Об измерении времени
Как по мне, история измерения времени одна из самых показательных во всей истории человечества. Люди всегда измеряли, измеряют и будут измерять в чем-то определённые периоды. Поэтому технология часов отражает весь прогресс нашего вида в целом: от первобытных способов до первых механизмов и технологичных высокоточных синхронизаторов наносекунд.
В 1875 году была учреждена организация, ответственная за установление единых временных отрезков (и вообще единиц измерения) - Международное бюро мер и весов (МБМВ). В её обязанности входит поддержание единого официального мирового времени во всех часовых поясах планеты. Каждый хронометр, связанный с человечеством, в любой точке Земли, на борту МКС или другой планете, синхронизируется по шкале UTC (не имеет конкретной расшифровки) - всемирному координированному времени.
Но как люди определяли и согласовывали время до века технологий и каким образом мы пришли к тому, что имеем?
Издревна люди измеряли время по вращению Земли. Понятно, что когда Земля вращается вокруг своей оси, Солнце перемещается по небосводу, отбрасывая тень. Можно было просто воткнуть палку и определять время по длине тени, но такой способ требовал 1-2 года, чтобы на основе наблюдений и опыта понимать, как определять время наиболее точно. Объяснить сразу это никто не мог, потому что у всех тень была разной длины из-за географического положения. Поэтому на вопрос "Как раньше люди синхронизировали время?" ответ будет - "Никак, его вообще не синхронизировали". Таким методом пользовались, пока не были созданы первые солнечные часы (на фото).
Выглядели они примерно так и позволяли определять время довольно точно с относительно небольшой погрешностью. Кроме того, по таким часам еще можно было узнать вашу систему координат и положение в ней.
Кроме таких, до 1656 года существовало огромное количество разных часов, но все они имели такую же технологию. Но почему до 1656 года? В этом году голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс изобрел маятниковые часы (на фото), которые в действие приводит сила притяжения Земли. Изначально они не показывали секундную шкалу и так было до 1670 года, пока британский часовой мастер Уильям Клемент не снабдил их секундным маятником.
Такие часы позволяли определять время намного точнее предыдущих, но тоже имели свои недостатки. Они непрактичны в передвжениях - слишком тяжелые и из-за механизма просто переставали правильно работать находу.
Нужен был более совершенный метод и предложили его только в 1930 году в научной работе "Кристаллические часы". Они работали на электрическом поле, а не гравитации. Называются такие часы кварцевыми. Кристалл кварца, внесённый в поле переменного тока, совершает колебания с частотой 10000 раз/1 мин. Это свойство кварца было использовано для завода часов. Оно обеспечивает точную работу механизма в перемещениях. (На самом деле, наручные часы существовали задолго до этого, но они работали слишком некоректно и были признаны только с идеей кварца).
Что такое одна секунда и почему она везде одинаковая?
Из целого кристалла кварца вырезается кусок такого объёма, который совершает колебания с частотой 32768 Гц. С этих пор и появилось первое определение одной секунды. Одна секунда - это 32768 периодов колебаний кристалла кварца. Но вскоре оно было пересмотрено, это произошло после того, как в 1960-ых годах учёные измерили период колебаний излучения атома цезия, испускающего 9.192.631.770 квантов колебательной энергии в естесственных условиях. Эта цифра и закрепилась как определение одной секунды.
Одна секунда - 9.192.631.770 периодов излучения атома цезия.
Так появилось атомное время. Если раньше отрезки времени разбивали на все более мелкие, доходя до секунд, то теперь все наоборот - сутки считаются совокупностью секунд. Открытие атомного времени позволило нам понять, что вращение Земли замедляется. Каждые 2 года сутки становятся длиннее на 1 секунду. Казалось бы, мелочь, но за это время Земля успевает прокрутиться на полкилометра.
Сегодня в мире работает система из цезиевых и атомных часов. Цезиевые часы, коих во всем мире около 320, воспроизводят высокоточные секунды, синхронизируясь друг с другом. Точность этих секунд суммируется и синхронизируется с атомным временем. Например, в вашем смартфоне есть специальные технологии, которые почти постоянно сравнивают своё время со всемирно координированным.
