Термины обозначающие различные единицы измерения времени. Метр, секунда, килограмм – история происхождения. сут. ….2 мес

В основу измерения времени астрономической хронологией положено движение небесных тел, которое отражает три фактора: вращение Земли вокруг своей оси, обращение Луны вокруг Земли и движение Земли вокруг Солнца. Эти факторы являются определяющими в выделении основных единиц времени.

Первой естественной единицей време­ни, выделенной пер­вобытными людьми, были сутки, связанные со сменой дня и ночи - времени работы и отдыха.

Сутки – это отрезок времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг своей оси относительно какой-либо точки на небе. Различаются звездные и солнечные сутки. Звездные сутки равны интервалу между двумя последовательными положениями в одной и той же точке неба определенной звезды. Солнечные сутки определяются аналогичным положением солнца. Поскольку Солнце движется относительно звезд в одном направлении с Землей, звездные и солнечные сутки не совпадают (солнечные длиннее примерно на 4 минуты). За год разница между звездными и солнечными сутками достигает примерно около суток. Кроме того, Земля движется вокруг Солнца с разной скоростью, и поэтому солнечные сутки не являются постоянной величиной. Для облегчения счета времени введено фиктивное понятие "среднее солнце ", т. е. движение Солнца принято считать равномерным. Поэтому сутки стали постоянной единицей, они делятся на 24 часа, в каждом из которых 60 минут, в минуте – 60 секунд, в секунде – 60 терций. Возникновение мелких единиц измерения времени (часов, минут, секунд) связывают с древневавилонсклой двенадцатиричной системой счета. В 1792 г. французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас предложил десятичное деление суток, т.е. – на 10 часов по 100 минут в каждом и по 100 секунд в минуте. Но это деление не было воспринято.

Точка отсчета суток – полночь – в России была установлена декретом Советской власти, подписанным В.И. Лениным в феврале 1919 г.: "Время в течение суток считать от 0 до 24 часов, принимая за начало суток полночь".

Земля, вращаясь вокруг своей оси, последовательно поворачивается к Солнцу разными частями поверхности, и день наступает не во всех местах Земного шара одновременно. В XIX в. С. Флешинг предложил поясное время - систему счета часового времени, основанную на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса. В 1884 г. в Вашингтоне состоялась Международная конференция по введению единого поясного времени и единого начального меридиана. Начальным (нулевым) меридианом стал тот, который проходит через Гринвичскую лабораторию в пригороде Лондона. Местное время часовых поясов, расположенных на восток от Гринвича, из пояса в пояс увеличивается на час, а на запад – на час уменьшается. Границы поясного времени в незаселенных местах (океанах, пустынях, горах) было решено поводить по меридианам, а на остальных территориях – с учетом физико-географических особенностей (по крупным рекам, водоразделам) или по межгосударственным и административным границам. На той же конференции установили т.н. "линию перемены даты" – меридиан 180º в.д., находящийся в противоположной части Земного шара от нулевого Гринвичского меридиана.

Обратив внимание на прохождение Луной различных фаз от одного новолуния до другого, лю­ди выделили более крупную единицу измерения времени - лунный (синодический) месяц (от греческого "синодос " – сближение, схождение, так как в момент новолуния Солнце и Луна "сближаются"). Месяц – это период наблюдаемого чередования лунных фаз, зависящих от движения Луны вокруг Земли. Синодический (лунный) месяц составляет 29 суток 13 часов 44 минуты 2,9 секунды. Первоначально его продолжительность определяли в 30 дней.

С фазами Луны в значительной мере связано и уста­новление следующей единицы времени - семидневной недели. Счет дней семидневками возник на Переднем Востоке и в Египте несколько тысячелетий назад. Названия дней недели во многих языках повторяются, и чаще всего обозначают порядковый номер в неделе. Исключение составляет слово шаббат, возникшее для обозначения дня недели еще в Древнем Вавилоне, где обозначало покой, поскольку день считался несчастливым, и не следовало работать, а нужно было предаваться покою. Есть и другой вариант: в аккадском языке слово "шаббатум" означало "полнолуние" или "фаза Луны", это указывает на то, что счет семидневками был связан с примерной продолжительностью каждой фазы Луны.

Необходимость следить за сменой времен года связанной с видимым движением Солнца (фактически – с движением Земли вокруг Солнца) вызвала к жизни появление солнечного года. Год астрономически соответствует реальному полному обороту Земли вокруг Солнца. Астрономический солнечный год именуют тропическим. Два раза в году Солнце и Земля находятся в таком взаимном положении, когда солнечные лучи равномерно освещают земные полушария, и день равен ночи на всей планете. Эти дни получили названия весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия. Интервал времени между последовательными положениями Солнца в точке весеннего равноденствия и назван тропическим годом, е го продолжительность 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд.

Сутки, тропический год и синодический месяц – величины несоизмеримые, их невозможно выразить одну через другую. Поэтому, при выделении солнечного года месяцы являются единицами условными, никак не связанными с реальными лунными месяцами.

