В современных единицах измерения времени за основу берутся периоды обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также периоды обращения Луны вокруг Земли.

Это обусловлено как историческими, так и практическими соображениями, т.к. людям необходимо согласовывать свою деятельность со сменой дня и ночи или сезонов.

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (или день ), отсчитываемые по минимальным полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь). В результате деления суток на меньшие временные интервалы одинаковой длины возникли часы , минуты и секунды . Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов . Каждый час делили на 60 минут . Каждую минуту - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд ; в сутках 24 часа = 1440 минут = 86 400 секунд .

Секунда стала основной единицей измерения времени в Международной системе единиц (СИ) и системе СГС.

Существует две системы указания времени суток:

Французская - не учитывается разделение суток на два интервала по 12 часов (день и ночь), а считается, что сутки напрямую делятся на 24 часа. Номер часа может быть от 0 до 23 включительно.

Английская - это разделение учитывается. Часы указывают с момента начала текущих полусуток, а после цифр пишут буквенный индекс половины суток. Первую половину суток (ночь, утро) обозначают AM, вторую (день, вечер) - PM от лат. Ante Meridiem/Post Meridiem (до полудня/после полудня). Номер часа в 12‑часовых системах в разных традициях записывается по-разному: от 0 до 11 либо 12.

За начало отсчёта времени принята полночь. Таким образом, полночь во французской системе - это 00:00, а в английской - 12:00 AM. Полдень - 12:00 (12:00 PM). Момент времени по прошествии 19 часов и ещё 14 минут с полуночи - 19:14 (в английской системе 7:14 PM).

На циферблатах большинства современных часов (со стрелками) используется именно английская система. Однако выпускаются и такие стрелочные часы, где используется французская 24-часовая система. Такие часы находят применение в тех областях, где судить о дне и ночи затруднительно (например, на подводных лодках или за Полярным кругом, где существует полярная ночь и полярный день).

Длительность средних солнечных суток - величина непостоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Солнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток. Поэтому от определения «час - 1/24 суток; минута - 1/60 часа; секунда - 1/60 минуты» перешли к определению секунды в качестве основной единицы, основанной на периодическом внутриатомном процессе, не связанном с какими-либо движениями небесных тел (на неё иногда ссылаются как на секунду СИ или «атомную секунду», когда по контексту её можно спутать с секундой, определённой из астрономических наблюдений).

Время - это непрерывная величина, используемая для указания последовательности событий в прошлом, настоящем и будущем. Время также используется для определения интервала между событиями и для количественного сравнения процессов, происходящих с разными скоростями или частотами. Для измерения времени используется какая-либо периодическая последовательность событий, которая признается эталоном некоторого промежутка времени.

Единицей времени в Международной системе единиц (СИ) является секунда (с), которая определяется как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями квантового состояния атома цезия-133 в покое при 0 К. Это определение было принято в 1967 году (уточнение относительно температуры и состояния покоя появилось в 1997 году).

Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится одну секунду. 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.

Миллисекунда (мс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (тысячная доля секунды ).

Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Муха взмахивает 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.

Микросекунда (мкс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (миллионная доля секунды ).

Пример: вспышка с воздушным зазором для съемки быстротечных событий способна выдать световой импульс длительностью короче одной микросекунды. Она используется для съемки объектов, движущихся с очень большой скоростью (пули, взрывающиеся воздушные шары).

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.

Наносекунда (нс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (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.

Пикосекунда (пс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна тысячная миллиардной доли секунды ).

За одну пикосекунду свет в вакууме проходит приблизительно 0,3 мм. 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.

Фемтосекунда (фс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна миллионная миллиардной доли секунды ).

Импульсные титан-сапфировые лазеры способны генерировать сверхкороткие импульсы длительностью всего 10 фемтосекунд. За это время свет проходит всего 3 микрометра. Это расстояние сравнимо с размером красных кровяных телец (6–8 мкм). 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.

Аттосекунда (ас) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна миллиардная миллиардной доли секунды ).

За одну аттосекунду свет проходит расстояние, равное диаметру трех атомов водорода. 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.

