Так называют промежуток времени длиной в час. Методика изучения промежутков времени. Краткие результаты экспериментов “вне времени”
Рассмотрим вопрос об измерении длины стержня в покоящейся и движущейся системах отсчета. Если стержень неподвижен относительно наблюдателя, то измерить длину стержня можно простым совмещением масштаба с началом и концом стержня. Измеренную таким образом длину называют собственной длиной стержня и обозначают. Это и есть та длина, которую мы получаем при обычных измерениях какого-либо линейного размера тела на опыте.
Теперь представим себе, что наблюдатель неподвижен и находится в инерциальной системе S, а стержень, параллельный оси X этой системы, движется вдоль оси X со скоростью v. Как такой наблюдатель может измерить длину движущегося стержня l?
Обычный способ измерения длины здесь, очевидно, уже непригоден. Можно поступить так: покоящийся наблюдатель в какой-то момент времени по часам в своей системе отсчета S отмечает положения начала и конца стержня х1 и х2 (рис. 36.3), а затем измеряет расстояние между этими отметками l, которое и является длиной движущегося стержня в неподвижной системе отсчета.
Согласно теории относительности:
l = l 0 √(1 – v 2 /c 2). (36.1)
Таким образом, результаты измерения длины стержня Относительны и зависят от скорости его движения v относительно системы отсчета; длина всегда получается меньше собственной длины l 0 (множитель √(1 - v 2 /c 2) меньше едини цы), и чем больше скорость движения стержня относительно какой-либо системы отсчета, тем меньше его длина, измеренная в этой системё.
Однако если стержень повернуть на 90°, т. е. расположить перпендикулярно к оси X и к направлению движения, то длина стержня не изменится по сравнению с l 0 . Таким образом, при измерении размеров движущегося тела оказываются сокращенными размеры тела вдоль направления его движения.
Отметим еще, что этот эффект относителен. Так, если одна метровая линейка неподвижна в инерциальной системе S, а другая - в системе S’ и эти инерциальные системы движутся относительно друг друга со скоростью v, то для каждого из ‘двух наблюдателей, один из которых связан с системой S, а другой - с S’, укороченной будет казаться линейка, движущаяся относительно него.
Рассмотрим теперь вопрос об относительности промежутков времени. Мы уже убедились, что одинаковые идеальные часы в двух инерциальных системах отсчета, движущихся относительно друг друга, идут несинхронно.
Пусть один наблюдатель находится в движущемся вагоне и имеет часы, неподвижные относительно вагона. Связанную с вагоном систему отсчета будем называть S’. Другой наблюдатель и его часы пусть неподвижны относительно Земли, а поезд движется со скоростью v. Систему отсчета, связанную с Землей, будем называть S.
Предположим теперь, что в момент времени t` 1 (рис. 36.4, а) в вагоне зажглась лампочка (произошло определенное событие), а в момент времени t` 2 (рис. 36.4, б) лампочка погасла (произошло новое событие). Для наблюдателя в вагоне эти два события произошли в одной точке пространства (вагона), но в разные моменты времени t` 1 и t` 2 .
Интервал времени между двумя событиями для системы отсчета, в которой оба события произошли в одной точке пространства, называется интервалом собственного времени Т 0 . Таким образом, для наблюдателя в вагоне t` 2 - t` 1 =T 0 . Для наблюдателя на Земле оба эти события произошли в разных точках пространства и в разные моменты времени t 1 и t 2 по его часам. Действительно, лампочка зажглась в одном месте пространства, а погасла - в другом, так как пока она горела, вагон проехал некоторое расстояние относительно Земли. Для наблюдателя на Земле интервал времени между этими событиями будет t 2 -t 1 = T. В теории относительности доказывается, что
Т = T 0 /√(1 – v 2 /c 2). (36.2)
Из (36.2) видно, что Т 0 <Т, т. е. интервал собственного времени меньше. Таким образом, по измерениям, произведенным наблюдателями в разных системах, медленнее идут часы в той инерциальной системе, для которой события происходят в одной точке пространства.