Век - в древней Руси эта хронологическая величина сначала понималась как продолжительный отрезок времени – эпоха. В летописях указывалось: "От Адама до сего времени минуло есть веков 6", "Были веки Трояни, минули лета Ярославля", Позднее "веком" стали именовать ряд лет, "сколько долголетний человек прожить может"; "та семьдесят лет преобразуют век человеческого живота". Наконец, с XVII в. "век" стал употребляться в значении "столетие".

Новый век начинает считаться с первого года. В 2000 г. было дано специальное разъяснение Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии о том, когда начинается 21-е столетие и 3-е тысячелетие: "В соответствие с документом Международной организации по стандартизации ISO 8601 и российских ГОСТ 7.64-90 система счета больших промежутков времени (летоисчисление) осуществляется по григорианскому календарю, введенному с 1582 г. и принятому в России с февраля 1918 г. Счет годов в Григорианском календаре производится с 1-го года новой эры. Поэтому 1-е столетие (век) новой эры содержит годы 1-100 и завершается в конце 100-го года. Второй век начинается в 101 году и продолжается до окончания 200-го года и т.д. Продолжая принятый календарный счет годов, получим, что 31 декабря 2000 г. наступит конец ХХ века и второго тысячелетия. Следовательно, 21-е столетие и третье тысячелетие действительно начнутся 1 января 2001 г.".

Эрой называется начальная точка отсчета летосчисления (от латинского aera - исходный момент, исходное число), а также сама система летоисчисления. В исходной точке нуждается любая календарная система. Особенностью эры является ее условность, т.к. отправной точкой могло быть любое знаменательное историческое или мифологическое событие в жизни того или иного народа или государства. В зависимости от характера такого события различают эры политические, религиозные, астрономические. Так, например, счисление календаря от рождества Христова или от сотворения мира - религиозные эры . Широко были распространены и политические эры, определяемые, к примеру, временем царствования тех или иных династий: в Египте – династии фараонов, в Китае и Японии – династии императоров, в Западной Европе, особенно в Италии – династии римских императоров. Существует мнение, что само слово "эра" (aera) не что иное, как соединение начальных букв латинской фразы "Ab exordio regni Augusti" ("От начала воцарения Августа" (63 г. до н.э.)). Башкиры в XVI в. в своих хрониках-шереже в качестве исходной даты новой эры взяли дату взятия Казани Иваном Грозным, что тоже является политической эрой.Различают также фиктивные и реальные эры. В реальных эрах за основу отсчета принимают реальное историческое событие (например, падение Казани, эра Диоклетиана от момента вступления на престол этого императора и пр.). Фиктивные эры - от рождества Христова, т.к. невозможно доказать или опровергнуть реальность рождения этого персонажа, или мусульманская эра – хиджра - отсчитываемая от недоказуемой даты бегства Мухамеда из Мекки в Медину.

Выделяют и т.н. мировые эры, считающие время от сотворения мира. На Руси принята византийская мировая эра, считающая годом сотворения мира 5508 г. до н. э. А вообще церковь датирует сотворение мира в диапазоне от 6984 по 3483 года до н.э.

Сейчас наиболее распространенной в мире является эра от Рождества Христова, высчитанная монахом Дионисием Малым как начавшаяся в 754 г. от основания Рима или в 281 г. до начала эры Диоклетиана. В России эта эра введена Петром Великим 1 января 1700 года.

В 1627 г. французский ученый Петавий предложил способ обратного счета, т.е. "до рождества Христова" или до н.э., этот счет стал широко применяться с к. XVIII в. При этом принято, что 1-й год до н.э. непосредственно примыкает к 1-му году н.э. Также принято, что число лет до н.э. возрастает по мере удаления в прошлое, но месяцы, числа в них и дни недели считаются точно также, как и в годах н.э.

Циклы (круги) временные. В эпоху средневековья также известен счет времени более крупными временными единицами, чем год. В "Пискаревском летописце" сказано: "Обновление кругом: небо обновляется за 100 лет, звезды за 50 лет, солнце за 28 лет, луна за 19 лет, море за 60 лет, воды за 7 лет, земля за 10 лет, ветра за 4 лета, а високост за 4 и индикт за 15 лет…, епакта за 12 лет, основание за 19 лет". Рассмотрим некоторые из перечисленных единиц:

Индикт – порядковый номер года внутри 15-летнего цикла (индиктикона) (от лат. "индико " - объявляю, назначаю). Появление индиктового счета связано с именем римского императора Октавиана Августа, установившим взимание налогов в таком порядке: в первое пятилетие – мед и железо, во второе – серебро, в третье – золото. По прошествии 3-х 5-летних циклов (люстров) повторялся тот же порядок в сборе налогов. В Византии индиктовый счет ввел император Константин Великий в 312 г., а с правления императора Юстениана (537 г.) датировка по индиктам стала в Византии обязательной. Исходной точкой индиктового счета является "сотворение мира".

Начало индикционного года не совпадало с началом церковного или гражданского года. Различается несколько вариантов начала индикта:

В Древней Руси счет времени индиктами заимствован из Византии (с началом индикта 1 сентября), и употреблялся вплоть до XVIII века.

