Люди начали измерять время сравнительно недавно по отношению ко всей нашей долгой истории. Желание синхронизировать наши действия пришло около 5000-6000 лет назад, когда наши кочевые предки начали заселять земли и строить цивилизации. До этого мы разделяли время только на день и ночь, а именно: яркие дни для охоты и работы, а темные ночи для сна. Но с тех пор, как люди стали чувствовать необходимость координировать свои действия для проведения общественных собраний и аналогичных мероприятий, они посчитали нужным ввести систему измерения времени.
Безусловно, ученые скажут вам, что мы обманываем себя, когда полагаем, что мы действительно отслеживаем время. "Различие между прошлым, настоящим и будущим – это всего лишь стойкая иллюзия", - говорил Альберт Эйнштейн. Его ежедневные прогулки возле башни с часами в Берне (Швейцария), привели ученого к некоторым изменившим мир представлениям о природе времени.
Тем не менее, реально время или нет, его измерение, все же, стало жизненно важным для нас. На протяжении веков люди придумывали различные творческие методы хронометража, от самых простых солнечных часов до атомных часов. Ниже представлены различные способы измерения времени, некоторые из них новейшие, а некоторые также стары, как само время.
Солнце
Древние люди обратились к природе для создания первого хронометража. Люди начали отслеживать движение Солнца по небу, а затем стали использовать предметы для измерения изменений. Египтяне, как предполагается, были первыми, которые создали хронометраж науки. В 3500 году до н.э. они соорудили обелиски и расположили их в стратегически важных местах, где в определенное время "приборы" отбрасывали тени. На первый взгляд, эти обелиски могли отметить только время прихода полдня, но затем они стали делать более глубокие подразделения.
Две тысячи лет спустя, египтяне разработали первые солнечные часы, "циферблат" которых был разделен на 10 частей. Солнечные часы работали, отслеживая движение солнца. Когда часы показывали полдень, необходимо было передвинуть стрелку часов на 180 градусов для того, чтобы измерить послеобеденное время. Конечно, древние солнечные часы не могли определить точное время в пасмурный день или в ночной период времени. Кроме того, время, показываемое солнечными часами, было неточным, поскольку в разные времена года часы были короче или длиннее в зависимости от сезона. Тем не менее, солнечные часы были лучше, чем ничего, а к 30 году до н.э. более 30 различных видов часов использовались в Греции, Италии и Малой Азии. Даже сегодня солнце лежит в основе нашей системы хронометража. Мы создали часовые пояса планеты для того, чтобы имитировать вращение Земли вокруг Солнца.
Звезды
Древние египтяне, как полагается, разработали первый способ определения времени ночью, изобретя первый астрономический инструмент "меркхет" в приблизительно 600 году до н.э. Инструмент представляет собой натянутую нить с весом, которая работает также, как плотник сегодня использует отвес.
Египетские астрономы использовали два меркхета, ориентированных на Полярную звезду для того, чтобы выявить небесный меридиан в ночном небе. Время же отсчитывалось по принципу пересечения звездами этого меридиана.
Звезды использовались не только для того, чтобы отметить прохождение часов, но и прохождение дней. Это измерение вращения Земли называется звездным временем.
Когда определенная воображаемая точка среди звезд пересекает небесный меридиан, то этот момент обозначается как звездный полдень. Время, которое прошло от одного звездного полдня к другому, называется звездными сутками.
Песочные часы
Происхождение песочных часов уходит далеко вглубь веков. Они состоят из двух стеклянных колб, одна поверх другой с узким отверстием между ними. Песок постепенно попадает из верхней части в нижнюю при переворачивании часов. Когда весь песок из верхней части перешел в нижнюю, то это означает, что время вышло, однако, это не всегда означает, что прошел час.
Песочные часы могут быть сделаны таким образом, чтобы измерить практически любой короткий промежуток времени, для этого нужно всего лишь регулировать количество содержащегося песка в нем, или же отверстие между колбами.
Водяные часы
Водяные часы, известные как "клепсидра", были одним из первых устройств, которое для измерения времени не использовало солнце или звезды, то есть ими можно было пользоваться в любое время суток.
Водяные часы работают путем измерения количества воды, которое капает из одного контейнера в другой. Они были изобретены в Египте, но распространились по всему древнему миру, а в некоторых странах люди даже в 20 веке пользовались водяными часами.
Древние греки и римляне строили большие водяные часы в виде башен, а в Китае такие часы назывались "Лу" и зачастую были сделаны из бронзы. Однако, несмотря на то, что водяные часы были очень распространены, они были не совсем точны.
В Европе в 1300-х годах изобретатели начали делать механические часы, которые работали при помощи системы весов и пружин. У этих первых часов не было лицевой части и стрелок, а о прохождении часа свидетельствовал звонок. На самом деле, слово часы происходит от французского «колокольчик». Эти огромные первые часы, как правило, устанавливались в церквях и монастырях, для того, чтобы объявлять о времени прихода необходимости помолиться.
Вскоре появились часы с двумя стрелками, минутной и часовой. Позднее стали появляться настольные и каминные часы. Несмотря на то, что часы были усовершенствованными, они, все же, были неточными. В 1714 году британский парламент предложил хорошее вознаграждение тому, кто сможет разработать точные часы, которые помогали бы работе морской навигации. В итоге такие часы были изобретены, их погрешность составляла всего пять секунд. С приходом промышленной революции, началось массовое производство часов, благодаря чему эту устройство попало в дом каждому человеку.
Необычные часы
Когда мы думаем о часах, мы, как правило, представляем себе знакомый циферблат с двумя, а, возможно, с тремя стрелками. На протяжении многих веков люди создавали всевозможные конструкции для того, чтобы определить время. Китайцы в период между 960 и 1279 годами изобрели ладановые часы, а затем они распространились во всей Восточной Азии. В одном из видов ладановых часов, металлические шарики были прикреплены к благовонию при помощи проволоки. Когда ладан догорал, металлический шарик падал и звучал гонг, что свидетельствовало о прохождении часа.
Другие часы использовали в своей работе цвет, а некоторые – различные ароматы для обозначения разных периодов времени. Существовали также часы, сделанные из маркированной свечи, когда свеча догорала до определенной отметки, то проходил заданный период времени.
Наручные часы
Открытие в 1400-х годах того, что спиральные источники могут быть уменьшены в размерах, привело к тому, что были созданы наручные часы. В то время и на протяжении многих веков после этого, карманные часы были приоритетом мужчин, женщины же носили наручные часы. Все эти правила моды изменились во время Второй Мировой войны, и в итоге с тех пор, наручные часы начали носить и мужчины. Дарение часов символизировало переход к зрелости.
Однако, по мере развития 21 века, вездесущие наручные часы, могут постепенно кануть в лету, поскольку сейчас мы чаще всего проверяем время, глядя на монитор компьютера, мобильного телефона или дисплея МР3-плеера. Однако, все же неформальный опрос нескольких тысяч людей показал, что большинство из них не собираются отказываться от своих наручных часов.