Минута (мин) - внесистемная единица измерения времени. Минута равна 1/60 часа или 60 секундам.

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.

Час (ч) - внесистемная единица измерения времени. Час равен 60 минутам или 3600 секундам.

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.

Сутки (сут) - внесистемная единица измерения времени, равная 24 часам. Обычно под сутками подразумевается солнечные сутки, то есть промежуток времени, за который Земля совершает один поворот вокруг своей оси относительно центра Солнца. Сутки состоят из дня, вечера, ночи и утра.

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.

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).

Неделя - внесистемная единица измерения времени. Обычно неделя равна семи дням. Неделя - стандартный период времени, используемый в большинстве стран мира для организации циклов рабочих дней и дней отдыха.

Месяц - внесистемная единица измерения времени, связанная с обращением Луны вокруг Земли.

Синодический месяц (от др.-греч. σύνοδος «соединение, сближение [с Солнцем]») - промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны (например, новолуниями). Синодический месяц - это период фаз Луны, так как вид Луны зависит от положения Луны относительно Солнца для наблюдателя, находящегося на Земле. Синодический месяц используется при расчете времени солнечных затмений.

В наиболее распространённом григорианском, а также в юлианском календаре за основу принят год равный 365 суткам. Так как тропический год не равен целому количеству солнечных суток(365,2422), для синхронизации календарных времён года с астрономическими в календаре используется високосные года, продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (от 28 до 31 дня). Обычно, на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.

В еврейском календаре основой является лунный синодический месяц и тропический год, при этом год может содержать 12 или 13 лунных месяцев. В длительной перспективе одни и те же месяцы календаря приходятся на примерно одно и то же время.

В исламском календаре основой является лунный синодический месяц, а год содержит всегда строго 12 лунных месяцев, то есть около 354 дней, что на 11 дней меньше тропического года. Благодаря этому начало года и все мусульманские праздники каждый год смещаются относительно климатических времён года и равноденствий.

Год (г) - внесистемная единица измерения времени, равная периоду обращения Земли вокруг Солнца. В астрономии юлианский год - это единица времени, определяемая как 365,25 дней по 86400 секунд каждый.

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. 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.

Юлианский год (a) - единица измерения времени, определяемая в астрономии как 365,25 юлианского дня по 86 400 секунд каждый. Это средняя продолжительность года в юлианском календаре, использовавшемся в Европе в античности и средневековье.

Високосный год - год в юлианском и григорианском календарях, продолжительность которого равна 366 дням. То есть, этот год содержит на одни сутки больше дней, чем в обычном, невисокосном году.

Тропический год , известный также как солнечный год - отрезок времени, за который солнце завершает один цикл смены времён года, как это видно с Земли.

Сидерический период, также сидерический год (лат. sidus - звезда) - промежуток времени, в течение которого Земля совершает вокруг Солнца полный оборот относительно звёзд. В полдень 1 января 2000 сидерический год был равен 365,25636 дня. Это приблизительно на 20 минут дольше, чем длительность среднего тропического года в тот же день.

Сидерический день - промежуток времени, в течение которого Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси относительно точки весеннего равноденствия. Сидерический день для Земли равен 23 часам 56 минутам 4,09 секундам.

Звёздное время, также сидерическое время - время, измеряемое относительно звезд, в отличие от времени, измеряемого относительно Солнца (солнечного времени). Звёздное время используется астрономами, чтобы определить, куда надо направить телескоп, чтобы увидеть нужный объект.

Фортнайт - единица измерения времени равная двум неделям, то есть 14 суткам (или точнее 14 ночам). Единица широко используется в Великобритании и некоторых странах Содружества, но редко в Северной Америке. В канадской и американской системах оплаты труда для описания соответствующего периода выплаты заработной платы используют термин «раз в две недели».

Десятилетие - период времени, включающий десять лет.

Век, столетие - внесистемная единица времени, равная 100 последовательным годам.

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.

Тысячелетие (также миллениум) - внесистемная единица измерения времени, равная 1000 годам.