Если наблюдатель находится на станции и следит за событиями, происходящими в движущемся вагоне, то, по его мнению, часы в вагоне идут медленнее его собственных, т. е. между двумя событиями в вагоне по его часам проходит больше времени, чем по часам в вагоне. Если же наблюдатель находится в движущемся вагоне и следит за событиями, происходящими на станции, то, по его мнению, часы на станции идут медленнее часов в вагоне, т. е. промежуток времени между двумя событиями на станции по его часам больше, чем по часам на станции. С точки зрения каждого наблюдателя, движущиеся относительно него часы замедляют свой ритм по сравнению с его часами.
Здесь отчетливо виден относительный характер интервалов времени, так как каждый из этих наблюдателей считает, что по сравнению с его часами отстают часы другого наблюдателя.
Зависимость интервалов времени от выбранной системы отсчета была обнаружена на опыте. Приведем такой пример. Земная атмосфера подвергается непрерывному воздействию космических лучей, состоящих из потока частиц, движущихся с очень высокой скоростью. При столкновении этих частиц в верхних слоях атмосферы с атомами атмосферного азота или кислорода образуются π-мезоны. Они нестабильны и существуют очень короткое время (время жизни очень мало).
Можно получать π-мезоны и искусственными методами с помощью больших ускорителей. В лабораториях было определено среднее время жизни этих π-мезонов, т. е. средний промежуток времени между их возникновением и распадом. Скорость движения этих искусственных π-мезонов невелика, много меньше с. Поэтому можно считать, что найденное на опыте время жизни Т 0 является собственным временем жизни π-мезона. Оно оказалось очень коротким , порядка сотых долей микросекунды! T 0 =2*10 -8 с. Следовательно, если π-мезон будет лететь даже со скоростью, близкой к скорости света, то за это время он успеет пролететь не больше 6 м, так как l=сT 0 =3*10 8 м/с*2*10 -8 c=6 м.
Но π-мезоны были обнаружены у поверхности Земли, т. е. они проникают сквозь атмосферу и достигают поверхности Земли, пролетев расстояние порядка 30 км, не распадаясь. Объясняется это замедлением времени: каждый π-мезон как бы несет свои собственные часы, по которым и определяется его собственное время жизни Т 0 однако для наблюдателя на Земле время жизни Т π-мезона оказывается гораздо более длительным в соответствии 6 формулой (36.2), поскольку скорость π-мезона действительно близка к скорости света.
Этот факт можно представить иначе для π-мезона, движущегося со скоростью, близкой к о, земные длины оказываются сильно сжатыми в направлении относительного движения π-мезона и Земли в соответствии с формулой (36.1). Другими словами, если брать в расчет собственное время жизни π-мезона Т 0 , то и земные расстояния надо измерять в системе отсчета , связанной с этим π-мезоном.
Этот пример наглядно показывает, что само по себе понятие «измерение» не означает ничего абсолютного и числа, обозначающие расстояние или время, не имеют абсолютного значения и имеют смысл только в определенной системе отсчета.
Основная единица измерения времени - звездные сутки. Это промежуток времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. При определении звездных суток вместо равномерного вращения Земли удобнее рассматривать равномерное вращение небесной сферы.
Звездными сутками называют промежуток времени между двумя одноименными последовательными кульминациями точки Овна (или какой-нибудь звезды) на одном и том же меридиане. За начало звездных суток принимают момент верхней кульминации точки Овна, т. е. момент, когда она проходит через полуденную часть меридиана наблюдателя.
Вследствие равномерного вращения небесной сферы точка Овна равномерно изменяет свой часовой угол на 360°. Поэтому звездное время можно выражать западным часовым углом точки Овна, т. е. S= f y/w.
Часовой угол точки Овна выражают в градусной и во временной мере. Для этой цели служат следующие соотношения: 24 ч ч = = 360°; 1 м =15° ; 1 м =15" ; 1 с =0/2 5 и наоборот: 360°=24 ч; 1° = (1/15) ч =4 M ; 1"=(1/15)*=4 c ; 0",1=0 c ,4.