Кварцевые часы
Минеральный кварц, как правило, с помощью аккумулятора, является основной движущей силой кварцевых часов.
Кварц является пьезоэлектрическим материалом, а это означает, что когда кристалл кварца сжат, он генерирует небольшой силы электрический ток, который способствует вибрации кристалла. Все кристаллы кварца вибрируют на одной и той же частоте.
Кварцевые часы используют батарейку для создания кристальной вибрации и для подсчета колебаний. Таким образом, система работает так, что создается один импульс в секунду. Кварцевые часы по-прежнему доминируют на рынке из-за своей точности и низкой стоимости производства.
Хотя название звучит достаточно устрашающе, на самом деле, атомные часы не представляют собой никакой опасности. Они измеряют время, отслеживая как долго один атом переходит с положительного на отрицательное энергетическое состояние и обратно.
Официальный временной стандарт для Соединенных Штатов устанавливается NIST F-1, атомные часы Национального института науки и технологии в городе Боулдер (штат Колорадо). NIST F-1 являются фонтанными часами, названными в честь атомного движения. Ученые вводят газ цезий в вакуумный центр часов, а затем добавляют прямые инфракрасные лазерные лучи под углом в 90 градусов. Сила лазера собирает все атомы в одном месте, на которое в большой силой воздействует заполненная микроволнами область. Ученые измеряют количество атомов, которые оказываются в измененном состоянии, а также управляют микроволнами, задавая им разные частоты до тех пор, пока большая часть атомов не изменит свое состояние. В итоге, последняя частота, при которой меняются атомы, и есть частота колебаний атомов цезия, равняющаяся секунде. Это звучит довольно сложно, однако, данная технология является мировым стандартом измерения времени.
Атомные часы отслеживают самые незначительные изменения времени.
Календари
Как мы видели, фактический подсчет минут и секунд требует проведения достаточно сложных процедур, но подсчет дней и месяцев основан на положении солнца и луны. Различные культуры, однако, используют разные методы.
Христианский, или григорианский календарь, один из наиболее популярных сегодня, опирается на солнце. Исламский календарь использует фазы луны, еврейские и китайские календари полагаются на сочетание обоих этих методов.
В григорианском календаре, день – это время, прошедшее от одного восхода солнца до следующего, или же один полный оборот Земли вокруг своей оси. Месяц, по григорианскому календарю, это приблизительно 29,5 дней, что является одним полным циклом фаз Луны, а год – это 364,24 дня, или время, необходимое для того, чтобы Земля сделала полный круг по орбите Солнца.
Построим план исследования, позволяющий изучить эволюцию представлений человека о времени... Вступление. Почему мне интересно это исследование. Древний мир. Зарождение понятий, связанных со временем. Античность. Понятие о часах, минутах, секундах... Первые часы. Начало осмысления свойств времени. Наше время. Современные хронометры. Промежутки времени в современной хронологии. Новые знания о времени. Проблемы будущего. Часовые пояса. Релятивистское замедление. Машина времени?.. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО
Почему именно эта тема? Рядом с нами постоянно работают различные часовые механизмы: настенные механические, электронные, переносные устройства со встроенными часами и механические наручные часы. Двенадцатые часы (электронные) работают в нашем автомобиле. Помимо этого, часы есть на некоторых телевизионных каланах. Часов у нас столько, чтобы любой человек мог определить текущее время в течение нескольких секунд. С другой стороны, когда мы ездили в отпуск на Алтай, там была совсем другая ситуация: домашние часы мы оставили дома, телефоны там были выключены (мобильная связь там, где мы были не работала), автомобильные часы тоже не работали (двигатель был заглушен). Функционировали только папины наручные часы. Однако, когда я убегал играть в футбол с друзьями, папы рядом не было я несколько раз опаздывал к обеду, так как не мог определить время. А как же люди жили, когда часов еще не было? Неужели они всегда всюду опаздывали? Как были устроены школы? Если нет часов, когда давать звонок на перемену? И как потом всем одновременно собраться на следующий урок? Данное исследование поможет мне ответить на эти вопросы, а заодно и выяснить, все ли проблемы решены на сегодня, или часть проблем только предстоит решить? ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО
Первыми естественными единицами измерения стали сутки. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что Солнце движется по небосклону циклически. Утром Солнце восходит, днем движется по небу, вечером садится за горизонт, ночью его не видно. Встает Солнце не из того места, где оно село... Ритмы биологической активности всех животных и растений, в.т. ч. и человека тоже имеют суточную цикличность (т. е. периодичность сна и еды у нас связана именно с сутками). Сутки моментами восхода и захода Солнца естественно делились на две части: день и ночь. Летом день длиннее ночи, зимой наоборот. Но продолжительность суток постоянна. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Единицей измерения больших периодов времени стали года. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что время от времени, существует циклическая смена времени года (ВЕСНА-ЛЕТО-ОСЕНЬ-ЗИМА). В зависимости от времени года, менялись температура (зимой холоднее, чем летом). Меняется состояние окружающего мира (особенно растений, которые зимой теряют листву). Меняется и траектория движения Солнца (время светового дня и высота Солнца над горизонтом). Летом день длиннее ночи, зимой наоборот. Но продолжительность суток постоянна. Люди заметили, что в году примерно 365 суток. (На самом деле измерить продолжительность одного года без часов очень сложно. Для этого нужно несколько лет подряд каждый день измерять максимальную высоту Солнца, а потом вычислить разницу в днях между днями, где эта высота максимальна.) В годах стали измерять очень продолжительные интервалы времени (например время жизни человека или период правления царя). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Для того, чтобы определять продолжительность года был придуман специальный инструмент - гномон. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Напомним, что чтобы измерить продолжительность одного года без часов, нужно иметь инструмент для измерения максимальной высоты Солнца. Гномон позволяет определить: астрономический полдень момент, когда длина его тени наименьшая. направление на север по направлению тени в астрономический полдень. широта места по длине тени в астрономический полдень. Точность гномона в принципе невелика, так как Солнце не точка, а диск, использовать же гномон для измерения по звёздам невозможно. Гномон из Запретного Города (Пекин). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Третьей единицей измерения времени у древних стал месяц. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что время от времени, по ночам меняется форма видимого диска Луны (НОВОЛУНИЕ-ПЕРВАЯ ЧЕТВЕРТЬ- ПОЛНОЛУНИЕ-ПОСЛЕДНЯЯ ЧЕТВЕРТЬ). Фазы Луны не взаимосвязаны напрямую с ритмами живой природы, но в зависимости от фаз Луны менялась видимость в темное время суток. Период между двумя новолуниями гораздо проще измерить чем год. Люди заметили, что в месяце примерно дней, а в году – немногим больше, чем 12 месяцев. Период времени из 7 суток (примерно равный периоду между двумя соседними фазами Луны) люди назвали неделей. В неделях и месяцах стали выражать средние по продолжительности промежутки времени (продолжительности с/х работ, интервалы путешествий, воин, торговых сделок). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Подытожим знания Древнего Мира: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Сутки (периодичность смены времени суток). Цикл УТРО_ДЕНЬ_ВЕЧЕР_НОЧЬ. Сутки моментами восхода и захода Солнца делились на день и ночь. Сложно было назначить встречу... (если только на восходе Солнца, или на закате Солнца). Год (периодичность смены времен года). Цикл ВЕСНА-ЛЕТО-ОСЕНЬ-ЗИМА. Люди заметили, что в году примерно 365 суток. 1 год очень сложно измерить. Удобно измерять только очень большие периоды времени. Для измерения года был изобретен гномон. Месяц (периодичность смены фаз Луны). Цикл НОВОЛУНИЕ-ПЕРВАЯ ЧЕТВЕРТЬ-ПОЛНОЛУНИЕ-ПОСЛЕДНЯЯ ЧЕТВЕРТЬ. Делится на недели. Люди заметили, что в месяце примерно дней, а в году – немногим больше, чем 12 месяцев. 1 месяц легко измерить. Подходит для измерения длинных интервалов. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Итак, перед людьми встали три проблемы измерения времени, которые предстояло решить... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Неделимость суток. В природе нет повторяющегося цикла меньшего по длительности, чем суточный (на берегах морей были приливы, но там где нет моря, воспользоваться ими невозможно. Сложно было назначить встречу... (если только на восходе Солнца, или на закате Солнца). То есть если учитель в древней школе хотел всех собрать в одно и тоже время, назначить такое время он мог только на момент рассвета... Отсутствие календаря. Сложно назначить событие на конкретный день через длительный промежуток времени. Например позвать друзей и родственников из других городов на свой день рожденья. Ведь надо быть очень преданным другом, чтобы ради кого-либо считать когда пройдет ровно 365 дней с момента последнего праздника. Отсутствие часов. Даже, если удалось договориться на встречу после работы на момент заката Солнца как быть, если Солнце скрылось за тучами? Необходим какой- нибудь бытовой прибор для оценки настоящего момента времени... ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Вскоре люди решили разделить каждый день на 12 частей. Так появился час. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Часы. 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 временны́е интервалы точной длины возникли часы. 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. При таком делении час в Новосибирске будет короче, чем час в Петербурге летом, а зимой наоборот длиннее. В Мурманске (за полярным кругом) летом час будет в 2 раза длиннее обычного, а зимой его длительность будет падать до нуля! Минуты и секунды. Деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту на 60 секунд. В средние века лишь астрономы для своих нужд делили часы на минуты. В повседневной жизни минуты значения не имели. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Уже в XV в. до н. э. Египтяне изобретают солнечные часы, поняв, что тень в течение дня перемещается... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте надпись в гробнице Сети I, датируемая гг. до н.э. Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется гг. до н.э., второй из Саиса, он на 500 лет моложе. Несколько позже (VIII в. до н.э.) подобный механизм описан в Библии под названием «ступени Ахаза». ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Вскоре, удалось построить достаточно точный прибор, усовершенствовав древний гномон. ДРЕВНИЙ МИР ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения. На циферблате имелось только одна отметка – прямая линия к северу от столба, куда тень падает в полдень. Экран гномона можно разбить на часы, но все часы дня будут иметь разную продолжительность, и, кроме того, день ото дня длительность такого «часа» тоже будет меняться. Чтобы гномон показывал всегда время правильно, его надо наклонить в направлении земной оси, т. е. на Полярную звезду. Такое усовершенствование гномона предпринял грек Анаксимен Милетский, около 530 г. до н. э. построивший в спартанской столицы Лакедемоне солнечные часы. С той поры более 2 тысячелетий этот прибор оставался главным измерителям времен. Чаще всего его устанавливали либо на тумбе с горизонтальным циферблатом, либо на стене здания – это были вертикальные солнечные часы. Обычно на циферблате отмечали только часы.
ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО XVI в до н. э. «Солнечные часы» III в до н. э. «Песочные часы» IV в до н. э. «Водные часы» XVI в н. э. «Звездные часы» XVI в н. э. «Механические часы» IX в н. э. «Огненные часы» После солнечных вскоре появились и другие виды часовых механизмов... ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Проблему с календарями разные цивилизации решили по-разному... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Солнечные. Солнечный год период между двумя летними солнцестояниями (т.е. 365 дней). Неточность связана с тем, что в году суток, повышают точность високосные годы (примерно 24 суток за 100 лет). Примеры такого календаря в древности: календарь египтян (привязывался к появлению Сириуса), календарь майя. Современные примеры: григорианский и юлианский календари (т.н. новый и старый стили). Лунные. Лунный год период равный 12 месяцам (т.е * 12 = 354 сут.). Привязан к фазам Луны. Неточность связана с тем, что в лунном году суток. Повышают точность високосные годы (примерно 11 суток за 30 лет). Пример такого календаря: мусульманский календарь. Лунно-солнечные. Лунно-солнечный год период примерно равный солнечному году, состоящий из промежутков, равных лунным месяцам. Продолжительность равна 354 суток (обычный год) или 384 (високосный год). Неточность связана с неоднозначностью принципа добавления високосного месяца. Пример такого календаря: календарь в Израиле. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО
Когда решились основные проблемы бытового измерения времени, пришла пора задуматься о сути времени... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Наиболее ранее в не-восточной философии высказывание на тему времени принадлежит древнеегипетскому мыслителю Птаххотепу (ок до н. э.). Он писал: «Не умаляй времени следования желаниям, ибо растрачивание времени впустую противно духу.» В текстах «Вед», наиболее ранних текстах индуизма (ок. XVI века до н. э. и позднее), описывается индуистская космология, в которой вселенная переживает повторяющиеся циклы создания, разрушения и возрождения, каждый цикл длится 4,320,000 лет. Во вступлении к первой книге «Махабхараты» Санджая говорит: «Бытие и небытие, счастье и несчастье все это имеет свой корень во времени. Время приводит к зрелости существа, время их же уничтожает. Время вновь успокаивает время, сожигающее существа. Именно время изменяет в мире все благоприятные и неблагоприятные чувства и мысли. Время уничтожает все существа и создает их вновь. Время проходит неудержимо одинаково для всех существ.» В Книге Екклесиаста говорится: «Всему свое время, и время всякой вещи под небом: время рождаться, и время умирать; время насаждать, и время вырывать посаженное; время убивать, и время врачевать; время разрушать, и время строить; время плакать, и время смеяться; время сетовать, и время плясать; время разбрасывать камни, и время собирать камни; время обнимать, и время уклоняться от объятий; время искать, и время терять; время сберегать, и время бросать; время раздирать, и время сшивать; время молчать, и время говорить; время любить, и время ненавидеть; время войне, и время миру.»