Мегагод (обозначение Myr) - кратная году единица измерения времени, равная миллиону (1 000 000 = 10 6) лет.

Гигагод (обозначение Gyr) - аналогичная единица, равная миллиарду (1 000 000 000 = 10 9) лет. Применяется преимущественно в космологии, а также в геологии и в науках, связанных с изучением истории Земли. Так, например, возраст Вселенной оценивается в 13,72±0,12 тысяч мегалет или, что то же самое, в 13,72±0,12 гигалет.

За 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.

Планковское время (tP) - единица времени в планковской системе единиц. Физический смысл этой величины - время, за которое частица, двигаясь со скоростью света, преодолеет планковскую длину, равную 1,616199(97)·10⁻³⁵ метра.

В астрономии и в ряде других областей наряду с секундой СИ применяется эфемеридная секунда , определение которой основано на астрономических наблюдениях. Считая, что в тропическом году 365,242 198 781 25 суток, а сутки полагая постоянной длительности (т. н. эфемеридное исчисление), получают, что в году 31 556 925,9747 секунд. Тогда полагают, что секунда - это 1/31 556 925,9747 часть тропического года. Вековое изменение продолжительности тропического года заставляет привязывать это определение к определённой эпохе; так, данное определение относится к тропическому году в момент 1900,0.

Иногда встречается единица терция , равная 1/60 секунды.

Единица декада , в зависимости от контекста, может относиться к 10 дням или (реже) к 10 годам.

Индикт (индиктион ), использовавшийся в Римской империи (со времён Диоклетиана), позже в Византии, древней Болгарии и Древней Руси, равен 15 годам.

Олимпиада в античности использовалась как единица измерения времени и была равна 4 годам.

Сарос - период повторения затмений, равный 18 годам 11⅓ дням и известный ещё древним вавилонянам. Саросом назывался также календарный период в 3600 лет; меньшие периоды носили названия нерос (600 лет) и соссос (60 лет).

На сегодняшний день самый маленький экспериментально наблюдаемый промежуток времени составляет порядка аттосекунды (10 −18 с), что соответствует 10 26 планковским временам. По аналогии с планковской длиной, интервал времени меньший планковского времени невозможно измерить.

В индуизме «день Брахмы» - кальпа - равен 4,32 млрд. лет. Эта единица вошла в Книгу рекордов Гиннеса как самая большая единица измерения времени.

Метр, секунда и килограмм - самые известные единицы измерения системы СИ. И каждый школьник знает, что расстояние измеряют в метрах, время - в секундах, а массу - в килограммах

Метр, секунда и килограмм - самые известные единицы измерения системы СИ. И каждый школьник знает, что расстояние измеряют в метрах, время – в секундах, а массу – в килограммах. Но школьная программа почему-то умалчивает об истории их появления на свет. Действительно – откуда же взялись эти единицы измерения? И почему именно они?

“Ты из одной
Десятку строй,
А двойку скрой,
О ней не вой.
Дай тройке ход,
Чтоб стала чёт,
И ты богач.
Четвёрку спрячь,
О ней не плачь,
А пять и шесть
С семёркой свесть,
И до восьми
Их подыми.
Девятка – кон,
Десятку – вон.
Вот ведьмина
таблица умноженья”
Гёте “Фауст”

Много шума из одного метра

“Смерть аристократам!”, “Да здравствует нация!” и “Предателей на фонарные столбы!” – такие лозунги раздавались по всей Франции, когда в 1792 г. двум астрономам Жан Батисту Деламбру и Пьеру Франсуа Мешену Национальным собранием было поручено “измерить Землю”. Выражаясь научным языком, они должны были произвести полевые работы по измерению Парижского меридиана, т.е. конкретного меридиана, который между испанской Барселоной на юге и французским Дюнкирхеном на севере точно проходит через Париж. Рассчитывая справиться с этим геркулесовым заданием за несколько месяцев, в худшем случае за год, астрономы не приняли во внимание всей смуты и эксцессов революции, жертвами которой они сами чуть не пали по подозрению в шпионаже, и потому на решение этой задачи в конечном итоге у них ушло 6 лет.