Звездные сутки делят на еще более мелкие единицы. Звездный час равен 1/24 части звездных суток, звездная минута - 1/60 части звездного часа и звездная секунда - 1/60 части звездной минуты.
Следовательно, звездным временем называют количество звездных часов, минут и секунд, протекших от начала звездных суток до данного физического момента.
Звездным временем широко пользуются астрономы при наблюдениях в обсерваториях. Но это время неудобно для обыденной жизни человека, которая связана с суточным движением Солнца.
Суточным движением Солнца можно воспользоваться для счета времени в истинных солнечных сутках. Истинными солпечными сутками называют промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Солнца на одном и том же меридиане. За начало истинных солнечных суток принимают момент верхней кульминации истинного Солнца. Отсюда можно получить истинный час, минуту и секунду.
Большим недостатком солнечных суток является то, что их продолжительность в течение года непостоянна. Взамен истинных солнечных суток приняты средние солнечные сутки, которые одинаковы по величине и равны среднему за год значению истинных солнечных суток. Слово «солнечные» часто опускают и просто говорят - средние сутки.
Для введения понятия средних суток пользуются вспомогательной фиктивной точкой, равномерно движущейся по экватору и называемой средним экваториальным солнцем. Положение ее на небесной сфере предвычислено методами небесной механики.
Часовой угол среднего солнца изменяется равномерно, а следовательно, средние сутки одинаковы по величине в течение года. Имея представление о среднем солнце, можно дать другое определение средним суткам. Средними сутками называют промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями среднего солнца на одном и том же меридиане. За начало средних суток принимают момент нижней кульминации среднего солнца.
Средние сутки делят на 24 части - получают средний час. Средний час делят на 60, получают среднюю минуту и соответственно среднюю секунду. Таким образом, средним временем называют количество средних часов, минут и секунд, протекших от начала средних суток до данного физического момента. Среднее время измеряется западным часовым углом среднего солнца. Средние сутки длиннее звездных на 3 M 55 c ,9 средних единиц времени. Поэтому звездное время ежесуточно уходит вперед примерно на 4 мин. За один месяц звездное время по сравнению со средним уйдет на 2 ч и т. д. За год звездное время уйдет вперед на одни сутки. Следовательно, начало звездных суток в течение года будет приходиться на разное время средних суток.
В навигационных пособиях и литературе по астрономии часто встречается выражение «гражданское среднее время», или чаще «среднее (гражданское) время». Это объясняется следующим. До 1925 г. за начало средних суток принимали момент верхней кульминации среднего солнца, следовательно, среднее время от- считывалось от среднего полдня. Этим временем пользовались астрономы при наблюдениях, чтобы не делить ночь на две даты. В гражданской жизни пользовались тем же средним временем, но за начало средних суток принимали среднюю полночь. Такие средние сутки называли гражданскими средними сутками. Среднее время, отсчитываемое от полночи, называли гражданским средним временем.
В 1925 г. по Международному соглашению астрономы приняли для своих работ гражданское среднее время. Следовательно, понятие среднего времени, отсчитываемого от среднего полдня, утратило свое значение. Осталось только гражданское среднее время, которое упрощенно стали называть средним временем.
Если обозначим через Т - среднее (гражданское) время, а через -часовой угол среднего солнца, то Т=т+12 Ч.
Особо важное значение имеет связь между звездным временем, часовым углом какого-либо светила и его прямым восхождением. Эта связь называется основной формулой звездного времени и записывается так:
Очевидность основной формулы времени вытекает из рис. 86. В момент верхней кульминации t-0°. Тогда S - a. Для нижней кульминации 5 = 12 Ч -4+a.
Основная формула времени может служить для вычисления часового угла светила. В самом деле: г = S+360°-а; обозначим 360°- а=т. Тогда
Величину т называют звездным дополнением, она приведена в Морском Астрономическом Ежегоднике. Звездное время S вычисляют по заданному моменту.