Крепко задуматься о природе времени людей заставил греческий философ Зенон... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится позади неё на расстоянии в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха в ту же сторону проползёт сто шагов. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползёт ещё десять шагов, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, Ахиллес так никогда и не догонит черепаху. Чтобы преодолеть путь, нужно сначала преодолеть половину пути, а чтобы преодолеть половину пути, нужно сначала преодолеть половину половины, и так до бесконечности. Поэтому движение никогда не начнётся. Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она покоится, а поскольку она покоится в каждый момент времени, то она покоится всегда. Зенон (V в до н. э.) «СТАВЛЮ НА ЧЕРЕПАХУ» Аристотель (IV в до н. э.) «СТАВЛЮ НА АХИЛЛЕСА»
Еще 150 лет назад (к середине XIX века) представления о времени окончательно сформировались... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВРЕМЯ ПРОСТИРАЕТСЯ БЕСКОНЕЧНО В ПРОШЛОЕ. Люди стали считать, что Вселенная и время в ней существовали всегда. ВРЕМЯ, В ОТЛИЧИИ ОТ ВЕЩЕСТВА, НЕ СОСТОИТ ИЗ НЕДЕЛИМЫХ ЧАСТИЦ. Если вещество делится на атомы, то время можно делить бесконечно. ВРЕМЯ ТЕЧЕТ ВЕЗДЕ С ОДИНАКОВОЙ СКОРОСТЬЮ. По крайней мере, если часы достаточно точные, а метод сравнения корректный. УДИВИТЕЛЬНО! НО СЕЙЧАС ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВРЕМЕНИ ПРЯМО ПРОТИВОПОЛОЖНЫ!
Сейчас представления о времени кардинально изменились: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО У ВРЕМЕНИ БЫЛО НАЧАЛО Эдвин Хаббл доказал, что временная шкала имела начало отсчета примерно лет назад. ВРЕМЯ, ПО ВИДИМОМУ СОСТОИТ ИЗ НЕДЕЛИМЫХ ЧАСТИЦ. Из вычислений Макса Планка следует, что существует самый мелкий промежуток времени, меньше которого уже быть не может. Его называют «временем Планка». ВРЕМЯ ТЕЧЕТ ВЕЗДЕ С РАЗНОЙ СКОРОСТЬЮ. Альберт Эйнштейн показал, что для время течет для всех по своему. Например, для Ахиллеса время течет несколько медленнее, чем для черепахи.
Если вернуться к уровню обычного человека, то произошло следующее: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСЯ ПЛАНЕТА ПОДЕЛЕНА НА ЧАСОВЫЕ ПОЯСА Раньше люди путешествовали мало и разницей во времени в пределах путешествий чаще всего можно было пренебречь. Сейчас из-за высокой скорости передвижения (например на самолете) можно перемещаться со скоростью вращения Земли. Для простоты взаимоотношений в таких ситуациях вся планета была поделена на 24 часовых пояса. Интересно, что из-за этого разница во времени между Чукоткой (Россия) и Аляской (США), находящихся по соседству составляет 24 часа (т.е. целые сутки). При этом по разным причинам в некоторых странах есть понятие «летнего времени», когда стрелки летом переводятся на час вперед. Иногда соседние деревни отличаются по времени сразу на 2 часа. НЕБЫВАЛАЯ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ Секундомер на мобильном телефоне учитывает промежутки времени в 0.1 секунду. В спортивных соревнованиях учитывают 0.01 секунды. А в науке и технике точность иногда измеряется долями секунды, меньшими чем секунда во столько, во сколько секунда меньше возраста Вселенной... ВПОЛНЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КАЛЕНДАРЬ. Григорианский календарь обеспечивает хорошую точность для солнечного года. При этом по разным причинам в некоторых странах есть понятие «летнего времени», когда стрелки летом переводятся на час вперед.
В течении ближайших 50 лет человечество наконец сможет придумать общий календарь. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА НЫНЕШНЕГО КАЛЕНДАРЯ РАССОГЛАСОВАНИЕ ЧИСЕЛ МЕСЯЦА И ДНЕЙ НЕДЕЛИ. На данный момент предложено сразу несколько реформ календаря, предлагающих устранение этого недостатка. Большинство из них предполагает оставить в году 364 дня, равных 4 кварталам по 13 недель в каждом. При этом 365 день 31 декабря (в високосный год 2 дня) объявляется «Днем мира и дружбы народов» и выносится за пределы недели. Главным недостаток этого проекта в том, что при его введении возникает неопределенность с религиозными праздниками. Праздники связаны с днями недели (например пятница в исламе, суббота в иудаизме и воскресенье в христианстве), и вынос дня за пределы этой недели влечет не мало вопросов... При другом варианте в году только 364 дня, но один раз примерно в 5-6 лет добавляется «Високосная неделя». НАКОНЕЦ БУДЕТ РЕШЕНА ПРОБЛЕМА ПЕРЕВОДА ЧАСОВ.
Через 100 лет, при помощи замедления времени, человек полетит к звездам... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Рассмотрим гипотетический полёт к звёздной системе Альфа Центавра, удалённой от Земли на расстояние в 4,3 световых года. Пусть половину пути космический корабль двигается с ускорением равным ускорению свободного падения (тогда космонавты будут ощущать в космосе свой обычный земной вес, а вторую половину с таким же ускорением тормозит (для космонавтов пол и потолок поменяются местами). Затем корабль разворачивается и повторяет этапы разгона и торможения. В этой ситуации время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. Максимальная скорость корабля достигнет 0,95 от скорости света. За 64 года собственного времени космический корабль с единичным ускорением потенциально может совершить путешествие (вернувшись на Землю) к галактике Андромеды, удалённой на 2,5 млн св. лет. На Земле за время такого полёта пройдёт около 5 млн лет.
А через 200 лет человек построит первую машину времени! ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Хотя в будущее мы путешествуем постоянно, никто не имеет опыта перемещение в прошлое. В фантастической литературе XIX века зарождается идея путешествия во времени. Широкую известность получил изданный в 1895 году роман Герберта Уэллса «Машина времени». В ХХ веке данная идея развивалась многими, но самыми знаменитыми стали кинотрилогия Роберта Земекиса «НАЗАД В БУДУЩЕЕ» и советский фильм «ГОСТЬЯ ИЗ БУДУЩЕГО». Современная физика утверждает, что перемещения во времени, в том числе и в прошлое возможны, но для этого необходимо во-первых перемещаться в пространстве со скоростью, близкой к световой, во-вторых необходимо либо обнаружить в космосе, либо сконструировать искусственно очень экзотические объекты под названием «кротовые норы», в-третьих саму машину времени нужно строить с применением материалов, обладающих отрицательной плотностью энергии, что на данный момент не наблюдается ни у одного из известных материалов.
ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Мы увидели, как люди от определения времени по положению Солнца и Луны перешли к кварцевым и атомным часам... Мы видим, что часы есть к каждой квартире и даже каждой комнате этой квартиры... Но мы видим так же, что и теперь остались неразрешенные проблемы управления временем, которые предстоит решить в будущем... ИТАК... Мы увидели, как люди от определения времени по положению Солнца и Луны перешли к кварцевым и атомным часам... Мы видим, что часы есть к каждой квартире и даже каждой комнате этой квартиры... Но мы видим так же, что и теперь остались неразрешенные проблемы управления временем, которые предстоит решить в будущем...