Идея была в следующем: определить расстояние от экватора до северного полюса, т.е. рассчитать четверть земного меридиана, измерив только удаленность Барселоны от Дюнкирхена. Для этого Деламбр и Мешен должны были сначала установить географические широты Барселоны и Дюнкирхена, что не составляло для них особого труда. А затем, зная, что разница широт между этими населенными пунктами составляет угол в 9°40′, а четверть меридиана соответственно 90°, путём элементарной пропорции рассчитать расстояние от экватора до северного полюса. И вот одну десятимиллионную часть (1/10000000 = 1/10 7) этого меридианного квадранта по поверхности земного эллипсоида на долготе Парижа решено было принять за эталон длины для всех времён и народов. Быстро сказка сказывается, да долго дело делается. Ведь прежде чем приступить к этим нехитрым подсчётам, необходимо было измерить беспрерывную цепь воображаемых треугольников на пути Барселона – Дюнкирхен, длины сторон которых вычислялись из измеренных углов.

Причём каждое из 1800 рутинных измерений углов должно было повторяться максимально возможное число раз для уменьшения статистической ошибки.

Трудоёмкость этого предприятия была колоссальной, а опасности подстерегали на каждом шагу, и, откровенно говоря, непонятно, почему бы не найти более простое решение для нахождения стандартной меры длины? Почему бы не взять расстояние между двумя гильотинами на площади Согласия, поделить его на 10 и таким образом установить меру длины? Или взять какой-либо предмет, законсервировать и его размеры принять за эталон? Но слишком рациональны были времена: эталон не должен был нести на себе позорное пятно произвола – его и так было слишком много. Эталон должен обладать универсальным свойством, обобщённой значимостью и не иметь ничего общего с нездоровыми анатомическими особенностями каких-либо королей и правителей. Нужно было одним разом распрощаться со всеми этими аршинами и футами, саженями и дюймами, рутами и ярдами.

И вот 19-го Брюмера VIII года (по грегорианскому календарю 10 декабря 1799 г.) титанический труд двух учёных привёл к предварительному официальному результату – из платины был отлит первый прототип эталона метра. Родился метр, а вместе с ним и метрическая система, в которой метр является также единицей измерения площади и объёма, а единица массы привязана к метру, т.к. определение килограмма основано на массе 1 дм3 воды. Всё это делилось и множилось при помощи цифры 10: в одном метре 100 сантиметров, в одном сантиметре 10 миллиметров и т.д. Причём интересно отметить, что десятичная система счисления предположительно связана с количеством пальцев рук у человека.

Во время правления Наполеона метрическая система распространилась по всей Европе. В 1918 г. она была введена в России. Только в Великобритании, которая не была завоёвана Наполеоном, остались традиционные меры длины: дюйм, фут и ярд. В 1889 г. был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон тоже изготовлен из сплава платины и иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы “X”. Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины. Этот эталон всё ещё хранится в Международном бюро мер и весов (в г. Севр близ Парижа), хотя больше по своему первоначальному назначению не используется.

Мера длины, которую Деламбр и Мешен “вырвали” у Земли, была, выражаясь современным языком, high-tech-достижением, полученным с помощью лучших на тот момент измерительных инструментов. И действительно, если сравнить современные данные о расстоянии от Барселоны до Дюнкирхена с результатом, полученным астрономами 2 века назад, то разница составит всего лишь 2 км. Загвоздка заключается в том, что Земля не представляет собой идеального шара, каждый меридиан отличается от своего соседа, и не было учтено полюсное сжатие. Поэтому надо признать, что метр был и есть не одна десятимиллионная часть четверти земного меридиана, а всего лишь длина платинового стержня, хранящегося в Париже. Такого результата можно было достичь и меньшей кровью, как уже отмечалось, но тогда это был бы не продукт “универсального мышления”, а Деламбр и Мешен не вошли бы в историю.