Все полученные нами времена отсчитывались от произвольно избранного меридиана наблюдателя. Поэтому они называются местными временами. Итак, местным временем называется время на данном меридиане. Очевидно, в один и тот же физический момент местные времена различных меридианов не будут равны между собой. Это относится и к часовым углам. Часовые углы, отсчитываемые от произвольного меридиана наблюдателя, называют местными часовыми углами, последние не равны между собой.
Выясним соотношения между однородными местными временами и местными часовыми углами светил на разных меридианах.
Небесная сфера на рис. 87 спроектирована на плоскость экватора; QZrpPn Q"-меридиан наблюдателя, проходящий через Гринвич Zrp- зенит Гринвича.
Рассмотрим дополнительно еще две точки: одну - расположенную к востоку в долготе ЛoSt с зенитом Z1 а другую - к западу в долготе Лw с зенитом Z2. Нанесем точку Овна у, среднее солнце О и светило о.
Если исходить из определений времен и часовых углов, то
и
где S ГР, T ГР и t ГР - соответственно звездное время, среднее время и часовой угол светила на меридиане Гринвича; S 1 Т 1 и t 1 - звездное время, среднее время и часовой угол светила на меридиане, расположенном к востоку от Гринвича;
S 2 , Т 2 и t 2 - звездное время, среднее время и часовой угол светила на меридиане, расположенном к западу от Гринвича;
Л - долгота.
Рис. 86.
Рис. 87.
Времена и часовые углы, отнесенные к какому-либо меридиану, как сказано выше, называются местными временами и часовыми углами, тогда
Таким образом, однородные местные времена и местные часовые углы в двух каких-либо точках отличаются между собой на разность долгот между ними.
Для сравнения времен и часовых углов в один и тот же физический момент принят начальный (нулевой) меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию. Этот меридиан получил название гринвичского.
Времена и часовые углы, отнесенные к этому меридиану, называют гринвичскими временами и гринвичскими часовыми углами. Гринвичское среднее (гражданское) время называют всемирным (или мировым) временем.
В соотношениях между временами и часовыми углами важно помнить, что к востоку времена и западные часовые углы всегда больше, чем на Гринвиче. Эта особенность - следствие того, что восход, заход и кульминация небесных светил на меридианах, расположенных к востоку, происходят раньше, чем на гринвичском меридиане.
Таким образом, местное среднее время в различных точках земной поверхности будет неодинаково в один и тот же физический момент. Это приводит к большим неудобствам. Для устранения этого весь земной шар разбили по меридианам на 24 пояса. В каждом поясе принято одинаковое так называемое поясное время, равное местному среднему (гражданскому) времени центрального меридиана. Центральными меридианами являются меридианы 0; 15; 30; 45° и т. д. к востоку и западу. Границы поясов проходят в одну и другую сторону от центрального меридиана через 7°,5. Ширина каждого пояса равна 15°, а поэтому в один и тот же физический момент разность времен в двух соседних поясах равна 1 ч. Пояса нумеруются от 0 до 12 в восточную и западную стороны. Пояс, центральный меридиан которого проходит через Гринвич, принято считать нулевым поясом.
В действительности границы поясов проходят не строго по меридианам, в противном случае пришлось бы делить некоторые районы, области и даже города. Для устранения этого границы идут иногда по границам государств, республик, рек и т. д.
Таким образом, поясным временем называют местное, среднее (гражданское) время центрального меридиана пояса, принятое одинаковым для всего пояса. Поясное время обозначают ТП. Поясное время у нас введено в 1919 г. В 1957 г. вследствие изменения административных районов внесены некоторые изменения в ранее существовавшие пояса.
Связь между поясным ТП и всемирным временем (гринвичским) ТГР выражается следующей формулой:
Кроме того (см. формулу 69)
На основании последних двух выражений
После первой мировой войны в разных странах, в том числе и в СССР, стали переводить часовую стрелку на 1 ч или больше вперед или назад. Перевод делался на определенный срок, большей частью на лето и по правительственному распоряжению. Такое время стали называть декретным временем Т Д.