Круг Луны . В V в. до н.э. афинский астроном Метон установил, что 19 солнечных лет содержат 235 полных лунных месяцев, через каждые 19 лет наблюдается повторение лунных фаз в одни и те же числа солнечного календаря. 19-летний цикл называется лунным или метоновым циклом , а порядковый номер года внутри этого цикла – кругом луны . Тогда же в Афинах вошло в обычай выставлять на всеобщее обозрение доски с обозначенным золотыми буквами числом лет, прошедших от начала текущего 19-летнего лунного цикла. Поэтому это число стали называть золотым.

Круг Солнца . Последовательность дней в году повторяется периодически через 28 лет. Этот временной промежуток в византийской и русской средневековой хронологии назывался солнечным кругом , а порядковое место года в его пределах – кругом солнца .

Круг солнца важен для определения дней недели. В древнерусских календарях (месяцесловах) каждому дню недели с начала до конца года, начиная с 1 марта, соответствовала одна из 7 букв славянской азбуки. Одна и та же буква в продолжение года соответствует одному и тому же дню. Вруцелето (воскресная буква), которая соответствует воскресенью данного года. После того, как определены вруцелето и круг луны года, по специальной таблице легко устанавливается пасха.

Великий индиктикон – так называется период в 532 г., так как фазы луны возвращаются к тем же числам месяцев через 19 лет, а дни недели, учитывая високосные годы, через 28 лет, т.о. 19 х 28 = 532 лет. Все элементы приходят в прежний порядок, и дни пасхи по юлианскому календарю повторяются совершенно точно.

Все эти тонкости учитываются при переводе дат, указанных в летописях, на современную систему летоисчисления, так как нередко события указываются не с точной датой, а по отношению к тому или иному церковному празднику, чаще всего пасхе. Поэтому необходимо ориентироваться в расчете церковных праздников.

История не в состоянии ответить на вопрос о том, когда люди научились измерять время. Очевидно, первым способам измерения должно было предшествовать развитие абстрактного представления о времени, возникновение потребности измерять его. Нет сомнения, что эти предпосылки появлялись в процессе первичных коллективных действий, в трудовых операциях, связанных с периодическими явлениями природы. Наконец, чтобы измерить время, человек уже должен был уметь считать.

Учет времени, так же как и возникновение счета, можно отнести к разряду конвергентных явлений, т. е. таких, которые возникали независимо друг от друга у разных народов под влиянием сходных условий и требований развивающихся обществ. Судя по совершенству первых календарных систем, появившихся у многих народов уже в период неолита, начальные стадии процесса счета времени следует относить к более ранним периодам. Косвенным подтверждением этому может служить наличие первичного счета в эпоху верхнего палеолита.

Первой единицей измерения времени были сутки любопытный счет дням в VI в. до н.э. у персов описывает Геродот. Царь Дарий, отправляясь в поход на скифов, оставил воинам, охранявшим переправу через Дунай, своеобразный календарь -- ремень с завязанными на нем узлами. Развязывая ежедневно по узлу, воины вели счет дням, прошедшим с начала похода. Оставшиеся узлы означали дни до планируемого возвращения царя. Разумеется, в эпоху Ахеменидов персам были знакомы и более совершенные системы счета времени, но для простых воинов пользование таким первобытным календарем было понятнееВолодомонов Н. Календарь: прошлое, настоящее, будущее. Стр. 99.

Очень рано возник и счет времени по чередованию фаз Луны. Но и оборот. Луны, лунный месяц, -- сравнительно небольшая мера времени. Потребности древней хронологии были удовлетворены с появлением в счете лунного и солнечного годов. Счет дней внутри года, разделенного на двенадцать приблизительно равных периодов (месяцев), позволял создавать простейшие приспособления: деревянные, костяные, керамические таблицы -- календари. У многих народов они сохранялись в быту вплоть до начала XX в., да и наши современные передвижные календарные таблицы восходят к этим простейшим приспособлениям. .

Наряду с портативными приспособлениями в древности создавали и монументальные календарные устройства, своеобразные каменные обсерватории, позволявшие сверять счет времени с астрономическими показателями. Таковы сооружения III тысячелетия до н. э. в Стоунхендже (Англия), каменный календарь близ г. Куско (Перу) и др.

В древности появились и первые способы измерения времени в пределах суток. Само восприятие времени в прошлом значительно отличалось от современного. Сегодня мы привыкли измерять время минутами и секундами, а средневековые часы имели на циферблате только часовую стрелку, минутная появилась в середине XVI в., а секундной еще не знали современники Пушкина.

Различные народы в разные эпохи делили сутки по-разному. Современная система деления их на 24 часа зародилась в Вавилоне, хотя официально ее ввел александрийский астроном Клавдий Птолемей, живший во II в. н.э.

Первые способы измерения времени в течение суток были связаны с Солнцем. Древнейшим и самым простым прибором, позволяющим измерить время по Солнцу, был гномон -- вертикальный столб. По длине отбрасываемой им тени можно было определить время суток. Первое упоминание гномона относится -кVI в. до н. э.