Cлайд 1
Районная научно практическая конференция «Шаг в будущее» «Время. Измерение времени. Часы». Столярова Виктория 5 класс Руководитель: Серкина Г.Н.Cлайд 2
Цель 1. Провести анкетирование, выяснить, что учащиеся знают о происхождении времени. 2. Исследовать происхождение времени и его измерение. 3. Составить классификацию часов от древнего человека до наших дней. 4. Показать значение времени для человека и его влияние на организм человека и животных. 5. Подобрать задачи, связанные со временем, на логическое мышление.
Cлайд 3
Задачи: 1. Развитие познавательного интереса к обучению. 2.Применение полученных знаний в дальнейшем обучении. Содержание: 1.Введение 2.Происхождение времени, классификация и описание часов 3.Биологическое время и его влияние на организм. 4. Занимательные задачи на время.
Cлайд 4
Введение В нашей повседневной жизни мы так часто пользуемся временем, что даже не задумываемся и не подозреваем, что же это такое? Откуда появились понятия: год, месяц, день, час, каким образом древние люди измеряли время и с помощью чего. Обратившись к одноклассникам и старшим ребятам, я поняла, что и они не могут объяснить мне происхождение времени и его измерении, тогда я решила узнать об этом больше, обратившись к книгам, Интернету, и рассказать о своих открытиях сверстникам.
Cлайд 5
Происхождение времени, классификация и описание часов Предметы считать легко: один, два, три и т.д. Измерить небольшое расстояние тоже, несложно. Достаточно иметь какую-нибудь мерку, даже нередко расстояние мы мерим по способу первобытных людей - считаем шаги. Гораздо труднее найти мерку для времени. Тут ни пальцы, ни шаги не помогут: время можно измерять только временем, а мерку нужно искать в природе.
Cлайд 6
Самыми древними «часами», которые никогда не ломались, было солнце. Утро, день, вечер, ночь. Не очень точно, но первобытному человеку этого было достаточно. Потом люди научились определять время более точно: днем по солнцу, а ночью по звездам. Древние солнечные часы. Древние часы Египта.
Cлайд 7
Люди заметили, что звезды на небе двигаются, причем медленно. Все они как бы привязаны к одной звезде, которую назвали Гвоздем Неба. Сейчас мы называем эту звезду Полярной, она показывает направление на Северный полюс. Неподалеку от Полярной звезды на небе всегда можно найти семь звезд, расположенных в виде ковша. Это созвездие Большая Медведица. За сутки она обходит полный оборот вокруг Полярной звезды, за ночь полкруга. Вот и получается, что на небе есть настоящие часы со звездной стрелкой.
Cлайд 8
Еще три или четыре тысячи лет назад люди не только точно знали этот день, но и сумели построить каменный календарь, который без ошибки показывал начало года, он сохранился и до наших дней. Когда первый луч восходящего солнца падал на священный камень внутри круга, это означало, что наступило начало нового года. Весь год это 365 дней.
Cлайд 9
После того как неделю разбили на сутки, научились разбивать их на 24 часа. Самые первые часы были солнечными. О времени судили по длине тени, отбрасываемой вертикальными предметами. Указателями солнечных часов были и знаменитые обелиски Древнего Египта. Они отбрасывали четкие тени, по которым можно было указать время с точностью до нескольких минут.
Cлайд 10
До нашего времени такие часы сохранились, например, в городе Пушкине. Там стоит небольшой верстовой столб с надписью:«От Санкт- Петербурга 22 версты», а около него лежит плита с римскими цифрами по окружности. Тень, падающая на ту или другую цифру, указывает время дня, как стрелка часов. Такие столбы были поставлены более 200 лет назад на каждой версте по всей дороге из Петербурга в Москву.
Cлайд 11
Солнечные часы не работают в пасмурный день и тем более, ночью. На этот случай у древних были водяные часы. Обычно, это был сосуд, из которого сквозь узкую трубочку медленно вытекала вода. Уровень ее в этом сосуде или в другом, куда выливалась вода, указывал время днем и ночью. Погрешность водяных часов, была не менее 10 минут за сутки. В древности в некоторых восточных городах существовали городские водяные часы. На ступеньках каменой лестницы один под другим стояло несколько сосудов. Наполняли водой верхний сосуд и вода, через небольшое отверстие выливалась из него во второй сосуд, из него в третий и т.д. Служитель, наблюдавший за часами, через определенное время оглашал который идет час.
Cлайд 12
Cлайд 13
В глубокой древности изобрели и всем известные песочные часы. Дата возникновения первых песочных часов неизвестна. Упоминания о часах бутылочного типа, по всей вероятности песочных, имеются уже со времени Архимеда. Несмотря на то, что песочные часы появились в Европе поздно, они быстро распространились. Этому способствовала их простата, надежность, низкая цена и возможность измерять с их помощью в любой момент дня и ночи. Недостатком, мешавшим широкому применению этих часов, был сравнительно короткий интервал времени, который можно было измерить, не переворачивая эти часы. Обычно песочные часы рассчитывались на работу в течение получаса или часа.
Cлайд 14
Помимо солнечных, песочных часов и водяных часов, с начала ХIII в. появились первые огневые - свечные часы. Это очень простые часы в виде длинной тонкой свечи с нанесенной по ее длине шкалой. Они сравнительно удовлетворительно показывали время, а в ночные часы еще и освещали жилища. Свечи, применявшиеся для этой цели, были длинной около метра. Отсюда происходит и обычай измерять длину ночи количеством сгоревших за ночь свечей. Обычно за ночь выгорали три таких свечи, а зимой - больше. К боковым сторонам свечи иногда прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени.
Cлайд 15
Изобретением, ознаменовавшим новый этап развития стали «колесные часы», впоследствии переименованные в механические. Первоначально они долго имели лишь одну стрелку - часовую. Гораздо позже появилась минутная, а спустя 60 лет и секундная стрелка. Затем пришло время Электронных, кварцевых часов и т. д. Вряд ли еще какой-нибудь измерительный инструмент может похвастать таким разнообразием воплощений как часы. Даже если рассматривать, начиная только с механических, то можно встретить часы с пружиной для завода и часы с гирями, часы с кукушкой и часы с маятником, часы с боем и будильники.
Cлайд 16
Разнообразие размеров - от башенных часов высотой в несколько метров до часов в перстне на пальце. По точности измерений - от обычных бытовых, до спортивных, отмеряющих сотые доли секунды. Последнее изобретение - часы, в которых секундная стрелка не «прыгает» на новое положение, а движется равномерно по кругу.