Справедливости ради стоит отметить, что первоначально, 8 мая 1790 г., Национальное собрание Франции собиралось определить метр как длину маятника с полупериодом качания на широте 45° равным 1 c (в современных единицах эта длина равна примерно 0,981 м). У этого метода есть одно существенное преимущество – каждый человек с более или менее точными часами мог бы в любое время определить единицу длины.

Однако, поскольку маятниковый эталон недостаточно воспроизводим (ускорение свободного падения зависит от широты), Французская академия наук предложила Национальному собранию определить метр через длину меридиана.

Хотя если бы в каком-либо фиксированном географическом месте поставить эталонный маятник, то этот метод ничем не уступал бы методу измерения меридиана. В этом случае история метрологии была бы другой: определение метра было бы привязано ко времени, а точнее – к секунде. Так что же такое секунда?

Не думай о секунде свысока

Как известно, время уравновешенно и неумолимо движется вперед, не поддаваясь никакому воздействию, а тем более влиянию со стороны человечества.

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят “день”), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. В результате деления суток на меньшие интервалы возникли часы, минуты и секунды. Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления, которой придерживались древние.

Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно “день” и “ночь”). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту – на 60 секунд.

Для измерения более длительных интервалов времени используются единицы измерения “год”, “месяц” и “неделя”, состоящие из целого числа суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365 суток), месяц – периоду полной смены фаз Луны (так называемому синодическому месяцу, равному 29,53 суток). Неделя, состоящая из 7 дней, не имеет прямой астрономической основы (хотя она изначально была привязана к округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны), однако широко используется как единица времени.

Десятичную систему измерения времени активно использовали только в древнем Китае. День у древних китайцев состоял из ста частей под названием “кэ”, а месяц – из 10 дней, называемых “сюнь”. Европа тоже решила не отставать: во время французской революции, под влиянием “метрической горячки” декретом Конвента от 5 октября 1793 г. была сделана попытка перевести уже всё человечество на десятичное время. Сутки от полуночи до полуночи делились на 10 десятичных часов, час на 100 десятичных минут, а минута на 100 десятичных секунд. Таким образом, полночь приходилась на 0:00:00, полдень – на 5:00:00 и т. п. В принципе, почему бы и нет? Не учли же французские реформаторы только одного – очень сложно изменить то, что прочно вошло в обиход во всём мире. Кроме того, ничто человеческое нам не чуждо: так же как метрическая система отталкивается от 10 пальцев, секунда приблизительно равна интервалу между ударами человеческого сердца. Так что в отличие от республиканского календаря эта система измерения времени не получила достаточного распространения и была официально отменена в 1795 г. Сегодня же 6 миллиардов секунд, или 200 лет спустя вновь предпринимается попытка поделить время на 10.

Несколько лет назад компанию Swatch озадачила проблема наличия часовых поясов, которые мешают людям общаться через Интернет. Что же делать? Специалисты фирмы горевать не стали и просто решили ввести свою систему измерения времени. Часы и минуты в интернет-времени заменяют “биты” (не путайте с “bit” – здесь слово “beat“, или “удар”). Каждый бит равен одной минуте и 26,4 секунды, а день содержит в себе тысячу таких единиц. За точку отсчёта взяли меридиан, проходящий через город Биль (Швейцария), в котором находится штаб-квартира Swatch. Получит ли эта система измерения времени широкое распространение? Поживем – увидим.

Такой уникальный килограмм

Килограмм определяется как масса международного эталона килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов и представляющего собой цилиндр диаметром и высотой 39 мм из платиноиридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Первоначально же килограмм определялся как масса одного кубического дециметра воды (литра) чистой воды при температуре 4°C и стандартном атмосферном давлении. Такое определение не вполне конструктивно: нужен очень точный кубический дециметр, совершенно чистая вода и абсолютно правильный термометр.