Дальнейшее развитие идеи измерения времени по Солнцу представляет скафис -- солнечные часы, указывающие время направлением тени, отбрасываемой на специальный циферблат вертикальной осью -- стрелкой. Первый скафис был построен жрецом Беросом из Вавилона в III в. до н. э. Усовершенствование скафиса привело к изобретению горизонтальных солнечных часов, в которых осью -- стрелкой служит ребро прямоугольного треугольника, ориентированного острым углом, равным широте места, где установлены часы, на юг.

У народов Азии с глубокой древности использовались песочные часы, где время измерялось количеством песка, пересыпающегося из одного сосуда в другой. Такие часы не связаны с Солнцем, они измеряют определенные небольшие промежутки времени, сосчитав которые можно установить время суток. Для отсчета коротких промежутков времени песочные часы используются в медицине и сейчас.

В Китае применялись так называемые огненные часы, где ход времени определялся равномерным сгоранием специальной свечи. Свечи с часовыми делениями знала и средневековая Европа, а на Руси короткие временные отрезки измеряли количеством сгоревших лучин.

В I тысячелетии до н.э. многие страны применяли водяные часы или "клепсидры". С использованием этих часов связаны сохранившиеся до наших дней латинские обороты речи, звучащие в русском языке как "не надо лить воду", или "с тех пор много воды утекло".

Все описанные системы не отличались точностью, были неудобны, но до определенного времени удовлетворяли общество. Однако с развитием производительных сил, с появлением новых задач возникла потребность в более совершенных способах измерения времени. Важным шагом в этом отношении был переход к механическим часам, первое упоминание о которых встречается в византийских источниках в 578 г. Широкое практическое использование механических (колесных) часов в Европе относится к XI--XII вв. Обычно их устанавливали на башнях ратуш, связывая механизм часов с устройством звона или боя. Недостатком колесных часов была их громоздкость и малая точность хода. В России первые колесные часы были установлены в Московском Кремле в 1404 г. Часы Спасской, башни Кремля установил в 1624 г. при царе Михаиле Федоровиче механик Галловей. В 1706 г. по приказу Петра I они были заменены голландскими курантами, которые действуют и ныне.

Замена в колесных часах приводного груза пружиной позволила создать в началеXVI в. первые портативные экземпляры. Наконец, в 1640 г. Галилей предложил конструкцию маятниковых часов, которые вошли в обиход после смерти ученого 1 .

Маятниковые часы, повысившие точность хода до нескольких секунд в сутки, стали важным орудием в руках ученых, помогли астрономам произвести расчеты, определившие форму и размеры Земли.

Изобретение в середине XVIII в. англичанином Д. Гарисоном хронометра позволило определять точное время не только на суше, но и на море, что очень важно для выяснения долготы местоположения корабля. В большинстве современных бытовых часов используется принцип хронометра.

В настоящее время кварцевые, молекулярные, атомные и другие системы сверхточных устройств используются в специальных научных целях. Современные астрономические часы могут обеспечить точность хода До 0,002 секунд в сутки. Ведутся работы и по дальнейшему усовершенствованию приборов, измеряющих время.

Повседневный распорядок жизни людей земного шара согласован с суточным ходом времени. При этом определение средних солнечных суток связано с конкретным местом наблюдения за кульминациями Солнца. Следовательно, среднее солнечное время имеет разное значение для разных меридианов Земли. Это обстоятельство рождает проблему так называемого местного времени. Поскольку в течение суток небесная сфера совершает полный оборот, а сутки состоят из 24 часов, то в угловых единицах можно вычислить 360°: 24 =15°, т.е. за час небесная сфера совершает поворот на 15°. Значит, два пункта на Земле, отстоящие друг от друга на 15° долготы, будут иметь разницу в местном времени на 1 час.

В 1878 г. канадец С. Флеминг предложил ввести так называемое поясное время. Вся поверхность земного шара условно подразделялась на 24 часовых пояса, ограниченных меридианами, проведенными с интервалом в 15°. Для каждого пояса (от 0 до 23-го) устанавливалось местное время, соответствующее его среднему меридиану. За нулевой принят пояс, средним меридианом которого является гринвичский. Восточнее нулевого лежит первый пояс, затем второй и т. д. Поясное время изменяется скачком на 1 час при переходе из одного пояса в смежный.

Поясное время было принято на Международном астрономическом конгрессе и введено в 1883 г. в Канаде и США, а затем и в европейских странах. В СССР поясное время (от 2 до 12 пояса) было введено постановлением СНК от 17 января 1924 г.

С 1 марта 1957 г. введены границы часовых поясов, следующие не строго по меридиану, а совпадающие с границами краев и областей.

Во многих странах из экономических соображений вводят поправки в поясное время, переводя часы вперед на 1 и более часов. В нашей стране декретом Совнаркома СССР от 16 июля 1930 г. в целях более рационального использования рабочего дня и экономии электроэнергии также было введено так называемое декретное время. Оно опережает поясное на 1 час. Следовательно, если в Гринвиче (нулевой пояс) воемя 20 часов, в Москве (второй пояс) время: 20 + 2=22 часа + 1 декретного времени = 23 часа.