Cлайд 17
Кроме того, что есть часы, которыми мы привыкли пользоваться, существует так называемые биологические часы, когда организм каждого человека, приспосабливается к определенным условиям. Еще во времена водяных часов появились первые попытки перевести биологические часы человека. Это было связано с « растранжириванием дневного света». В Великобритании было предложено перевести летом стрелки часов на 20 минут вперед, а зимой вернуть стрелки назад. Эту идею воплотили все европейские страны. Кроме того, что есть часы, которыми мы привыкли пользоваться, существует так называемые биологические часы, когда организм каждого человека, приспосабливается к определенным условиям. Еще во времена водяных часов появились первые попытки перевести биологические часы человека. Это было связано с « растранжириванием дневного света». В Великобритании было предложено перевести летом стрелки часов на 20 минут вперед, а зимой вернуть стрелки назад. Эту идею воплотили все европейские страны.
Cлайд 18
Различные отзывы на переход зимнего и летнего времени: ЗА ПРОТИВ 1.ЭНЕРГЕТИКИ: Экономия электроэнергии, угля. 2.ФАРМАЦЕВТЫ: Перевод часов влияет на организм, увеличивается продажа лекарств. 3. ФЕРМЕРЫ: С переходом на летнее время увеличивается время посевных работ.. 1.МЕДИКИ: Нарушение сна, нарушение ритмов сердца, увеличение стрессов, снижение работоспособности, увеличивается количество вызовов скорой помощи. 2.ЖИВОТНОВОДЫ: Снижается удой молока.
Cлайд 19
Данные опроса школьников 5-6 классов, с целью выяснить, как влияет на их организм перевод часов на летние и зимнее время. Вывод: на моих ровесниках перевод часов никак не отражается, но приятно, что осенью есть возможность поспать лишний час. Вопросы Летнее время Зимнее время 1.Ощущаете ли вы на себе перевод часов? 32 5 2.Вам стало легче вставать? 2 25 3.Увеличилась ли ваша работоспособность? 15 12 4 Перевод, на какое время вас устраивает больше? 2 30 5.Когда у вас появилось больше свободного времени? 15 15 6.Повлиял ли перевод часов на ваш аппетит? 20 3 7. Влияет ли перевод времени на вашу успеваемость? 4 5 8 Ваш режим изменился? 18 14 9.Вас устраивает перевод часов на сезонное? 10 22
Cлайд 20
Cлайд 21
Занимательные задачи на время. 1. Имеются песочные часы на 7 и на 9 минут. Как с их помощью отмерить ровно 20 минут? 2. Часы пробили 3 часа, потратив на это 3 секунды. Сколько времени понадобится этим часам, чтобы пробить 7 часов. 3.Во сколько раз быстрее движется конец минутной стрелки, чем конец часовой стрелки? 4. Какие часы, чаще показывают правильное время - которые спешат на 2 минуты в сутки, или которые стоят? 5. В комнате двое часов. Одни идут точно, а другие спешат на 8 минут в сутки. В полдень часы были поставлены точно на 12. Через какое время в первый раз эти двое часов снова покажут одновременно 12 часов? 6. У Евгения Онегина были карманные часы, которые он заводил два раза в сутки: утром в 8.30 он делал 11 полных оборотов заводной головки, а вечером, ложась спать, приходилось делать 9 оборотов. В котором часу ложился спать Онегин? 7. Сколько есть положений на правильно идущих часах, когда часовая и минутная стрелки совмещаются? 8. У человека остановились настенные часы. Он идет к своему приятелю, часы которого идут правильно, просиживает у него некоторое время и, вернувшись, домой, верно, ставит свои часы. Как это сделать, если известно, сколько времени занимает дорога, и сколько времени он просидел у приятеля?
Cлайд 22
Интересные факты из области часов: Часы традиционно не устанавливаются в помещениях казино. Традиционное движение часовых стрелок «по часовой стрелке» используется для указания направления кругового движения. Однако существуют часы, у которых стрелки двигаются «против часовой стрелки». Биг - Бен - это название не башни, а 13-тонного колокола, который звонит внутри. Атомные часы имеют погрешность в 1 секунду за шесть миллионов лет. Одна секунда - это 9 192 631 770 колебаний излучения атома цезия -133. Часы идут по часовой стрелке - слева направо - потому что именно в этом направлении движется тень солнечных часов. Древнейшие солнечные часы, относящиеся к XV в. до н.э., обнаружены в Египте. Существует 24 часовых пояса.
Cлайд 23
Номер високосного года (с добавленным днём 29 февраля) должен быть кратен четырём. Существует исключение: года, кратные 100, не високосны. Существует исключение из исключения: года, кратные 400, високосны. 1900 не был високосным, а 2000 - был. Существуют високосные секунды. Существуют: тысячелетие, век, пятилетка, год, квартал, месяц, декада, неделя, сутки, час, минута, секунда, миллисекунда, микросекунда, наносекунда, пикосекунда, фемтосекунда и так далее. Никто точно не знает, почему год делится на 12 месяцев (такое деление не соответствует ни лунному, ни солнечному календарю). Считается, что деление часа на 60 минут связано с вавилонской системой счисления, в основе которой было не 10, а 60. Хотя в одной минуте 60 секунд, в одной секунде 1000 миллисекунд. Неправильно говорить «сколько время?». Стоит говорить только «который час?». 24 часа звёздного времени равняются 23 часам 56 минутам 4,091 секундам среднего солнечного времени.
Принято различать звездное время, солнечное (истинное и среднее), местное, поясное, всемирное(мировое), летнее.
Звездное время (звездные сутки) – это промежуток времени между двумя последующими кульминациями, какой-либо звезды. Кульминация - это наибольшая высота светила над горизонтом.
Истинное солнечное время – это промежуток времени между двумя последовательными кульминациями центра Солнца на одном и том же меридиане. Однако это время неудобно, т.к. продолжительность истинных солнечных суток в течение года меняется из-за неравномерного движения Земли вокруг Солнца (в перигелии Земля движется быстрее, чем в афелии). Для удобства вводят среднее солнечное время. При этом считают, что Солнце движется равномерно по орбите.
Среднее солнечное время – это промежуток времени между двумя последовательными кульминациями «среднего» Солнца на одном и том же меридиане. Местное время – время, измеренное на одном меридиане. Оно будет одинаковым для всех пунктов, лежащих на этом меридиане. Но оно тоже неудобно, т.к. местных систем счета времени столько же, сколько меридианов на Земле, т.е. бесчисленное множество. Поэтому с 1884 г. во многих странах мира стала применяться поясная система счета времени. Поверхность Земли условно разделили меридианами на 24 часовых пояса, по 15 о каждый.
Поясное время – время в границах одного часового пояса. В каждом часовом поясе ставят часы по местному времени среднего меридиана. Таким образом, время в соседних поясах будет различаться на 1 час. Границы поясов проводят с учетом естественных рубежей и административно-хозяйст-венных границ. По международному соглашению начальной, нулевой (он же 24-й) часовой пояс – это пояс, по середине которого проходит нулевой (Гринвичский) меридиан. Остальным поясам в направлении на восток даны номера от 1-го до 23-го. Поясное время некоторых часовых поясов имеет особое название. Так, время нулевого пояса называют западноевропейским (лондонское время), время первого пояса – среднеевропейским (по этому времени живет большая часть Европы и Африки), второго пояса – восточноевропейским (московское время).
