История на измерване на времето


Категория на документа: Физика


История на измерване на времето

Твърди се, че попитали Августин Блажени (354-430), най-великия мислител от ранните векове на Християнската църква, който съчетал религията на Новия завет с платоническата традиция на гръцката философия, какво е времето. Неговият отговор гласял: "Ако никой не ме пита, знам какво е, но когато реша да го обясня, вече не знам".

Трудно е да се даде точно определение за явлението време. То е измерение, величина, с която ние разделяме събитията, настъпващи в дадена физична среда. Времето е една от седемте фундаментални величини, които присъстват в Международната измервателна система SI, и било тема на много дебати сред философи, физици и дори неспециалисти. Всъщност то е доста особен обект. Не можем да го видим, не можем да го чуем, вкусим или помиришем. То е нещо, което подразбираме. За хората времето е нещо, което може да бъде измерено. Исак Нютон счита, че времето тече еднакво във Вселената. Но според създадената от Алберт Айнщайн теория за относителността, времето и пространството не са независими понятия, а различните страни на едно неделимо цяло пространство-време и времето зависи както от относителното движение на наблюдателя, така и от гравитационното поле.Измерването на времето започва още от древността с помощта на периодични, плавно повтарящи се природни явления - денят и нощта, породени от въртенето на Земята около оста си, и годишните сезони. Най-лесният начин за измерване на време е чрез наблюдение на височината на Слънцето над хоризонта. Ако Слънцето е високо, би трябвало да е около средата на деня, а когато е ниско, значи е след изгрев или преди залез. Този метод е добър, когато се използва за определяне на времето между изгрева и залеза, но не е добър за измерване на времето в средата на деня, тъй като височината на Слънцето варира, макар и бавно. Също така височината на Слънцето е различна през различните сезони. Малко по-труден начин за измерване на времето е наблюдението на посоката на Слънцето спрямо посоката юг.

За измерване на времето може да се говори в две ралични форми: математична абстракция за по-големи периоди от време, наречена календар и часовник, механизъм, който отброява конкретните по-малки периоди от време.

Календарът е система за отчитане на големи промеждутъци от време, основана на периодичното движение на небесните тела и най-вече Слънцето и на времето още преди повече от 12 000 години. Шумерската цивилицазия въвежда шестидесетичната система за отчитане на времето 360 дни (60х6) плюс още няколко, 60 секунди в една минута, 60 минути в един час и тн.Юлианският календар е въведен от римския император Юлий Цезар през 46 г. пр.н.е. При него месеците са по-дълги от лунния цикъл и затова той не е удобен за следене на лунните фази, за сметка на това много точно показва сезоните. Обикновените години имат 365 дена, а всяка четвърта година е високосна, което означава, че има 366 дни. Така продължителността на средната година е 365,25 дни.Египтяните са вярвали, че всяка сутрин Богиня Вселена ражда Бог Слънце и всяка вечер го изяжда. През лятото река Нил е наводнявала полята, а когато нивото на водата е спадало, е започвал сезонът на сеитбата. За да планират работата си на полето, египтяните изобретили 12-месечен календар, като всеки месец е бил разделен на 30 дни, или общо 360 дни в годината.Останалите 5 дни били оставени за празници и почивка. Седмицата е била изобретена от вавилонците, които са населявали днешен Ирак. Как точно седмицата е била разделена на 7 дни остава загадка. За съжаление земната тропическа година (времето, нужно за пълна обиколка на Земята около Слънцето) продължава малко по-малко от 365,25 дни (приблизително 365,242 дни) и така с течение на времето календарът постепенно се разминавал със сезоните. Поради тази причина през 1582 папа Григорий въвежда т. нар. Григориански календар, който през следващите столетия е приет за официален в повечето държави.

Желанието да се синхронизират действията ни спрямо времето се е появило у хората преди около шест хиляди години, когато номадите са започнали да строят цивилизации.Дотогава те деляли времето на ден и на нощ. Но в момента, в който хората са започнали да чувстват необходимостта да координират действията си за провеждане на обществени събития, те сметнали за необходимо да въведат система за измерване на времето.Някои хора мислят, че се самозаблуждаваме, когато мислим, че измерваме времето. Айнщайн е смятал, че разликата между миналото, настоящето и бъдещето е само устойчива илюзия.

Египтяните разработили първия слънчев часовник. Циферблатът му бил разделен на десет части. Когато часовникът показвал обяд, трябвало да се премести стрелката му на сто и осемдесет градуса, за да се измерва следобедното време.Този часовник не можел да работи при лошо време. Освен това времето, което показвал, не било точно, защото през различните сезони дните са били по-дълги или по-къси. Египтяните са били тези, които са разработили първия метод за определяне на времето и през нощта, като са изобретили първия астрономически инструмент меркхет през шестстотната година преди новата ера. Този инструмент представлявал опънат конец с тежест, който прилича на отвес.Египетските астрономи използвали два меркхета, ориентирани към Полярната звезда, за да определят небесния меридиан в нощното небе. Времето се отчитало на принципа на пресичане на този меридиан от звездите.