С 1981 г. в дополнение к декретному времени на территории СССР введен ежегодный сезонный перевод стрелок часов (с 1 апреля по 1 октября) на 1 час вперед. Местное время в указанный весенне-летний период будет опережать истинное поясное на 2 часаЯнин В. Л. Хронология. Стр. 28.

С часовыми поясами связана и так называемая линия перемены дат. Новые сутки повсеместно измеряют с полуночи. Чтобы избежать путаницы в счете дней, международным соглашением установлено: меридиан с долготой в 180° (12 часов), разграничивающий западное и восточное полушария Земли, "считать линией перемены дат. На кораблях, пересекающих эту линию с запада на" восток, один и тот же день считают дважды, а на судах, идущих в обратном направлении, пропускают один календарный день.

Люди очень рано начали использовать астрономические явления для измерения времени. Намного позднее они поняли, что основные единицы такого измерения не могут быть установлены произвольно, так как зависят от определенных астрономических закономерностей.

Одной из первых единиц измерения времени, естественно, были сутки, т. е. то время, в течение которого Солнце, появившись на небосклоне, "обходит" Землю и вновь появляется в первоначальной -точке. Деление суток на две части -- дневную и ночную облегчало фиксацию этого отрезка времени. У разных народов время смены суток связывалось со сменой дня и ночи. Русское слово "сутки" происходит от древнего "сутыкать", т. е. соединять две частив целое, в данном случае соединять ночь и день, свет и тьму. В древности началом суток часто считался восход Солнца (культ Солнца), у мусульман-- заход Солнца (культ Луны), в наше время наиболее распространенной границей между сутками служит полночь, т. е. время, условно соответствующее нижней кульминации Солнца на данной территории.

Вращение Земли вокруг своей оси происходит равномерно, однако целый ряд причин затрудняют выбор критерия для точного определения суток. Поэтому существуют понятия: звездные сутки, истинные солнечные и средние солнечные сутки.

Звездные сутки определяются промежутком времени между двумя последовательными верхними кульминациями одной звезды. Их величина служит эталоном для измерения так называемого звездного времени, имеются соответственно и производные звездных суток (часы, минуты, секунды) и специальные звездные часы, без которых не обходится ни одна обсерватория в мире. Астрономии необходимо учитывать звездное время.

Обычный распорядок жизни тесно связан с другими, солнечными сутками, с солнечным временем. Солнечные сутки измеряются отрезком времени между последовательными верхними кульминациями Солнца. Продолжительность солнечных суток превышает звездные в среднем на 4 минуть Кроме того, солнечные сутки из-за неравномерности движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца имеют переменную величину. Пользоваться ими в быту неудобно. Поэтому за эталон приняты абстрактные средние солнечные сутки, определяемые расчетным равномерным движением воображаемой точки ("среднего Солнца") по небесному экватору вокруг Земли со средней скоростью движения истинного Солнца по эклиптике.

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями такого "среднего Солнца" называется средними солнечными сутками.

Все часы в повседневной жизни отрегулированы по среднему времени, среднее время лежит и в основе современных календарей. Среднее солнечное время, отсчитываемое от полуночи, называется гражданским временем.

В результате наклона эклиптики по отношению к плоскости небесного экватора и наклона оси вращения Земли по отношению к плоскости Земной орбиты продолжительность дня и ночи в течение года меняется. Только в период весеннего и осеннего равноденствий на всем земном шаре день равен ночи. В остальное время высота кульминаций Солнца ежедневно меняется, достигая для северного полушария максимума в период летнего солнцестояния и минимума в период зимнего солнцестояния.

Средние солнечные сутки, так же как и звездные, делятся на 24 часа, в каждом из которых по 60 минут, в минутах 60 секунд.

Более дробное деление суток впервые возникло в Древнем Вавилоне и основано на шестидесятиричной системе счетаВолодомонов Н. Календарь: прошлое, настоящее, будущее. Стр. 88.

Поскольку сутки -- сравнительно короткий промежуток времени, постепенно вырабатывались более крупные единицы его измерения. На первых порах счет велся с помощью пальцев. В результате этого появились такие единицы измерения времени, как десятидневки (декады) и двадцатидневки. Позднее утвердился счет, основанный на астрономических явлениях. За единицу измерения времени был принят промежуток между двумя одинаковыми фазами Луны. Так как легче всего было заметить появление после безлунных ночей узкого лунного серпа, этот момент было принято считать за начало нового месяца. Греки называли его неоменией, т. е. новолунием. Сутки, в течение которых наблюдался первый заход молодой Луны, считались началом календарного месяца у народов, ведущих счет по лунному календарю. Для хронологических расчетов важен промежуток времени, отделяющий истинное новолуние от неомении. В среднем он равен 36 часам.

Средняя продолжительность синодического месяца равна 29 дням, 12 часам, 44 минутам и 3 секундам. В практике построения календарей использовалась продолжительность в 29,5 суток, а набегавшая разница устранялась специальным введением дополнительных дней.