Территория России располагается в десяти часовых поясах (со 2-го по 11-й включительно). Москва находится во втором часовом поясе, и на всей западной части России, кроме Калининградской области, будет время 2-го часового пояса. Время 2-го часового пояса, т.е. московское время, введено и на большей части территории третьего часового пояса, в том числе и Нижегородской области. В Калининградской области время 1-го часового пояса.
Время нулевого часового пояса, т.е. местное среднее солнечное время на нулевом меридиане, называется всемирным временем. В астрономических календарях моменты большинства астрономических явлений указывают по всемирному времени. Существует формула связи всемирного времени с поясным: Т п = Т в + п , где Т п – поясное время, Т в – всемирное время, п – номер часового пояса.
В 1930 г. в целях более рационального использования дневного света в СССР было введено декретное время, согласно которому стрелки часов во всех часовых поясах СССР были переведены на 1 час вперед. С 1981 г. на летний период в нашей стране часы переводят еще на один час вперед (летнее время). На летнее время переходят также США, Канада, Австралия, большинство стран Европы. Всего более 110 государств. Однако большинство (порядка 130) стран, сейчас временем не манипулируют. В числе таких государств – Китай, Япония, Корея, Прибалтика, Скандинавия и др.
Московское время (соответствующее 2-му часовому поясу) зимой отличается от всемирного на 3 часа, а летом на 4 часа.
С введением поясного времени возникает вопрос – какой часовой пояс считать началом новых суток? Условились считать, что сутки должны начинаться в 12-ом часовом поясе, через который проходит меридиан 180 о. По меридиану 180 о долготы проведена линия перемены даты. По обе стороны этой линии часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки. Если движутся с запада на восток, то одним числом живут дважды, в обратном направлении одни сутки выбрасывают из счета.
Календарь – система счисления длительных промежутков времени, основанная на периодичности некоторых явлений природы (смена времен года, фаз Луны и т.п.). В истории человечества известно 3 типа календарей: лунные, солнечные, лунно-солнечные. Родина лунного календаря – Вавилон. Год в лунном календаре состоял из 12 лунных месяцев по 29 или 30 дней. Мусульманский лунный календарь существует в настоящее время в ряде арабских стран. Лунный год короче солнечного на 10 суток.
Более совершенными являются лунно-солнечные календари, в которых лунные месяцы приблизительно согласуются с солнечным годом. Год делится на 12 месяцев, каждый из которых начинался с новолуния. Для связи с солнечным годом периодически вставлялся дополнительный 13-й месяц. Такая система сохранилась до сих пор в еврейском календаре.
Первый солнечный календарь появился в Древнем Египте до н.э. Год там делился на 12 месяцев по 30 дней. В конце года добавляли еще 5 дней – таким образом, в году получалось 365 суток. Современный солнечный календарь ведет историю с древних римлян. Римский государственный деятель Юлий Цезарь предложил считать 3 года по 365 суток, а каждый четвертый – по 366 суток. Такой календарь называют юлианским. Годы в 365 суток называют простыми, в 366 – високосными. В феврале високосного года 29 дней, простого – 28 дней.
Юлианский календарь тоже имел неточность и с течением времени запаздывал все больше и больше. Поэтому в XVI в. глава католической церкви папа Григорий XIII ликвидировал эту неточность. По его предложению «вековые годы», оканчивающиеся на два нуля, являются високосными в том случае, если они делятся на 400. Следовательно, 1600-1 год – високосный, 1700-й, 1800-й, 1900-й – простые, а 2000-й год снова високосный. Такая система стала называться григорианским календарем, или новым стилем. Этот календарь введен в большинстве европейских стран. В нашей стране перешли на новый стиль только в 1918 г. (к этому году расхождение юлианского и григорианского календарей составляло 13 суток, поэтому вместо 1 февраля 1918 г. стали считать 14 февраля 1918 г.).
Слайд 1
>Измерение времени
Слайд 2
>
Время
Всемирное
Поясное
Местное
Звёздное
Солнечное
Декретное
Летнее
Слайд 3
>
Всемирное время
Вращением Земли вокруг оси задается шкала всемирного времени. Вращение Земли и смена дня и ночи определяют самую естественную единицу времени - сутки.
Сутки - это промежуток времени между последовательными верхними кульминациями на данном меридиане одной из трех фиксированных точек небесной сферы: точки весеннего равноденствия, центра видимого диска Солнца (истинного Солнца) либо фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору и называемой "средним солнцем".
В соответствии с этим сутки бывают звездные, истинные солнечные или средние солнечные.
Начальным меридианом при всех измерениях времени с 1884 года считается меридиан Гринвичской обсерватории, а среднее солнечное время на меридиане Гринвича называется всемирным временем UT (Universal Time). Всемирное время определяется из астрономических наблюдений, которые ведутся специальными службами на многих обсерваториях мира.
Слайд 4
>
В астрономическом календаре на месяц моменты явлений даются по всемирному времени То. Переход от одной системы счета времени к другой выполняется по формулам:
То=Тm - L, Tп=Tо+n(ч)=Tm+n(ч) - L.
В этих формулах То - всемирное время; Тm - местное среднее солнечное время; Тп - поясное время; n(ч) - номер часового пояса (на территории России к номеру часового пояса прибавляется еще 1 час декретного времени); L - географическая долгота в единицах времени, считаемая положительной к востоку от Гринвича.
О счете времени для наблюдений
Слайд 5
>
Звёздное время
При астрономических наблюдениях используется звездное время s, которое связано со средним солнечным временем Тm и со всемирным временем To соотношениями:
S=So+To+L+ 9,86c * (Tо), S=So+Tm+ 9,86c * (Tm -L),
Здесь So - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (звездное время на меридиане Гринвича в О часов всемирного времени), а заключенные в скобки значения (Tо) и (Tm -L), выражены в часах и десятичных долях часа. Поскольку произведения 9,86c * (Tо) и 9,86c * (Tm -L) не превосходят четырех минут, то при приближенных вычислениях ими можно пренебречь.
Слайд 6
>
Поясное время Москвы
Поясное время второго часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским временем и обозначается Тм. Поясное время других пунктов на территории РФ получается прибавлением к московскому времени целого числа часов дельтаТ, которое равно разности номеров часового пояса данного пункта и часового пояса Москвы:
Т=Тм + дельтаТ.
Слайд 7
>
Летнее время
В весенне-летний период на значительной части территории России и других стран вводится летнее время, т. е. все часы переводятся на один час вперед. Перевод осуществляется в два часа ночи последнего воскресенья марта.