В Советском Союзе с 1930 г. по декрету Совнаркома стрелки часов всех поясов были переведены круглогодично на 1 ч вперед. Это было вызвано экономическими соображениями. Таким образом, декретное время на территории СССР отличается от гринвичского времени на номер пояса плюс 1 ч.
Судовая жизнь экипажа и счисление пути судна идут по судовым часам, которые показывают судовое время Т C . Судовым временем называют поясное время того часового пояса, по которому поставлены судовые часы; его записывают с точностью до 1 мин.
При переходе судна из одного пояса в другой стрелки судовых часов переводят на 1 ч вперед (если переход совершается в восточный пояс) или на 1 ч назад (если в западный пояс).
Если в один и тот же физический момент отойти от нулевого пояса и прийти к двенадцатому поясу с восточной и западной сторон, то мы заметим расхождение на одну календарную дату.
Меридиан 180° принято считать линией смены даты (демаркационная линия времени). Если суда пересекают эту линию в восточном направлении (т. е. идут курсами от 0 до 180°), то в первую полночь повторяют одну и ту же дату. Если суда пересекают ее в западном направлении (т. е. идут курсами от 180 до 360°), то в первую полночь опускают одну (последнюю) дату.
Демаркационная линия на преобладающей части своего протяжения совпадает с меридианом 180° и только местами уклоняется от него, огибая острова и мысы.
Для счисления больших промежутков времени служит календарь. Основной трудностью создания солнечного календаря является несоизмеримость тропического года (365, 2422 средних суток) целым количеством средних суток. В настоящее время в СССР и в основном во всех государствах пользуются григорианским календарем. Для уравнивания длины тропического и календарного (365, 25 средних суток) годов в григорианском календаре принято в каждые четыре года считать: три года простыми но 365 средних суток и один год високосным - по 366 средних суток.
Пример 36. 20 марта 1969г. Поясное время ТП = 04 Ч 27 М 17 С, 0; A=81°55",0 O st (5 Ч 27 М 40 С, 0 О st). Определить Т гр и Т М.
Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд. Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд. С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала.
Так почему же мы помним момент, но забываем о гхари, нуктемероне или о чем-то ещё более экзотическом?
1. Атом
Слово «атом» происходит от греческого термина, обозначающего «неделимое», и потому используется в физике для определения мельчайшей частицы вещества. Но в старину это понятие применялось по отношению к кратчайшему промежутку времени. Считалось, что минута насчитывает 376 атомов, продолжительность каждого из которых составляет менее, чем 1/6 секунды (или 0,15957 секунды, если быть точным).
2. Гхари
Какие только приборы и приспособления не изобретались в Средние века для измерения времени! Пока европейцы вовсю эксплуатировали песочные и солнечные часы, индийцы применяли клепсидры - гхари. В полусферической чаше, изготовленной из дерева или металла, проделывали несколько отверстий, после чего помещали ее в бассейн с водой. Жидкость, просачиваясь через прорези, медленно наполняла сосуд, пока от тяжести он полностью не погружался на дно. Весь процесс занимал около 24 минут, поэтому такой диапазон и был назван в честь прибора - гхари. В то время считалось, что день состоит из 60 гхари.
3. Люстр
Люстр - это период, длящийся 5 лет. Использование этого термина уходит корнями в античность: тогда люструм обозначал пятилетний отрезок времени, завершавший установление имущественного ценза римских граждан. Когда сумма налога была определена, отсчет подходил к концу, и торжественная процессия высыпала на улицы Вечного города. Церемония заканчивалась люстрацией (очищением) - пафосным жертвоприношением богам на Марсовом поле, совершавшимся ради благополучия граждан.
4. Майлвэй
Не все то золото, что блестит. Тогда как световой год, казалось бы, созданный для определения периода, измеряет дистанцию, mileway, путь длиной в милю, служит для отсчета времени. Хотя термин и звучит как единица измерения расстояния, в раннем Средневековье он обозначал отрезок продолжительностью 20 минут. Именно столько в среднем занимает у человека преодоление маршрута длиной в милю.