Месяцы солнечного календаря не связаны с фазами Луны, поэтому их продолжительность была произвольной (от 22 до 40 суток), но в среднем была близка (30--31 сутки) к продолжительности синодического месяца. Это обстоятельство до некоторой степени способствовало сохранению счета суток неделями. Семидневный отрезок времени (неделя) возник не только из-за почитания семерки богов, соответствовавших семи блуждающим небесным телам, но и потому, что семь суток составляли приблизительно четвертую часть лунного месяца.

Принятое в большинстве календарей количество месяцев в году (двенадцать) связано с двенадцатью зодиакальными созвездиями эклиптики. В названиях месяцев часто прослеживается их связь с определенными временами года, с более крупными единицами времени -- сезонами.

Третья основная единица измерения времени (год) была менее ощутима, особенно в землях, лежащих ближе к экватору, где нет большой разницы между сезонами. Величина солнечного года, т. е. промежутка времени, за которое Земля совершает оборот вокруг Солнца, была с достаточной точностью рассчитана в Древнем Египте, где сезонные изменения природы имели исключительное значение в хозяйственной жизни страны. "Необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию".

Постепенно была определена величина так называемого тропического года, т. е. промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Для современных расчетов используется продолжительность года в 365 суток, 5 часов, 48 минут и 46 секунд.

В некоторых календарях счет лет идет по лунным годам, связанным с определенным количеством лунных месяцев и не имеющим отношения к тропическому году.

В современной практике широко применяется деление года не только на месяцы, но и на полугодия (6 месяцев) и кварталы (3 месяца).

Попробуйте сходу дать точное определение: что такое время? Мысль вертится вокруг этого понятия, пытается ухватиться, но вот сформулировать однозначное определение сложно. Есть разные концепции и трактовки времени в философии, физике, метрологии.

В классической механике и теории относительности используются совершенно разные концепции времени. В первом случае время характеризует последовательность событий, происходящих в трехмерном пространстве. Во втором рассматривается еще и как четвертая координата.

Но обо всем по порядку. Давайте узнаем, как люди измеряли время, почему секунда - его мельчайшая принятая единица. Также определим понятие времени в физике, рассмотрим явления релятивистского и гравитационного замедления времени.

Что такое время?

Течение времени – совершенно естественное явление. Время идет, все вокруг меняется, происходят разные события. Именно поэтому о времени с точки зрения физики, в первую очередь, стоит говорить в контексте событий.

Если бы вокруг ничего не происходило, понятие времени не имело бы традиционного смысла. Другими словами, без событий времени не существует. Итак:

Время – мера того, как меняется окружающий мир. Время определяет длительность существования объектов, изменение их состояний и процессы, протекающие в них.

В системе СИ время измеряется в секундах и обозначается буквой t .

Как люди измеряли время?

Для измерения времени нужны какие-либо повторяющиеся с одинаковым периодом события. Например, смена дня и ночи. Солнце каждый день встает на востоке и садится на западе, а Луна каждый синодический месяц проходит весь цикл фаз освещенности солнцем - от тоненького серпа полумесяца до полнолуния.

Синодический месяц – время от одного новолуния до другого. За синодический месяц Луна совершает оборот вокруг Земли.

Древним людям ничего не оставалось, как привязать отсчет времени к движению небесных тел и событиям, связанным с ним. А именно – к смене дней, ночей и сезонов года.

В году 4 сезона и 12 месяцев. Именно столько раз за весну, лето, осень и зиму Луна меняет свои фазы.

По мере развития прогресса методы измерения времени совершенствовались, появились солнечные, водяные, песочные, огненные, механические, электронные и, наконец, молекулярные часы.

Часы FOCS 1 Часы FOCS 1 в Швейцарии измеряют время с погрешностью хода около одной секунды за 30 миллионов лет. Это очень точные часы, но через 30 миллионов лет их все же придется "подвести".

Почему в часе 60 минут, в минуте – 60 секунд, а в сутках – 24 часа?

Сразу оговоримся, что изложенное ниже во многом является личными предположениями автора, сделанными на основе исторических сведений. Если у наших читателей появятся уточнения или вопросы, мы будем рады видеть их в обсуждениях.

Древним народам нужна была какая-то основа, чтобы строить свои системы счисления. В Вавилоне за такую основу было взято число 60 .

Именно благодаря шестидесятеричной системе счисления, придуманной шумерами и позже распространившейся в Древнем Вавилоне, окружность содержит 360 градусов, градус – 60 минут, а минута – 60 секунд.

Год можно представить в виде окружности, содержащей 360 градусов. Возможно, число 360 в данном контексте взялось оттого, что в году 365 дней, и эту цифру просто округлили до 360 .

Когда-то самой короткой единицей измерения времени был час . Древние вавилоняне были сильными математиками и решили ввести меньшие единицы времени, используя свое любимое число 60 . Поэтому, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд.

Но почему день делится на 12 часов? За это нужно сказать спасибо древним египтянам и их двенадцатиричной системе. День и ночь делились на 12 раных частей, считаясь разными царствами бытия. Скорее всего, первоначально использование числа 12 связано с количеством оборотов Луны вокруг Земли за год.