В начале осенне-зимнего периода, в три часа ночи последнего воскресенья октября, часы снова переводятся на один час назад: вводится зимнее время. Таким образом, в весенне-летний период Тм=То+4ч и Т=Тm-L+4Ч+дельтаТ, в осенне-зимний период Тм=То+3ч и Т=Тm-L+ЗЧ+дельтаТ.
Слайд 8
>
Из истории измерения времени
Сутки разделены на 24 часа, каждый час – на 60 минут. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год.
С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.
Слайд 9
>
Звёздные и солнечные сутки
Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23 часа 56 минут. Сутки, измеренные относительно далеких звезд, называются звездными (если быть совсем точными, звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия). Куда же деваются еще 4 минуты? Дело в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Чтобы «догнать» его, Земле и нужны эти 4 минуты. Сутки, связанные с видимым движением Солнца вокруг Земли, называются солнечными. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам.
Слайд 10
>
Вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Проходит 4 минуты, прежде чем Земля «догоняет» его. Итак, Земля делает один оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут. 24 часа – средние солнечные сутки – время оборота Земли относительно центра Солнца.
Слайд 11
>
Нулевой меридиан
Нулевой меридиан проходит через Гринвичскую обсерваторию, расположенную недалеко от Лондона. Человек живет и работает по солнечным часам. С другой стороны, астрономам для организации наблюдений нужно именно звездное время. В каждой местности существует свое солнечное и свое звездное время. В городах, расположенных на одном меридиане, оно одно и то же, а при перемещении вдоль параллели оно будет меняться. Местное время удобно для повседневной жизни – оно связано с чередованием дня и ночи в данной местности. Однако многие службы, например, транспорт, должны работать по одному и тому же времени; так, все поезда в России идут по московскому времени. Для того, чтобы отдельные населенные пункты не оказывались сразу в двух часовых поясах, границы между поясами немного сдвинули: они проводятся по границам государств и областей.
Слайд 12
>
Чтобы не возникало путаницы, было введено понятие гринвичского времени (UT): это местное время на нулевом меридиане, на котором расположена Гринвичская обсерватория. Но россиянам жить по одному времени с лондонцами неудобно; так появилась идея поясного времени. Были выбраны 24 земных меридиана (через каждые 15 градусов). На каждом из этих меридианов время отличается от всемирного на целое число часов, а минуты и секунды совпадают с гринвичскими. От каждого из этих меридианов отмерили 7,5° в обе стороны и провели границы часовых поясов. Внутри часовых поясов время всюду одинаково. В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 года.
В 1930 году на территории бывшего Советского Союза все часы были переведены на час вперед. Так появилось декретное время. А в марте россияне переводят часы еще на час вперед (т.е. уже на 2 часа по сравнению с поясным) и до конца октября живут по летнему времени. Подобная практика принята во многих европейских странах.
Поясное время
http://24timezones.com/map_ru.htm
Слайд 13
>
Линия смены даты
Возвращаясь из первого кругосветного плавания, экспедиция Фернана Магеллана выяснила, что куда-то потерялись целые сутки: по корабельному времени была среда, а местные жители, все как один, утверждали, что уже четверг. Никакой ошибки в этом нет – путешественники плыли все время на запад, догоняя Солнце, и, в итоге, сэкономили 24 часа. Похожая история случилась с русскими землепроходцами, встретившимися на Аляске с англичанами и французами. Чтобы решить эту проблему, было принято соглашение о международной линии смены дат. Она проходит через Берингов пролив по 180-му меридиану. На острове Крузенштерна, лежащем восточнее, по календарю на сутки меньше, чем на острове Ротманова, лежащем западнее этой линии.
Слайд 14
>
Вопросы викторины
http://www.eduhmao.ru/info/1/3808/34844/
http://www.afportal.ru/astro/test
Слайд 15
>
1. Звездные сутки в противоположность истинным солнечным суткам имеют постоянную длительность. Почему же ими не пользуются в общественной жизни?
Потому что: 1) удобнее измерять время, используя движение по небу наиболее заметного небесного тела - Солнца, а не точки весеннего равноденствия, ничем на небе не отмеченной; 2) при пользовании звездным временем за год получилось бы 366 звездных суток при 365 вполне заметных днях; 3) звездные сутки начинаются, по крайней мере в данное время, в разные часы дней и ночей; 4) при пользовании какими бы то ни было солнечными сутками мы в какой-то степени можем ориентироваться во времени по положению Солнца на небе, а при пользовании звездными сутками такая ориентация была бы довольно затруднительна и совсем невозможна для лиц, плохо знакомых с астрономией.
Слайд 16
>
2. Почему сейчас в обыденной жизни не пользуются солнечным временем?
Потому что длительность истинных солнечных суток в течение года непрерывно меняется, чего не могли заметить в древности. Было бы очень трудно изготовить часы, идущие в точности по истинному солнечному времени, и, кроме того, интересы науки и техники требуют установления постоянных, а не переменных единиц времени (в данном случае суток).
Слайд 17
>
3. Когда в году бывают самые длинные и самые короткие истинные солнечные сутки? Какова разница между теми и другими?
Самые длинные истинные солнечные сутки бывают около 23 декабря - 24 ч 04 мин 27 сек, а самые короткие - около 16 сентября-24 ч 03 мин 36 сек. Разница между ними составляет около 51 звездных секунд.
Слайд 18
>
4. Обычно считается, что на всем протяжении какого-либо меридиана, от полюса и до полюса, один и тот же час суток и что при движении по меридиану нет надобности в перестановке стрелки часов. Ответьте, так ли это на самом деле?
Нет. Довольно часто один и тот же меридиан проходит по разным часовым поясам. Однако местное звездное и местное среднее солнечное время на всем протяжении одного какого-либо меридиана одинаковы.
Слайд 19
>
5. Считая, что время для телефонных разговоров начинается в 8ч. и заканчивается в 23ч. Поясного времени за границей и декретного времени у нас, найдите часы суток, удобные для телефонных переговоров между Лондоном и Нью-Йорком по лондонскому поясному времени; между Москвой и Владивостоком по московскому декретному времени.
С 13 по 23 ч включительно по лондонскому поясному времени. С 8 по 16 ч включительно по московскому декретному времени.
Слайд 20
>
6. Пароход вышел из Сан-Франциско 1 августа в 12 ч. И прибыл во Владивосток тоже в 12ч. 18 августа. Сколько суток длился этот рейс?
16 суток
7. В котором часу по московскому декретному времени Новый год вступает на территорию России?
В 14 ч.
8. Сколько времени удерживается на Земле любая дата, например 1 января?
Любая календарная дата удерживается на земном шаре в течение двух суток.
Слайд 21
>
9. Узнав, что каждая дата задерживается на Земле по двое суток, один ученик запротестовал: "Позвольте, но ведь тогда все наши годы продолжались бы по два года. Значит, тут что-то не так". Что бы вы ответили этому ученику?
В каждом месте на Земле любая календарная дата "живет" только одни сутки, а поэтому и год имеет свою обычную длительность.
