Prečo rozdeľujeme deň na sekundy, minúty a hodiny

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

Koncept potreby rozdeliť deň sa zdá byť druhou prírodou aj pre najmenšieho dieťa, ktoré sa pýta, "je to čas na občerstvenie". Skutočnosťou je, že aj keď sme sa rozhodli, že je potrebné rozdeliť čas, skutočný proces a spôsob, akým sa to prejavuje, sa mení už tisícročia. Krutou iróniou je, že aj keď vieme, že potrebujeme merať čas, nikdy neexistoval konsenzus o tom, čo je v skutočnosti.

Počas celej histórie existovali dve hlavné myšlienky o tom, v čom je čas, a dokonca oveľa viac názorov na to, ako by sme ju mali merať. Prvá koncepcia času je taká, na ktorú sa väčšina fyzikov v súčasnosti prikláňa, a to je čas, ktorý je vo vesmíre základným rozmerom. 4^th rozmer, v ktorom sa ostatné tri rozmery priestoru (dĺžka šírky a výšky) môžu pohybovať postupne. Druhý koncept času argumentuje proti myšlienke, že ide o dimenziu, ale o intelektuálnu koncepciu, ktorá umožňuje ľuďom sledovať a porovnávať udalosti. Tento čas sám o sebe neexistuje, ale je to spôsob, akým zastupujeme veci.

Zatiaľ čo veľa fyzikov má tendenciu vidieť čas ako dimenziu, predpokladám, že sa snažia držať Einsteinove teórie v Space-Time rýchlo, radšej to považujem za nástroj. Je to preto, že sa náš vesmír neustále mení. Z jedného okamihu k druhému je vždy v pohybe. Od elektrónov pohybujúcich sa po atómových jadrách až po basketbalistov, ktorí sa snažia odstrániť pred vyčerpaním hracích hodín, všetko v našom vesmíre je v pohybe. Aby sme to pochopili, potrebujeme nástroj. Ak vidíte vesmír ako auto a čas ako veľmi dôležitý nástroj v súbore nástrojov, môžete vidieť, ako čas nebude dimenzia. Potrebujete nástroje na oddelenie auta a rovnako ako súprava zásuviek potrebná na to, aby ste rozlúčili a porozumeli všetkým vnútorným činnostiam tohto automobilu, takže je potrebný čas na to, aby sme od seba oddelili a pochopili zmenu v našom vesmíre od jedného momentu po druhý Ďalšie. Ale rovnako ako sada zásuviek nikdy nebude súčasťou auta, tak príliš čas nebude nikdy súčasťou vesmíru, len potrebný nástroj na pochopenie.

Nech je vaša pozícia v akej dobe skutočne je, vždy zostala jedna konštanta; ako ju meriate? V chronometrii (Veda o meraní času) existujú dve odlišné formy merania, kalendár a hodiny. Kalendár sa používa na meranie prechodu rozsiahlych časových úsekov a hodiny sa používajú na spočítanie prebiehajúceho času a sú konzultované na obdobie kratšie ako jeden deň. Samozrejme sa zameriavame na obdobia, ktoré sú menej ako jeden deň, pretože ak sa dostaneme do rozpravy v kalendári, nevyhnutne by sme rozhodli, že náš svet skončí v roku 2012!

V súčasnosti je najrozšírenejším číselným systémom základný systém 10 (desatinné). Toto sa zdá vhodné, keďže všetci máme desať prstov a prstov, takže po niekoľkých pivách môžeme jednoducho urobiť matematické pomôcky. Bohužiaľ pre nás sa predtým Deweyové desiatkové civilizácie nikdy nepokúšali spočítať svoje ovce opité, alebo jednoducho nenávidia svoje deti, ale zdá sa, že používajú aj iné komplikovanejšie systémy ako základ 12 (dvanásťmiestny) alebo základ 60 (sexagesimal)

Prvá spoločnosť pripisovala rozdelenie dňa na menšie časti Egypťanom. Rozdelili jeden deň na dva dvanásťhodinové úseky; noc a deň. Hodiny, ktoré merali čas, boli slnečné hodiny. Prvé slnečné hodiny boli len v stávke a vy ste vedeli, koľko času to bolo podľa dĺžky a smeru slnečného tieňa. Pokroky v technológii, a to v tvare t-tyče umiestnené do zeme, umožnili presnejšie meranie dňa v 12 rôznych častiach. (Zatracený dvojnásobný systém!) Predpokladalo sa, že jediným vysvetlením pre tento základný systém bolo, že by sa ľahko dvanásť mohol dostať tak, že by mal palcom na všetkých štyroch prstoch. (Zrejme nemali hliadky DUI na opitý ťavový pohon a starí policajti vykonávajú terénne triezvy testy, keď sa ľudia dotýkajú svojich palcov prstom, inak by si uvedomili, že táto metóda na počítanie nie je dobrý nápad!)

