Защо разделяме деня на секунди, минути и часове

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 09:37

Концепцията за нуждата от разделяне на деня изглежда втора природа дори и на най-малкото дете, което пита: "това е време за закуска". Реалността е, въпреки че сме решили, че има нужда да се раздели време, действителният процес и начинът, по който го правим, се променят в продължение на хилядолетия. Жалната ирония е, че макар да знаем, че трябва да измерваме времето, никога не е имало консенсус кое време наистина е.

През цялата история имаше две основни мисли по това кое време е и дори много повече мнения за това как да го измерим. Първата концепция за времето е тази, за която повечето текущи физици са склонни да се абонират и че времето е основно измерение във Вселената. 4^тата в който другите три измерения на пространството (дължина ширина и височина) могат да се движат в последователност. Втората концепция за времето противоречи на идеята, че това е измерение, а по-скоро интелектуална концепция, която позволява на хората да следят и сравняват събитията. Този път не съществува сам по себе си, а е начин, по който представяме нещата.

Макар че много физици са склонни да гледат времето като измерение, предполагам, защото те се опитват да се придържат бързо към теориите на Айнщайн за космически време, предпочитам да го разглеждам като инструмент. Това е така, защото нашата вселена се променя непрекъснато. От един момент нататък той винаги е в движение. От електроните, движещи се около атомните ядра, до баскетболния играч, който се опитва да изстреля, преди да изтече играта, всичко в нашата вселена е в движение. За да можем да го разберем, се нуждаем от инструмент. Ако разглеждате Вселената като кола и време като много важен инструмент в инструментариум, можете да видите как времето няма да бъде измерение. Нуждаете се от инструменти, за да разглобявате кола и точно както е необходимо да разглобите и разберете всички вътрешни работи на този автомобил, така че е нужно достатъчно време, за да се отделите и да разберете промяната в нашата вселена от един момент до следващия. Но точно както гнездото никога няма да бъде част от колата, толкова много време никога няма да бъде част от вселената, просто необходимо средство за разбирането му.

Каквото и да е позицията ви по кое време всъщност е, една постоянна винаги е останала; как го измервате? В хронологията (Науката за измерване на времето) има две различни форми на измерване, календара и часовника. Календарът се използва за измерване на преминаването през дълги периоди от време, а часовникът се използва за отчитане на продължителността на времето и се консултира за периоди по-малко от един ден. Очевидно ще се съсредоточим върху периоди от по-малко от един ден, защото ако се включим в календарния дебат, неизбежно ще решим, че нашият свят приключва през 2012 г.!

Днес най-широко използваната цифрова система е базовата система 10 (десетична). Това изглежда целесъобразно, като имаме 10 пръста и пръстите на краката, така че след няколко бира мога да направя математика лесно, така че аз, след няколко бира. За съжаление за нас десетичните цивилизации преди Дюи никога не се опитваха да преброят овцете си пияни, или просто мразеха децата си, но всички сякаш използваха и други по-сложни системи като база 12 (двадесетичен) или основа 60 (секвенсеми)

Първото общество, приписващо разделянето на деня на по-малки части, беше египтяните. Разделиха един ден на дванадесет часови секции; нощ и ден. Часовникът, който използваха за измерване на времето, беше слънчевият часовник. Първите слънчеви часове бяха само залози в земята и знаехте колко е време по дължината и посоката на сянката на слънцето. Напредъкът в технологията, а именно барабан, поставен в земята, им позволява да измерват по-точно деня в 12 отделни части. (По дяволите дупчици система!) Смятало се, че едно обяснение за тази базова система е, че лесно може да стигнете до дванайсет, като броите палеца на четирите пръста с палеца си. (Очевидно те не са имали патрули на ДСИ за пияно камили, а древни ченгета, извършващи тестове за трезвост на терен, като хора се докоснаха до палците си, в противен случай те щяха да разберат, че този метод за броене не е добра идея!)

Недостатъкът на този ранен часовник беше, че през нощта нямаше реален начин да се измери времето. Египтяните, като нас, все още имаха нужда да измерват времето след мрака. В края на краищата, как иначе ще знаем кога баровете се затварят? Така че техните ранни астрономи наблюдават набор от 36 звезди, 18 от които свидетелстват за изминалото време след слънцето. Шест от тях ще бъдат използвани за отбелязване на 3 часа сумрак от двете страни на нощта, а дванадесет ще бъдат използвани за разделяне на тъмнината на 12 равни части. По-късно, някъде между 1550 и 1070 г. пр. Хр., Тази система е опростена, за да използва само набор от 24 звезди, от които 12 са били използвани за отбелязване на времето.

Имаше много други методи, в древни времена, за измерване на времето след залез слънце. Най-точно познатият часовник беше воден часовник, наречен "клишедра". Датиращи от около ок. 1400-1500 г. пр.н.е., това устройство е могло да маркира преминаването на времето през различните месеци, въпреки сезоните. Използвала се наклонена вътрешна повърхност, написана с люспи, която позволяваше намаляване на налягането на водата, докато водата изтичаше от отвора в дъното на съда.

Тъй като денят и нощта сега могат да бъдат разделени на 12 равни части, се роди концепцията за 24-часов ден. Интересното е, че едва около 150 г. пр.н.е. гръцкият астроном Хипрачус предложи идеята за фиксиран набор от време за всеки час. Той предложи разделянето на деня на 24 часа в часовете на равноденствие. За съжаление за броячите на боб, които отговарят за извънреден труд, повечето лениви продължиха да използват сезонно различни часове за няколко века. Едва около 14 години^тата когато механичните часовници бяха нещо обичайно, че определена дължина за един час стана широко приета.