5. Нундин
Жители Древнего Рима трудились семь дней в неделю, не покладая рук. На восьмой день, впрочем, считавшийся у них девятым (римляне относили к диапазону и последний день предыдущего периода), они организовывали в городах огромные рынки - нундины. Базарный день получил название «novem» (в честь ноября - девятого месяца 10-месячного земледельческого «Года Ромула»), а временной промежуток между двумя ярмарками - нундин.
6. Нуктемерон
Нуктемерон, комбинация из двух греческих слов «nyks» (ночь) и «hemera» (день), является не более, чем альтернативным обозначением привычных нам суток. Все, что считается нуктемеронным, соответственно, длится менее 24 часов.
7. Пункт
В Средневековой Европе пункт, называемый также точкой, использовался для обозначения четверти часа.
8. Квадрант
А сосед пункта по эпохе, квадрант, определял четверть дня - период продолжительностью 6 часов.
9. Пятнадцать
После нормандского завоевания слово «Quinzieme», переводимое с французского как «пятнадцать», было заимствовано британцами для определения пошлины, пополнявшей казну государства на 15 пенсов с каждого заработанного в стране фунта. В начале 1400-х термин приобрел и религиозный контекст: его стали использовать для указания дня важного церковного праздника и двух полных недель, следующих за ним. Так «Quinzieme» превратился в 15-дневный период.
10. Скрупул
Слово «Scrupulus», в переводе с латыни обозначающее «маленький острый камушек», прежде служило аптечной единицей измерения веса, равной 1/24 унции (около 1,3 гр). В 17 веке скрупул, ставший условным обозначением небольшого объема, расширил свое значение. Он стал применяться для указания 1/60 части круга (минуты), 1/60 минуты (секунды) и 1/60 дня (24 минут). Сейчас, утратив свой былой смысл, скрупул трансформировался в скрупулезность - внимательность к мелочам.
И еще некоторые временные величины:
1 аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)
Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах. С помощью наиболее совершенных лазерных установок исследователи сумели получить световые импульсы длящиеся всего 250 аттосекунд. Но какими бы бесконечно малыми ни казались эти временные промежутки, они представляются целой вечностью по сравнению с так называемым временем Планка (около 10-43 секунды), по мнению современной науки, наикратчайшим из всех возможных временных отрезков.
1 фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)
Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.
1 пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)
Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.
1 наносекунда (миллиардная доля секунды)
Луч света, проходящий через безвоздушное пространство, за это время способен преодолеть расстояние всего в тридцать сантиметров. Микропроцессору в персональном компьютере потребуется от двух до четырех наносекунд, чтобы выполнить одну команду, к примеру, сложить два числа. Время существования К-мезона, еще одной редкой субатомной частицы, составляет 12 наносекунд.
1 микросекунда (миллионная доля секунды)
За это время луч света в вакууме покроет расстояние в 300 метров, длину примерно трех футбольных полей. Звуковая же волна на уровне моря способна за этот же промежуток времени преодолеть расстояние равное всего одной трети миллиметра. 23 микросекунды потребуется для того, чтобы взорвалась динамитная шашка, фитиль которой догорел до конца.
1 миллисекунда (тысячная доля секунды)
Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Всем нам знакомая муха взмахивает своими крылышками один раз в три миллисекунды. Пчела – один раз за пять миллисекунд. С каждым годом луна вращается вокруг Земли на две миллисекунды медленнее, так как ее орбита постепенно расширяется.
1/10 секунды
Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. Космический корабль Voyager 1, направляющийся за пределы солнечной системы, за это время удаляется от солнца на два километра. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.
1 секунда
Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится как раз это время. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.
1 минута
За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.
1 час
Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона – самый отдаленной планеты Солнечной системы – достигает Земли за пять часов двадцать минут.
1 сутки
Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.