Nevýhodou tohto ranného času bolo, že v noci neexistoval žiadny skutočný spôsob merania času. Egypťania, podobne ako my, stále potrebovali merať čas po tme. Koniec koncov, ako inak by sme vedeli, kedy sa bary zatvoria? Takže ich ranní astronómovia pozorovali súbor 36 hviezd, z ktorých oni zvykli označiť prechod času po tom, čo bolo slnko klesnuté. Šesť z nich by bolo použité na označenie 3 hodín za súmraku na každej strane noci a dvanásť potom by bolo použité na rozdelenie temnoty na 12 rovnakých častí. Neskôr, niekde medzi rokmi 1550 a 1070 pred naším letopočtom, bol tento systém zjednodušený len na použitie súboru 24 hviezd, z ktorých 12 bolo použitých na označenie času.

V dávnych časoch bolo veľa iných metód na meranie prechodu času po tme. Najpresnejšie známymi hodinami boli vodné hodiny, ktoré sa nazývajú čípky. Dátko na cca. 1400-1500 pred naším letopočtom, toto zariadenie bolo schopné vyznačiť prechod času počas rôznych mesiacov, a to napriek ročnému obdobiu. Použil šikmý vnútorný povrch, ktorý bol napísaný s váhy, ktoré umožňovali zníženie tlaku vody, keď voda vytekla z otvoru na dne nádoby.

Keďže deň a noc možno teraz rozdeliť na 12 rovnakých častí, vznikol koncept 24-hodinového dňa. Zaujímavé je, že až v roku 150 pred nl nebol navrhnutý ten istý čas potrebný na každú hodinu, že grécky astronóm Hipparchus. Navrhol, aby bol deň rozdelený na 24 rovnodenných hodín pozorovaných v dňoch rovnodennosti. Nanešťastie pre čítače bôbov, ktoré majú na starosti nadčasové hodiny, väčšina laikov pokračovala v používaní sezónne meniacich sa hodín na niekoľko storočí. Nebolo to až do 14^th storočia, keď boli bežné mechanické hodiny, že pevná dĺžka na hodinu sa stala všeobecne akceptovanou.

Samotný Hipparchus a iní astronómovia používali astronomické techniky, ktoré si vypožičali od babylončanov, ktorí uskutočnili výpočty pomocou systému základne 60. Nie je známe, prečo babylončania, ktorí to zdedili od Sumerovcov, sa pôvodne rozhodli používať 60 ako základ pre výpočtový systém. Avšak je veľmi výhodné pre vyjadrenie zlomkov času použitím 10, 12, 15, 20 a 30.

Myšlienka používať tento systém základne 60 ako prostriedok rozdelenia hodiny sa zrodila z myšlienky vytvorenia geografického systému na označenie zemskej geometrie. Grécky astronóm Eratosthenes, ktorý žil v rokoch 276-194, používal tento sexaviskový systém na rozdelenie kruhu na 60 častí. Tieto línie zemepisnej šírky boli horizontálne a prebehli cez známe miesta na Zemi v tom čase. Neskôr Hipparchus navrhol pozdĺžne čiary, ktoré zahŕňali 360 stupňov. Až neskôr sa astronóm Claudius Ptolemaios rozšíril o prácu Hipparchovho a rozdelil každý z 360 stupňov zemepisnej šírky a zemepisnej dĺžky na 60 rovnakých častí. Tieto časti boli ďalej rozdelené na 60 menších častí. Volal prvú divíziu "partes minutae primae", alebo prvú minútu. Rozdelené menšie časti nazval "partes minutae secundae", alebo druhá minúta, ktorá sa stala známa ako druhá.

Opäť sa tieto metódy merania stratili pre širokú verejnosť až do 16 rokov^th storočia. Prvé mechanické hodiny by rozdelili hodinu na polovicu, štvrťrok alebo tretinu. Pre laikov nebolo praktické, aby potrebovali rozdeliť hodinu na minúty.

Pokrok v oblasti technológie a vedy v priebehu stáročí si vyžiadal presnejšiu definovanú hodnotu pre meranie sekundy. V súčasnosti je v medzinárodnom systéme jednotiek (SI) druhá základná jednotka na čas. Toto sa potom vynásobí, aby sa získala minúta, hodina, deň atď. Atď.