Самая большая единица измерения времени

Самая большая единица измерения времени – кальпа . Кальпа является понятием из индуизма и буддизма. Она равняется примерно 4,32 миллиардам лет, что совпадает с возрастом Земли с точностью до 5% .

Как в голову древним индуистам пришли такие цифры? Ответа на этот вопрос мы не знаем, но вся система как будто говорит нам, что тогда люди знали о Вселенной немного больше, чем мы.

Кальпу в индуизме еще называют «днем Брахмы». День сменяется ночью, равной ему по продолжительности. 30 дней и ночей составляют месяц, а год состоит из 12 месяцев. Вся жизнь Брахмы – 100 лет, по прошествии которых мир погибает вместе с ним.

Если перевести сто лет Брахмы в наши традиционные годы, получится 311 триллионов и 40 миллиардов лет! Нынешнему Брахме 51 год.

Вывод: если все это правда, то беспокоится не стоит - Вселенная будет существовать еще долгое время.

Кальпа – самая большая единица измерения времени согласно книге рекордов Гиннеса.

Первые часы

Сначала было достаточно палочки, на которой каменным топором можно делать зарубки и тем самым отсчитывать прошедшие дни. Но это скорее был календарь, а не часы.

Первые и самые древние часы – солнечные. Их действие основано на изменении длины тени предметов по мере того, как солнце движется по небосводу. Такие часы представляли собой гномон – длинный шест, воткнутый в землю. Солнечные часы применялись в Древнем Египте и Китае. О них было доподлинно известно уже в 1200 году до нашей эры.

Затем появились водяные , песочные и огненные часы . Работа этих механизмов не была привязана к движению небесных светил. Долгое время водяные часы были главным инструментом для измерения времени.

Первые механические часы были изготовлены китайскими мастерами в 725 году нашей эры. Однако широкое распространение они получили относительно недавно.

В средневековой Европе механические часы устанавливались в башнях соборов и имели только одну стрелку – часовую. Карманные часы появились только в 1675 году (изобретение запатентовал Гюйгенс), а наручные – намного позже.

Первые наручные часы были исключительно женским аксессуаром. Они представляли собой богато украшенные изделия, точность хода которых отличалась огромными погрешностями. У уважающего себя мужчины не могло быть и мысли о том, чтобы носить наручные часы.

Современные часы

Сейчас механические или электронные часы есть у каждого. Они измеряют время с относительно небольшими погрешностями. Однако самыми точными часами в мире являются атомные часы. Их еще называют молекулярными или квантовыми.

Биг Бен - знаменитые башенные часы

Как мы помним, для определения единицы времени необходим какой-то периодический процесс. Когда-то самой короткой единицей был день. То есть единица измерения время была привязана к периодичности восхода и заката солнца. Потом минимальной единицей стал час, и так далее.

С 1967 года, согласно международной системе СИ , определение одной секунды привязано к периоду электромагнитного излучения, возникающего при переходе между сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия-133 . А именно: одна секунда равна 9 192 631 770 таким периодам.

Время в физике

На данный момент не существует определенной и единой концепции определения времени в физике.

В классической механике время считается непрерывной, априорной и ничем не определяемой характеристикой мира.

Для измерения времени используется какая-либо периодическая последовательность событий. В классической физике время инвариантно относительно любой системы отсчета. То есть во всех системах события происходят одновременно.

Как найти время в физике? Простейшая формула, определяющая связь между пройденным путем, скоростью и временем, известна каждому школьнику и имеет вид:

Это формула времени для равномерного и прямолинейного движения. Здесь t - время, S - пройденное расстояние, v - cкорость.

Но самое интересное начинается в релятивистской физике . Приведем цитату Стивена Хокинга, физика, написавшего краткую историю времени.

Нам приходится принять, что время не отделено полностью от пространства и не независимо от него, но вместе с ним образует единый объект, который называется пространством-временем

Также в релятивистской физике время перестает быть инвариантом и можно говорить об относительности времени. Другими словами, ход времени зависит от движения системы отсчета.

Это так называемое релятивистское замедление времени. Если часы находятся в неподвижной системе отсчета, то в движущемся теле все процессы происходят медленнее, чем в неподвижном. Именно поэтому космонавт, путешествующий в космосе на супер скоростном корабле, практически не постареет по сравнению со своим братом близнецом, оставшимся на Земле.

Помимо релятивистского существует гравитационное замедление времени. Что это такое? Гравитационное замедление времени – изменение хода часов в гравитационном поле. Чем сильнее поле гравитации, тем сильнее замедление.

Вспомним о том, что секунда – это время, за которое атом изотопа цезия совершает 9 192 631 770 квантовых переходов. В зависимости от того, где находится атом (на земле, в космосе, вдали от любого объекта или у черной дыры) секунда будет иметь разные значения.

Поэтому и время процессов, связанных с данной системой отсчета, будет отличаться. Так, для наблюдателя у горизонта событий Шварцшильдовской черной дыры время практически остановится, а для наблюдателя на Земле все произойдет почти мгновенно.