Рождению килограмма в немалой степени способствовал известный химик Лавуазье, который в своей лаборатории проводил опыты над составом воды как раз в то время, когда Деламбр и Мешен измеряли Парижский меридиан. Результаты его работы, к сожалению, не успели принести ему славы, т.к. Лавуазье был обвинён в участии «в заговоре с врагами Франции против французского народа, имевшем целью похитить у нации огромные суммы, необходимые для войны с деспотами» и приговорён к смерти. Но килограмм между тем появился на свет и, так же как и метр, был привязан к десятичной системе: в одном килограмме 1000 граммов, в одном грамме 1000 миллиграммов и т.п.

На данный момент килограмм – единственная единица СИ, которая определена при помощи артефакта – предмета, изготовленного людьми, – платиноиридиевого эталона. Все остальные единицы теперь определяются через значения фундаментальных физических констант. Мало того что этим обеспечивается подобающая квантовая точность, указанные единицы ещё могут быть адекватно воспроизведены в любой точке мира. “Клонировать” же килограмм куда сложнее, вдобавок для этого требуется сложная бюрократическая процедура.

К тому же по разным причинам за сто лет международный эталон теряет часть своей массы (3/100000000). Однако, по определению, масса международного эталона в точности равна одному килограмму. Поэтому её уменьшение приводит к изменению величины килограмма. Нонсенс!

Видимо, долгое время такое уникальное положение килограмма всех устраивало, раз не было достаточных побудительных оснований к созданию его скрупулёзной формулы. Но переменчивый килограмм тянет за собой в дрейфующее плавание и ватт, и другие смежные единицы измерения. В настоящее время для устранения этих неточностей рассматриваются различные варианты переопределения килограмма на основе значений фундаментальных физических констант.

Об этом, а также о современных методах измерения метра и секунды читайте в следующих номерах.

Печатается с разрешения немецкого журнала Ma β stäbe.
Материал по статье Jens Simon “Eine Finger ü bung...”
с использованием других интернет-источников
подготовила Л. Ломина

Уже в глубокой древности возникла у людей потребность в измерении времени.

Сначала труд и отдых людей регулировался только естественной мерой времени – сутками . Сутки делили на две части: день и ночь. Потом выделились утро, полдень, вечер, полночь . Позже сутки разделили на 24 части – получился час .

Современные единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов.

Периодическая смена дня и ночи происходит вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Но мы находимся на поверхности Земли и вместе с ней участвуем в этом вращении, поэтому и не ощущаем его, а судим о нем по суточному движению Солнца, звезд и других небесных тел.

Что такое сутки? Это промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями центра Солнца на одном и том же географическом меридиане, равный периоду вращения Земли относительно Солнца. Это истинные солнечные сутки . Доли этих суток (часы, минуты, секунды) – истинное солнечное время .

Но измерять время истинными солнечными сутками неудобно, так как они в течение года меняют свою продолжительность: зимой длиннее, а летом короче. Почему? Как известно, Земля, кроме вращения вокруг своей оси, движется и по эллиптической орбите вокруг Солнца. Ее движение по орбите происходит с переменной скоростью: вблизи перигелия ее скорость наибольшая, а вблизи афелия – наименьшая. К тому же ось ее вращения наклонена к плоскости орбиты, что также является причиной неравномерности изменения прямого восхождения Солнца в течение года, а следовательно, и непостоянства продолжения истинных солнечных суток.

В связи с эти ввели понятие среднего солнца . Это воображаемая точка, которая в течение года совершает один полный оборот по небесному экватору, двигаясь с запада на восток и проходя точку весеннего равноденствия одновременно с Солнцем. Промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями среднего солнца на одном и том же географическом меридиане называется средними солнечными сутками, а время, выраженное в их долях (часах, минутах, секундах) – средним солнечным временем .

Сутки делятся на 2=12 часов.

Каждый час делится на 60 минут . Каждая минута - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд; в сутках 24 часа = 1440 минут = 86 400 секунд.

Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход. Сейчас именно эти единицы (в первую очередь секунда) являются основными для измерения промежутков времени. Секунда стала основной единицей измерения времени в СИ (Международная система единиц) и СГС (с антиметр-г рамм-с екунда) - система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия международной системы единиц (СИ).