1 год
Земля совершает один оборот вокруг солнца и поворачивается вокруг своей оси 365,26 раза, средний уровень мирового океана повышается на величину от 1 до 2,5 миллиметров, а в России проводятся 45 выборов федерального значения. Потребуется 4,3 года, чтобы свет от ближайшей звезды Proxima Centauri достиг Земли. Примерно столько же времени понадобится на то, чтобы поверхностные океанские течения обогнули земной шар.
1 столетие
За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.
1 миллион лет
Космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.
1 миллиард лет
Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.
Поскольку вселенная всего существует 12-14 миллиардов лет, единицы измерения времени, превышающие миллиард лет, используются достаточно редко. Однако ученые, специалисты по космологии, считают, что вселенная, возможно, будет продолжаться и после того, как погаснет последняя звезда (через сто триллионов лет) и испарится последняя черная дыра (через 10100 лет). Так что Вселенной предстоит еще пройти путь гораздо более длительный, чем она уже прошла.
А помните мы недавно с вами выяснили, что возможно
Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд. Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд. С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала.
Так почему же мы помним момент, но забываем о гхари, нуктемероне или о чем-то ещё более экзотическом?
1. Атом
Слово «атом» происходит от греческого термина, обозначающего «неделимое», и потому используется в физике для определения мельчайшей частицы вещества. Но в старину это понятие применялось по отношению к кратчайшему промежутку времени. Считалось, что минута насчитывает 376 атомов, продолжительность каждого из которых составляет менее, чем 1/6 секунды (или 0,15957 секунды, если быть точным).
2. Гхари
Какие только приборы и приспособления не изобретались в Средние века для измерения времени! Пока европейцы вовсю эксплуатировали песочные и солнечные часы, индийцы применяли клепсидры — гхари. В полусферической чаше, изготовленной из дерева или металла, проделывали несколько отверстий, после чего помещали ее в бассейн с водой. Жидкость, просачиваясь через прорези, медленно наполняла сосуд, пока от тяжести он полностью не погружался на дно. Весь процесс занимал около 24 минут, поэтому такой диапазон и был назван в честь прибора — гхари. В то время считалось, что день состоит из 60 гхари.
3. Люстр
Люстр — это период, длящийся 5 лет. Использование этого термина уходит корнями в античность: тогда люструм обозначал пятилетний отрезок времени, завершавший установление имущественного ценза римских граждан. Когда сумма налога была определена, отсчет подходил к концу, и торжественная процессия высыпала на улицы Вечного города. Церемония заканчивалась люстрацией (очищением) — пафосным жертвоприношением богам на Марсовом поле, совершавшимся ради благополучия граждан.
4. Майлвэй
Не все то золото, что блестит. Тогда как световой год, казалось бы, созданный для определения периода, измеряет дистанцию, mileway, путь длиной в милю, служит для отсчета времени. Хотя термин и звучит как единица измерения расстояния, в раннем Средневековье он обозначал отрезок продолжительностью 20 минут. Именно столько в среднем занимает у человека преодоление маршрута длиной в милю.
5. Нундин
Жители Древнего Рима трудились семь дней в неделю, не покладая рук. На восьмой день, впрочем, считавшийся у них девятым (римляне относили к диапазону и последний день предыдущего периода), они организовывали в городах огромные рынки — нундины. Базарный день получил название «novem» (в честь ноября — девятого месяца 10-месячного земледельческого «Года Ромула»), а временной промежуток между двумя ярмарками — нундин.
6. Нуктемерон
Нуктемерон, комбинация из двух греческих слов «nyks» (ночь) и «hemera» (день), является не более, чем альтернативным обозначением привычных нам суток. Все, что считается нуктемеронным, соответственно, длится менее 24 часов.
7. Пункт
В Средневековой Европе пункт, называемый также точкой, использовался для обозначения четверти часа.
8. Квадрант
А сосед пункта по эпохе, квадрант, определял четверть дня — период продолжительностью 6 часов.