Людей всегда волновала тема путешествий во времени. Предлагаем вам посмотреть научно-популярный фильм на эту тему и напоминаем, что если у вас совершенно нет времени на учебные дела, наш студенческий сервис всегда поможет справится с актуальными задачами и проблемами.

В теории время представляет собой непрерывно изменяющуюся независимую переменную. Во всех процессах, связанных с движением, время играет роль определяющего параметра, так как записанное в виде выражения х=х(t) – означает, что процесс известен исследователю полностью во все моменты времени. Любое измерение времени означает установление равномерно следующих одна за другой меток, поддающихся счету. Расстояние между двумя такими метками во времени может быть выбрано в качестве единицы времени.

Введение равномерной шкалы времени основывалось на равномерной смене и неизменно вращении звезд и планет, периодической смене дня и ночи, циклической смене времен года и тд.

Точное значение единицы времени требовалось в физических исследованиях атомного ядра и элементарных частиц. Официально принятая единица времени установлена на базе методов атомной физики.

Исторически сложилось деление одной части (часа) на 60 минут, а затем уже в 15 веке, астрономы определяли секунду как 1/60 мин.

Время как физ. величина, измеряемая в процессах контроля или диагностирования, выступает либо в виде фиксируемого момента, соответствующего некоторому событию, либо в виде интервала времени между событиями.

Количественной оценкой в первом случае служит дата времени, а во втором – интервал времени. Естественной системой для измерения времени первоначально служил вращающийся Земной шар. В этой системе секунда определялась как 1/86400 части периода обращения Земли вокруг своей оси (среднесолнечных суток). Однако период вращения Земли вокруг своей оси изменяется по трем причинам:

1. За счет векового постепенного замедления (получено на основании данных по солнечным затмениям). Это привело к увеличению суток на 0,0023 с за каждые 100 лет.

2. За счет периодического (сезонного) изменения продолжительности суток (получено на основании данных по астрономическим измерениям, сопоставленных с астрономическими часами). Что приводит к неточности равной ∼ 0,001 с за год.

3. За счет непериодического (скачкообразного) изменения скорости вращения Земли (получено на основании данных о нерегулярности движения Луны, планет и Солнца). В этом случае ошибка составляет ∼ 0,0034 с.

Поэтому в 1956 г. был сделан переход от секунды, основанной на часах «Вращающаяся вокруг своей оси Земля» к секунде, основанной на часах «Земля, вращающаяся вокруг Солнца». В этой системе значение секунды равно 1/31556925,9747 тропического года.

Тропическим годом называют интервал времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Но в этом случае единица времени утрачивает воспроизводимость. В связи с чем, эталонную секунду привязали к продолжительности 1900 г.

Погрешность секунды в последнем случае стала меньше, т.к. она была привязана к году, величине более стабильной, чем сутки. Однако при практической реализации и в этом случае погрешности остаются значительными. Учитывая, что молекулы и атомы некоторых веществ в переменном электрическом поле возбуждаются и изменяют свое энергетическое состояние на резонансной частоте, свойственной только молекулам (атомам) данного вещества, в 1967 г. была принята новая единица измерения времени – атомная секунда. Атомная секунда это интервал времени, в течение которого совершается 1420405751,8 энергетических переходов в атоме водорода. Таким образом, в настоящее время параллельно существуют две системы измерения времени: астрономическая система измерения времени, и атомная система измерения времени, которые дополняют друг друга.

Под шкалой времени понимают непрерывную последовательность интервалов времени определенной длительности, отсчитываемую от начального момента. Шкалу времени можно воспроизвести, наблюдая за периодическим (хронометрическим) процессом протекающим непрерывно.

Мера времени это средство измерения времени, предназначенное для воспроизведения интервалов времени заданной длительности или заданных моментов времени.

К типичным временным величинам относятся период вращения, длительность периода колебания, период полураспада радиоактивного вещества, длительность импульса и др.

Секунда - единственная единица времени, с которой используются приставки СИ для образования дольных и (редко) кратных единиц. В настоящее время секунда определяется следующим образом: секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями (f = 4 и f = 3) основного состояния атома цезия-133 (1967 г.).

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).

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).

Приборы и устройства времени по функциональным свойствам разделяются на следующие группы:

а) измерители текущего времени, которые позволяют устанавливать час, минуту, сек;

б) измерители интервалов времени (секундомеры, реле времени и т.д.);

в) измерители временных физических характеристик (тахометры, счетчики оборотов);

с) программно-временные датчики интервалов времени (таймеры);

д) датчики равномерной скорости (стабилизаторы частоты вращения двигателей, часовые механизмы самопишущих приборов идр.).

При измерении времени, как правило, используются два основных принципа: принцип периодической хронометрии и принцип апериодической хронометрии.

Основные элементы любого измерителя времени это источник энергии, колебательная система (осциллятор), счетчик, выходное устройство. Процедура измерения времени сводится к счету строго периодической последовательности импульсов, формируемых с помощью колебаний осциллятора.