Prvý presne merateľný spôsob definovania druhej prišiel s príchodom kyvadla. Táto metóda sa bežne používa ako prostriedok na počítanie času v skorých mechanických hodinách. V roku 1956 bola druhá definovaná z hľadiska obdobia revolúcie Zeme okolo Slnka pre určitú epochu. Pretože bolo už známe, že rotačná dráha Zeme na jej osi nebola dostatočne jednotným štandardom merania, druhá sa definovala ako: "Fragment 1 / 31.556.925.9747 z tropického roka pre rok 1900 Január 0 za 12 hodín efemerid."

Pri vývoji atómových hodín sa rozhodlo, že je praktickejšie a presnejšie ich použiť ako prostriedok na definovanie druhej, než revolúcie Zeme okolo Slnka. Pomocou metódy merania bežného zobrazenia na základe prijatých signálov z rozhlasovej stanice mohli vedci určiť, že druhý čas ephemeris bol 9 192 631 770 ± 20 cyklov zvolenej frekvencie cézia. Takže v roku 1967 trinásta Generálna konferencia o váhach a opatreniach definovala druhú časť atómového času v medzinárodnom systéme jednotiek ako; "Trvanie 9 192 631 770 periód žiarenia zodpovedajúcich prechodu medzi dvomi hyperfínnymi úrovňami základného stavu cézia-133."

Nanešťastie pre laikov, vedcov s ich neustálou potrebou byť správne a absolútne presní, zistili, že účinky gravitačných síl spôsobia, že druhá sa líši v závislosti od nadmorskej výšky, v ktorej bola meraná. Jednotná sekunda bola vyrobená v roku 1977 korekciou výkonu každého atómového času na úroveň hladiny mora. To však predĺžilo druhú o približne 1 × 10^−10. Táto korekcia sa potom uplatňovala začiatkom roka 1977.

Dnes existujú atómové hodiny, ktoré pracujú v niekoľkých rôznych frekvenčných a optických oblastiach. Zatiaľ čo sa najmodernejšie cesium-fontány atómových hodín zdajú byť najpresnejšie, optické hodiny sú čoraz viac konkurencieschopné vo svojich výkonoch proti ich mikrovlnným náprotivkom.

Zdá sa, že naďalej platí, že keďže sa technológia stáva čoraz pokročilejším, potreba presnejšieho merania času sa bude naďalej vyvíjať. To, čo zostáva pravdivé pre väčšinu z nás, je, že používame jednoduché matematické ghetto a jednoducho vieme, že je 60 sekúnd za minútu, 60 minút za hodinu a 24 hodín za deň!

Bonusové fakty:

• Keďže druhá je založená na tom, koľkokrát sa atóm cézia prechádza medzi dvoma hyperfínskymi úrovňami jeho základného stavu v porovnaní s ephemeristickým časom a skutočnosťou, že sa rotačná frekvencia zeme spomaľuje, je potrebné pridať periodické "skokové sekundy" do atómové časové pásmo, aby sa obe udržali v jednej sekunde od seba.
• Od roku 1972 do roku 2006 sa pridalo 23 skokových sekúnd, od jedného každých 6 mesiacov po 1 každých 7 rokov.
• Služba medzinárodnej rotácie a referenčných systémov (IERS) je organizácia, ktorá monitoruje rozdiely v dvoch časových intervaloch a požaduje, aby sa v prípade potreby vložili alebo odstránili skokové sekundy.
• Hoci to nie je štandard definovaný Medzinárodným systémom jednotiek, hodina je jednotka akceptovaná na použitie s SI, reprezentovaná symbolom h.
• V astronómii je Juliánsky rok jednotkou času, ktorá je definovaná ako 365,25 dní z každej 86400 SI sekúnd.
• Je však pravda, že mesiac bol použitý na výpočet času už od 10.000-28.000 pred naším letopočtom. Medzi prvými sa objavili mesačné kalendáre, a to buď 12 alebo 13 mesačných mesiacov (buď 346 alebo 364 dní). Lunisolárne kalendáre majú často už trinásty mesiac pridané do niekoľkých rokov, aby sa vyrovnali rozdielu medzi celým rokom (teraz známym ako okolo 365,24 dní) a rokom iba dvanástich mesiacov. Čísla dvanásť a trinásť prišla na popredné miesto v mnohých kultúrach, aspoň čiastočne kvôli tomuto vzťahu mesiacov až rokov.