9. Пятнадцать
После нормандского завоевания слово «Quinzieme», переводимое с французского как «пятнадцать», было заимствовано британцами для определения пошлины, пополнявшей казну государства на 15 пенсов с каждого заработанного в стране фунта. В начале 1400-х термин приобрел и религиозный контекст: его стали использовать для указания дня важного церковного праздника и двух полных недель, следующих за ним. Так «Quinzieme» превратился в 15-дневный период.
10. Скрупул
Слово «Scrupulus», в переводе с латыни обозначающее «маленький острый камушек», прежде служило аптечной единицей измерения веса, равной 1/24 унции (около 1,3 гр). В 17 веке скрупул, ставший условным обозначением небольшого объема, расширил свое значение. Он стал применяться для указания 1/60 части круга (минуты), 1/60 минуты (секунды) и 1/60 дня (24 минут). Сейчас, утратив свой былой смысл, скрупул трансформировался в скрупулезность — внимательность к мелочам.
И еще некоторые временные величины:
1 аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)
Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах. С помощью наиболее совершенных лазерных установок исследователи сумели получить световые импульсы длящиеся всего 250 аттосекунд. Но какими бы бесконечно малыми ни казались эти временные промежутки, они представляются целой вечностью по сравнению с так называемым временем Планка (около 10-43 секунды), по мнению современной науки, наикратчайшим из всех возможных временных отрезков.
1 фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)
Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.
1 пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)
Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.
1 наносекунда (миллиардная доля секунды)
Луч света, проходящий через безвоздушное пространство, за это время способен преодолеть расстояние всего в тридцать сантиметров. Микропроцессору в персональном компьютере потребуется от двух до четырех наносекунд, чтобы выполнить одну команду, к примеру, сложить два числа. Время существования К-мезона, еще одной редкой субатомной частицы, составляет 12 наносекунд.
1 микросекунда (миллионная доля секунды)
За это время луч света в вакууме покроет расстояние в 300 метров, длину примерно трех футбольных полей. Звуковая же волна на уровне моря способна за этот же промежуток времени преодолеть расстояние равное всего одной трети миллиметра. 23 микросекунды потребуется для того, чтобы взорвалась динамитная шашка, фитиль которой догорел до конца.
1 миллисекунда (тысячная доля секунды)
Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Всем нам знакомая муха взмахивает своими крылышками один раз в три миллисекунды. Пчела - один раз за пять миллисекунд. С каждым годом луна вращается вокруг Земли на две миллисекунды медленнее, так как ее орбита постепенно расширяется.
1/10 секунды
Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. Космический корабль Voyager 1, направляющийся за пределы солнечной системы, за это время удаляется от солнца на два километра. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.
1 секунда
Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится как раз это время. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.
1 минута
За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.
1 час
Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона - самый отдаленной планеты Солнечной системы - достигает Земли за пять часов двадцать минут.
1 сутки
Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.
1 год
Земля совершает один оборот вокруг солнца и поворачивается вокруг своей оси 365,26 раза, средний уровень мирового океана повышается на величину от 1 до 2,5 миллиметров, а в России проводятся 45 выборов федерального значения. Потребуется 4,3 года, чтобы свет от ближайшей звезды Proxima Centauri достиг Земли. Примерно столько же времени понадобится на то, чтобы поверхностные океанские течения обогнули земной шар.
1 столетие
За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра. Современные компакт-диски и CD к тому времени безнадежно устареют. Лишь один из каждых детенышей кенгуру может дожить до ста лет, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.
1 миллион лет
Космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.
1 миллиард лет
Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.
Поскольку вселенная всего существует 12-14 миллиардов лет, единицы измерения времени, превышающие миллиард лет, используются достаточно редко. Однако ученые, специалисты по космологии, считают, что вселенная, возможно, будет продолжаться и после того, как погаснет последняя звезда (через сто триллионов лет) и испарится последняя черная дыра (через 10100 лет). Так что Вселенной предстоит еще пройти путь гораздо более длительный, чем она уже прошла.
А помните мы недавно с вами выяснили, что возможно