Для измерения интервалов времени часы, минуты и секунды не очень удобны, поскольку не используют десятичную систему счисления. Поэтому для измерения временны́х интервалов обычно используют только секунды.

Тем не менее, иногда используют и собственно часы, минуты и секунды. Так, продолжительность 50 000 с можно записать как 13 ч 53 мин 20 с.

Эталон времени

Но и длительность средних солнечных суток - величина непостоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Солнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток.

Сейчас нашли новое определение секунды. Создание атомных часов позволило получить новую шкалу времени, не зависящую от движения Земли. Эта шакала называется атомным временем . В 1967 г. на Международной конференции по мерам и весам в качестве единицы меры времени была принята атомная секунда , определяемая как «время, равное 9192631770 периодам излучения соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133». Продолжительность атомной секунды выбрана так, чтобы она была максимально близка к продолжительности эфемеридной секунды (эфемеридное время – равномерно текущее время, которое мы подразумеваем в формулах и законах динамики при вычислении координат (эфемерид) небесных тел). Атомная секунда является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Шкала атомного времени основывается на показаниях цезиевых атомных часов обсерваторий и лабораторий служб времени нескольких стран мира.

Измерение более длинных интервалов времени

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).

В наиболее распространённом григорианском, а также в юлианском календаре за основу принят год, равный 365 суткам . Так как тропический год не равен целому количеству солнечных суток(365,2422), для синхронизации календарных времён года с астрономическими в календаре используются високосные года , продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (от 28 до 31 дня). Обычно на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.

Неделя , обычно состоящая из 7 дней, не привязана к какому-либо астрономическому событию, однако широко используется как единица времени. Можно считать, что недели формируют независимый календарь, используемый параллельно с различными другими календарями. Предполагают, что продолжительность недели берет начало от округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны.

Ещё более крупные единицы времени - век (100 лет) и тысячелетие (1000 лет).

Другие единицы времени

Единица квартал равна трём месяцам (четверть года).

В сфере образования используется единица измерения времени академический час (45 минут), «четверть » (примерно ¼ учебного года), «триместр» (от лат. tri - три, mensis - месяц; приблизительно 3 месяца) и «семестр» (от лат. sex - шесть, mensis - месяц; приблизительно 6 месяцев), совпадающий с «полугодием».

Триместр используется также в акушерстве и гинекологии для указания сроков беременности =трём месяцам.

Олимпиада в античности использовалась как единица измерения времени и была равна 4 годам.

Индикт (индиктион), использовавшийся в Римской империи, позже в Византии, Древней Болгарии и Древней Руси, равен 15 годам.

Время летит. Время - в течении. Оно деньги, оно терпит или нет, есть или нет, оно же - четвертое измерение в пространстве Минковского, одной из многих рациональных проекций малопознаваемой Вселенной. И этому измерению придается огромное число свойств, действительных и выдуманных.

Между тем, в наши дни в разных странах мира могут быть различными календари и азбуки, единицы расстояния и массы, зато секунды, минуты и часы приняты повсеместно. Хотя никто не мешает выделить свою самобытность и поступать, как кассиры и продавцы, у которых «буду через 5 мин.» растягивается до нескольких часов (и все при этом остаются живы).

Почему так случилось? Тем паче, что одни люди живут явно медленнее других. Возможно, потому, что хотевшим жить на Земле всегда приходилось «уметь вертеться» на разных скоростях - так, как умеет сама планета. Из ее оборотов вокруг самой себя складываются дни, точнее, сутки, вокруг Солнца - годы. В Непале сейчас - 2071-й, в Эфиопии - 2006-й.

История и различные науки сохранили для нас все-таки несколько альтернативных мер для времени. Например, известно слово «момент». Но когда его употребляют вслух, редко подразумевают, что подождать собеседнику или клиенту следует ровно полторы минуты. То есть, единица времени «момент» исторически равняется 90 секундам - одной сороковой часа. Так было принято дробить вечность и наносить деления на циферблаты в Средние века. Интересно, можно ли приравнять к 60 или иному числу секунд русский аналог «момента» - словечко «минуточку»?