През тридесетата година от новата ера над тридесет вида различни часовници са били използвани в Гърция, Италия и Малайзия. Дори днес Слънцето е в основата на системата на хронометража. Създали сме часовите пояси на планетата ни, за да имитираме въртенето на Земята около Слънцето.Звездите се използвали не само за отбелязване на отминаването на часовете, но и отминаването на дните. Това измерване на въртенето на Земята се нарича звездно време. Когато определена въображаема точка сред звездите пресече небесния меридиан, това е звездната среда на деня.

Преди векове е бил изобретен и пясъчният часовник. Той е направен от две стъклени колби с тесен отвор между тях. Пясъкът попада постепенно от горната част в долната. Не винаги обаче изтичането на пясъка означава, че е изминал един час. Пясъчният часовник може да бъде направен така, че да измерва какъвто и да е отрязък от времето. Най-широка употреба намират в навигацията. Така например Фернандо Магелан използва 18 от тях на всеки кораб при околосветските си пътешествия (1522 г.). Ароматизирани пръчки и свещи са често използвани в църкви навсякъде по света за отчитане на времето. В манастирите в Европа по време на средновековието се използват водни и механични часовници. Голям напредък и значително подобрена прецизност бележат устройствата, изобретени от Галилео Галилей и особено Кристиан Хюйгенс, който измисля часовника с махало.

В Китай бил популярен и часовник във вид на свещ, която била разграфена на часове. В момента, в който свещта изгаряла до определено място, това отбелязвало изминаването на един час На китайците се приписва и изобретението на часовници с живак през Х век, последвано от изобретението на арабските инженери - часовник с вода, задвижван от тежести през ХІ в. В Европа по времето на Ренесанса, когато времето вече не е секуларизирано от църквата, се изработват механични часовници със зъбчато колело. В Европа в края на ХІV това устройство се превръща в най-популярното и следва бум на създаването на часовници, часовникови кули, изобретява се джобен часовник, а през ХVІІІ век вече се появява махалото.

Водният часовник, известен като клепсидра, бил сред първите, които нямали нужда от Слънцето и звездите, за да работят. Той работел на принципа на измерването на количеството вода, която капе от един контейнер в друг. Клепсидрата била изобретена в Египет, но бързо се разпространила в цял свят и била актуална до двадесети век. Един такъв е намерен в гроба на египетския фараон Аменхотеп I (1525-1504 пр.н.е.). Те могат да отчитат времето дори през нощта, но имат и недостатък, че изискват намесата на човек да регулира изтичането на водата. Древните гърци редовно са записвали всички астрономически наблюдения с възможно най-точно отчитане на времето. Арабските инженери правят няколко подобрения на водния часовник по време на средновековието.

За функционирането на света е необходимо някакво точно измерване на времето. И ако преди няколко века слънцето може да е вършело работа, сега вече не си уреждаме бизнес срещите "по залез слънце". Вече разчитаме на съвсем точно време.Днес най-точните устройства за измерване и отчитане на времето са атомните часовници, които могат да запазят точността си до секунда в продължение на милиони години. Те се използват за калибриране на други видове часовници и други видове устройства за отчитане на времето. Те се задвижват от най-различни механизми - гравитация, пружини, електричество и други и се регулират с различни устройства, едно от които е махалото. Глобална система за позициониране GPS определя не само положението, но скоростта и времето с точност до 1 наносекунда във всяка точка на земното кълбо и околоземна орбита в реално време. Това става благодарение на сложна система, която синхронизира различната информация. Всеки оперативен GPS спътник има на борда четири атомни часовника и извършва една пълна обиколка на своята орбита за 11 часа и 58 минути (половин звезден ден). GPS-спътниците излъчват сигнал на две носещи честоти.Целта на използването на две честоти е елиминирането на грешката, получена от закъснението на сигнала при преминаването му през йоносферата. На Земята има станции, разположени по целия свят, като главният контролен център е в Колорадо Спрингс - там се контролира работата на всеки спътник и се измерват параметрите на орбитите на спътниците и на отклонението на часовниците, прогнозират се параметрите на орбитите и се синхронизират атомните часовници. Времето, което се отчита по атомните часовници на сателитите, се влияе от ефекта на разтягане на времето, обоснован от теорията на относителността на Айнщайн. Ходът на часовника зависи както от разположението му в гравитационното поле (съгласно общата теория на относителността), така и от скоростта, с която той се движи (съгласно специалната теория на относителността). На височината, на която сателитите летят около Земята, влиянието на гравитацията е 6 пъти по-силно от това на скоростта.

??

??

??

??

1





Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
История на измерване на времето 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.