Самият Хипарх и други астрономи използват астрономически техники, които са взели назаем от вавилонците, които са направили изчисления с помощта на базова система 60. Не е известно защо вавилонците, които го наследиха от шумерите, първоначално избраха да използват 60 като основа за изчислителна система. Изключително удобно е обаче да се изразяват фракции от време, като се използват 10, 12, 15, 20 и 30.

Идеята да се използва тази система от основи 60 като средство за разделяне на часа се ражда от идеята за разработване на географска система, която да маркира геометрията на Земята. Гръцкият астроном Ератостен, който е живял между 276-194 г. пр.н.е., е използвал тази сексуална система за разделяне на кръг на 60 части. Тези линии на географска ширина бяха хоризонтални и минаваха през известни места на Земята по онова време. По-късно Хипарх е проектирал надлъжни линии, обхващащи 360 градуса. Още по-късно астрономът Клавдий Птолемей разшири работата на Хипарх и раздели всяка от 360 градуса географска ширина и дължина на 60 равни части. Тези части бяха допълнително разделени на 60 по-малки части. Той нарече първото разделение "partes minutae primae", или първата минута. Подразделените по-малки части наречени "partes minutae secundae", или втората минута, която стана известна като втората.

Още веднъж тези измервателни техники бяха изгубени за широката общественост до около 16 години^тата век. Първите механични часовници ще разделят часа на половинки, квартали или трети. Не беше практично за лаещия да се нуждае от час, разделен на минути.

Напредъкът в технологиите и науката през вековете изискваше по-точна дефинирана стойност за измерване на секунда. Понастоящем в Международната система от единици (SI), втората е основната единица за времето. Това след това се умножава, за да получите минута, час, ден и т.н.

Първото точно измеримо средство за определяне на секунда дойде с настъпването на махалото. Този метод обикновено се използва като средство за отчитане на времето в ранните механични часовници. През 1956 г. второто е определено по отношение на периода на революция на Земята около Слънцето за определена епоха. Тъй като вече беше известно, че въртенето на Земята по оста не е достатъчно уеднаквен стандарт за измерване, втората се дефинира като; "Фракцията 1 / 31,556,925.9747 от тропическата година за 1900 януари 0 при 12 часа ефемерийско време."

С развитието на атомния часовник бе решено, че е по-практично и точно да се използват като средство за определяне на втори, а не на революцията на Земята около Слънцето. Използвайки метод за измерване на честоти, основан на получените сигнали от радиостанцията, учените са успели да определят, че вторият от ефермизираното време е бил 9 192 631 770 ± 20 цикъла от избраната цезиева честота. Така че през 1967 г. Тринадесетата генерална конференция по теглилки и мерки определя второто от атомното време в Международната система от единици; "Продължителността на 9,192,631,770 периода на радиация, съответстваща на прехода между двете хиперфини нива на основното състояние на азотния цезий-133."

За съжаление, за лаещите, учен с постоянната им нужда да бъдат правилни и абсолютно точни, е установено, че въздействието на гравитационните сили предизвиква втората разлика в зависимост от надморската височина, на която е била измерена. Единна втора е създадена през 1977 г., като коригира изхода на всеки атомен часовник, за да означава нивото на морското равнище. Това, обаче, удължи втория с около 1 × 10^−10. Тази корекция беше приложена в началото на 1977 г.

Днес има атомни часовници, които работят в няколко различни честотни и оптични области. Докато най-съвременните атомни часовници с цезиев фонтан изглеждат най-широко точни, оптичните часовници стават все по-конкурентни в изпълнението си срещу техните микровълнови колеги.

Това, което изглежда да остане вярно, е, че тъй като технологията става все по-напреднала, необходимостта от по-точно измерване на времето ще продължи да се развива. Това, което остава вярно за повечето от нас обаче, е, че можем да използваме лекото математическо гето и просто знаем, че има 60 секунди в минута, 60 минути в час и 24 часа на ден!

Бонусни факти:

• Тъй като вторият се основава на броя пъти, през които азотният цезий премине между двата хиперфини нива на своето основно състояние в сравнение с ефимерното време и факта, че земното въртене се забавя, е необходимо да се добавят периодични "скокове" атомната времева скала, за да запазим двете в рамките на една секунда една от друга.
• От 1972 до 2006 г. са добавени 23 секунди, вариращи от един на всеки 6 месеца до 1 на всеки 7 години.
• Международната служба за въртене и референтни системи за наземно използване (IERS) е организацията, която следи разликата в двата периода и призовава за вмъкване или премахване на секунди, когато е необходимо.
• Въпреки че не е стандарт, определен от Международната система от единици, часът е единица, приета за използване със SI, представена със символа ч.
• В астрономията, юлийската година е единица време, определена като 365.25 дни от 86400 SI секунди всяка.
• Обаче луната се използва за изчисляване на времето още през 10 000-28 000 г. пр. Хр. Лунните календари са сред първите, които се появяват, или 12 или 13 лунни месеца (346 или 364 дни). Lunisolar календарите често имат тринайсет месеца добавени до няколко години, за да компенсират разликата между една пълна година (сега известна като около 365,24 дни) и година от само дванадесет лунни месеца. Числените дванайсет и тринадесет дойдоха да заемат видно място в много култури, поне частично поради тази връзка от месеци до години.