звонить во время воскресной службы, думая, что у нас понедельник», - заявил по этому поводу премьер-министр страны.

Иллюзия момента

Мы привыкли делить время на прошлое, настоящее и будущее, но в известном (физическом) смысле настоящее время - это некоторая условность. Что происходит в настоящем? Мы видим звездное небо, но свет от каждого светящегося объекта летит до нас разное время - от нескольких световых лет до миллионов лет (туманность Андромеды). Солнце мы видим таким, каким оно было восемь минут назад.
Но даже если речь идет о наших ощущениях от ближайших объектов - например, от лампочки в люстре или теплой печки, которой касаемся рукой, - необходимо учитывать время, которое проходит, пока свет летит от лампочки к сетчатке глаза или информация об ощущениях движется от нервных окончаний к мозгу. Все, что мы ощущаем в настоящем, - это «сборная солянка» явлений прошлого, далекого и близкого.

Александр Таранов 03.12.2015

Понравился пост?
Поддержи Фактрум, нажми:

Уже в глубокой древности возникла у людей потребность в измерении времени.

Сначала труд и отдых людей регулировался только естественной мерой времени – сутками . Сутки делили на две части: день и ночь. Потом выделились утро, полдень, вечер, полночь . Позже сутки разделили на 24 части – получился час .

Современные единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов.

Периодическая смена дня и ночи происходит вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Но мы находимся на поверхности Земли и вместе с ней участвуем в этом вращении, поэтому и не ощущаем его, а судим о нем по суточному движению Солнца, звезд и других небесных тел.

Что такое сутки? Это промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями центра Солнца на одном и том же географическом меридиане, равный периоду вращения Земли относительно Солнца. Это истинные солнечные сутки . Доли этих суток (часы, минуты, секунды) – истинное солнечное время .

Но измерять время истинными солнечными сутками неудобно, так как они в течение года меняют свою продолжительность: зимой длиннее, а летом короче. Почему? Как известно, Земля, кроме вращения вокруг своей оси, движется и по эллиптической орбите вокруг Солнца. Ее движение по орбите происходит с переменной скоростью: вблизи перигелия ее скорость наибольшая, а вблизи афелия – наименьшая. К тому же ось ее вращения наклонена к плоскости орбиты, что также является причиной неравномерности изменения прямого восхождения Солнца в течение года, а следовательно, и непостоянства продолжения истинных солнечных суток.

В связи с эти ввели понятие среднего солнца . Это воображаемая точка, которая в течение года совершает один полный оборот по небесному экватору, двигаясь с запада на восток и проходя точку весеннего равноденствия одновременно с Солнцем. Промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями среднего солнца на одном и том же географическом меридиане называется средними солнечными сутками, а время, выраженное в их долях (часах, минутах, секундах) – средним солнечным временем .

Сутки делятся на 2=12 часов.

Каждый час делится на 60 минут . Каждая минута - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд; в сутках 24 часа = 1440 минут = 86 400 секунд.

Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход. Сейчас именно эти единицы (в первую очередь секунда) являются основными для измерения промежутков времени. Секунда стала основной единицей измерения времени в СИ (Международная система единиц) и СГС (с антиметр-г рамм-с екунда) - система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия международной системы единиц (СИ).

Для измерения интервалов времени часы, минуты и секунды не очень удобны, поскольку не используют десятичную систему счисления. Поэтому для измерения временны́х интервалов обычно используют только секунды.

Тем не менее, иногда используют и собственно часы, минуты и секунды. Так, продолжительность 50 000 с можно записать как 13 ч 53 мин 20 с.

Эталон времени

Но и длительность средних солнечных суток - величина непостоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Солнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток.

Сейчас нашли новое определение секунды. Создание атомных часов позволило получить новую шкалу времени, не зависящую от движения Земли. Эта шакала называется атомным временем . В 1967 г. на Международной конференции по мерам и весам в качестве единицы меры времени была принята атомная секунда , определяемая как «время, равное 9192631770 периодам излучения соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133». Продолжительность атомной секунды выбрана так, чтобы она была максимально близка к продолжительности эфемеридной секунды (эфемеридное время – равномерно текущее время, которое мы подразумеваем в формулах и законах динамики при вычислении координат (эфемерид) небесных тел). Атомная секунда является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Шкала атомного времени основывается на показаниях цезиевых атомных часов обсерваторий и лабораторий служб времени нескольких стран мира.

Измерение более длинных интервалов времени

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год, месяц и неделя , состоящие из целого числа солнечных суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365,25 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (называемому синодическим месяцем, равным 29,53 суток).

В наиболее распространённом григорианском, а также в юлианском календаре за основу принят год, равный 365 суткам . Так как тропический год не равен целому количеству солнечных суток(365,2422), для синхронизации календарных времён года с астрономическими в календаре используются високосные года , продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (от 28 до 31 дня). Обычно на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.

Неделя , обычно состоящая из 7 дней, не привязана к какому-либо астрономическому событию, однако широко используется как единица времени. Можно считать, что недели формируют независимый календарь, используемый параллельно с различными другими календарями. Предполагают, что продолжительность недели берет начало от округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны.

Ещё более крупные единицы времени - век (100 лет) и тысячелетие (1000 лет).

Другие единицы времени

Единица квартал равна трём месяцам (четверть года).

В сфере образования используется единица измерения времени академический час (45 минут), «четверть » (примерно ¼ учебного года), «триместр» (от лат. tri - три, mensis - месяц; приблизительно 3 месяца) и «семестр» (от лат. sex - шесть, mensis - месяц; приблизительно 6 месяцев), совпадающий с «полугодием».

Триместр используется также в акушерстве и гинекологии для указания сроков беременности =трём месяцам.

Олимпиада в античности использовалась как единица измерения времени и была равна 4 годам.

Индикт (индиктион), использовавшийся в Римской империи, позже в Византии, Древней Болгарии и Древней Руси, равен 15 годам.