Во всем мире , электронные и механические, настраивают по т.н. атомным часам, эволюция которых, как у компьютеров, уже достигла карманного размера. С атома наш нынешний список единиц «четвертого измерения» и начнётся.

Атом

«Том» - значит «резать», «делить», «атом» - значит «неделимый», как установили в своё время античные греки. До каких-то пор атом считался мельчайшей частицей материи. А в старом английском языке (Anglisc) «атомом» называли что-то вроде мгновения. То есть, самое краткое количество времени, которое можно измерить.

В таком значении слова 1 «неделимый» атом равен 1/376 минуты. Это 0,15957 секунды. С появлением кинематографа и современной физики потребность в такой единице времени очевидно отпала.

Гари

Индийское слово «ghurry» похоже на кулинарный термин «карри», и также отличается остротой подхода к вопросу. В Средние века индийцы «поменяли телами» часы и минуты, как если бы в сутках было 60 часов по 24 минуты каждый.

Водяные часы модели «Гари» являлись гениальным изобретением в своей простоте и точности. Берется деревянный или металлический казан определенного размера с определенными его дизайном дырками. Такую тару пустой погружают в бассейн или корыто с водой, жидкость начинает поступать в сосуд через отверстия, и в финале переполненная водой гари тонет, погружаясь на дно бассейна. Обычно использовались 24-минутные тазики, поэтому сутки равнялись 60 гари.

Люстр

Словом «люстр» называется период времени, равный пяти годам. Модное слово «люстрация» в Древнем Риме означало очищающее жертвоприношение животных на Марсовом поле после очередной переписи населения империи. Торжественному огню предавали , и это якобы берегло от гнева богов весь зарегистрированный Римом гражданский люд. Такие пламенные переписи в Вечном городе и его владениях проводились с 566 года до н.э.

Последний обряд огненной люстрации был проведен Веспасианом в 74-м году, затем кесарь-реформатор обычай упразднил. В нынешнее время одноименная процедура если совершается, то без смертоубийства, а слово «люстр» для обозначения периода времени навека вытеснила «пятилетка».

Миля

Как световой год является мерой не календаря, а расстояния, так и дистанция может быть мерилом времени. Например, сухопутная миля. А именно - mileway. Этим термином в Средневековье порой именовали время, за которое расстояние в одну милю пройдет средний пешеход. Не имея точного значения, временная миля обычно конвертировалась примерно в 20 минут.

Нундины

В Древнем Риме нундинами (от слов «novem dies» - 9-й день) назывались рыночные дни, в которые крестьяне приходили в города реализовывать агропродукцию. Многие жители предместий только и жили, что от нундины до другой, а между рыночными датами устанавливался 8-дневный перерыв. Поэтому нундинами в обиходе стали называть и сами периоды времени от торговли до торговли.

Кензьем

Во французском языке слово «quinzième» буквально означает «пятнадцатый». После норманского завоевания Англии «кензьем» был заимствован новорожденным английским языком, и сим термином именовался 15-пенсовый налог, которым облагался в монархии каждый фунт.

В начале пятнадцатого века слово «кензьем» стало использоваться в религиозном контексте. Означая день некоторого христианского праздника и следующие за ним две послепраздничных недели. То есть, получался 15-дневный период.

Скрупль

Слово происходит от латинского «scrupulus», что значит «мелкий камушек» или «галька». Исторически скруплем называли термин из профессионального языка аптекарей. Скрупль равнялся 1/24 части унции, т.е. примерно 1,3 грамма. По-русски сказали бы «щепотка».

В фигуральном смысле «малое количество чего-либо» слово «скрупль» в начале 17-го столетия стало использоваться как имя для меры времени. Скруплем стали называть расстояние от деления до деления на 60-значном циферблате, т.е. 1/60-ю долю круга. Это могла быть и минута (а 60 минут равны часу), и секунда (1/60 минуты), и 24 минуты (шестидесятая часть суток). Последней мерой, напомним, отсчитывали свои времена средневековые обитатели Индии.

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.