Семь единиц времени, о которых вы не знали. Семь единиц времени, о которых вы не знали Длина тел в разных системах отсчета

Длина тел в разных системах отсчета

Сравним длину стержня в инерциальных системах отсчета K и K " (рис.). Предположим, что стержень, расположенный вдоль совпадающих осей x и x" покоится в системе K" . Тогда определение его длины в этой системе не доставляет хлопот. Нужно приложить к стержню масштабную линейку и определить координату x" 1 одного конца стержня, а затем координату x" 2 другого конца. Разность координат даст длину стержня  0 в системе K" :  0 = x" 2 ‑ x" 1 .

Стержень покоится в системе K" . Относительно системы K он движется со скоростью v , равной относительной скорости систем V .

Обозначение V мы будем употреблять только применительно к относительной скорости систем отсчета. Поскольку стержень движется, нужно произвести одновременный отсчет координат его концов x 1 и x 2 в некоторый момент времени t . Разность координат даст длину стержня  в системе K :

 = x 2 ‑ x 1 .

Для сопоставления длин  и  0 нужно взять ту из формул преобразований Лоренца, которая связывает координаты x , x" и время t системы K . Подстановка в нее значений координат и времени приводит к выражениям

(мы подставили вместо β его значение). Заменив разности координат длинами стержня, а относительную скорость V систем K и K" равной ей скоростью стержня v , с которой он движется в системе K , придем к формуле

Таким образом, длина движущегося стержня оказывается меньше той, которой обладает стержень в состоянии покоя. Аналогичный эффект наблюдается для тел любой формы: в направлении движения линейные размеры тела сокращаются тем больше, чем больше скорость движения Это явление называется лоренцевым (или фицджеральдовым) сокращением. Поперечные размеры тела не изменяются. В результате, например, шар принимает форму эллипсоида, сплющенного в направлении движения. Можно показать, что зрительно этот эллипсоид будет восприниматься в виде шара. Это объясняется искажением зрительного восприятия движущихся предметов, вызванным неодинаковостью времен, которые затрачивает свет на прохождение пути от различно удаленных точек предмета до глаза. Искажение зрительного восприятия приводит к тому, что движущийся шар воспринимается глазом как эллипсоид, вытянутый в направлении движения. Оказывается, что изменение формы, обусловленное лоренцевым сокращением, в точности компенсируется искажением зрительного восприятия.

Промежуток времени между событиями

Пусть в системе K" в одной и той же точке с координатой x" происходят в моменты времени t" 1 и t" 2 два каких-то события. Это могут быть, например, рождение элементарной частицы и ее последующий распад. В системе K" эти события разделены промежутком времени

t " = t " 2 ‑ t " 1 .

Найдем промежуток времени t между событиями в системе K , относительно которой система K" движется со скоростью V . Для этого определим в системе K моменты времени t 1 и t 2 , соответствующие моментам t" 1 и t" 2 и образуем их разность:

t = t 2 - t 1 .

Подстановка в нее значений координаты и моментов времени приводит к выражениям

Если события происходят с одной и той же частицей, покоящейся в системе K" , то t" = t" 2 -t" 1 представляет собой промежуток времени, измеренный по часам, неподвижным относительно частицы и движущимся вместе с ней относительно системы K со скоростью v , равной V (напомним, что буквой V мы обозначаем только относительную скорость систем; скорости частиц и часов мы будем обозначать буквой v ). Время, отсчитанное по часам, движущимся вместе с телом, называется собственным временем этого тела и обычно обозначается буквой τ. Следовательно, t" = τ. Величина t == t 2 - t 1 представляет собой промежуток времени между теми же событиями, измеренный по часам системы K , относительно которой частица (вместе со своими часами) движется со скоростью v . С учетом сказанного

Из полученной формулы следует, что собственное время меньше времени, отсчитанного по часам, движущимся относительно тела (очевидно, что часы, неподвижные в системе K , движутся относительно частицы со скоростью -v ). В какой бы системе отсчета не рассматривалось движение частицы, промежуток собственного времени измеряется по часам системы, в которой частица покоится. Отсюда следует, что промежуток собственного времени является инвариантом , т. е. величиной, имеющей одно и то же значение во всех инерциальных системах отсчета. С точки зрения наблюдателя, «живущего» в системе K , t есть промежуток времени между событиями, измеренный по неподвижным часам, а τ- промежуток времени, измеренный по часам, движущимся со скоростью v . Поскольку τ < t , можно сказать, что движущиеся часы идут медленнее, чем покоящиеся часы. Подтверждением этого служит следующее явление. В составе космического излучения имеются рождающиеся на высоте 20-30 км нестабильные частицы, называемые мюонами. Они распадаются на электрон (или позитрон) и два нейтрино. Собственное время жизни мюонов (т. е. время жизни, измеренное в системе, в которой они неподвижны) составляет в среднем примерно 2 мкс. Казалось бы, что даже двигаясь со скоростью, очень мало отличающейся от c , они могут пройти лишь путь, равный 3·10 8 ·2·10 ‑6 м. Однако, как показывают измерения, они успевают в значительном количестве достигнуть земной поверхности. Это объясняется тем, что мюоны движутся со скоростью, близкой к c . Поэтому их время жизни, отсчитанное по часам, неподвижным относительно Земли, оказывается значительно большим, чем собственное время жизни этих частиц. Следовательно, не удивительно, что экспериментатор наблюдает пробег мюонов, значительно превышающий 600 м. Для наблюдателя, движущегося вместе с мюонами, расстояние до поверхности Земли сокращается до 600 м, поэтому мюоны успевают пролететь это расстояние за 2 мкс.

Понятие времени более сложное, чем понятие длины и массы. В обыденной жизни время - это то, что отделяет одно событие от другого. В математике и физике время рассматривают как скалярную величину, потому что промежутки времени обладают свойствами, похожими на свойства длины, площади, массы.

Промежутки времени можно сравнивать. Например, на один и тот же путь пешеход затратит больше времени, чем велосипедист.

Промежутки времени можно складывать. Так, лекция в институте длится столько же времени, сколько два урока в школе.

Промежутки времени измеряют. Но процесс измерения времени отличается от измерения длины, площади или массы. Для измерения длины можно многократно использовать линейку, перемещая её с точки на точку. Промежуток времени, принятый за единицу, может быть использован лишь один раз. Поэтому единицей времени должен быть регулярно повторяющийся процесс. Такой единицей в Международной системе единиц названа секунда. Наряду с секундой используются и другие единицы времени: минута, час, сутки, год, неделя, месяц, век. Такие единицы, как год и сутки, были взяты из природы, а час, минута, секунда придуманы человеком.

Год - это время обращения Земли вокруг Солнца. Сутки - это время обращения Земли вокруг своей оси. Год состоит приблизительно из 365 суток. Но год жизни людей складывается из целого числа суток. Поэтому вместо того, чтобы к каждому году прибавлять 6 часов, прибавляют целые сутки к каждому четвёртому году. Этот год состоит из 366 дней и называется высокосным.

В Древней Руси неделя называлась седмицей, а воскресенье - днём недельным (когда нет дел) или просто неделей, т.е. днём отдыха. Названия следующих пяти дней недели указывают, сколько дней прошло после воскресенья. Понедельник - сразу после неделя, вторник - второй день, среда - середина, четвёртые и пятые сутки соответственно четверг и пятница, суббота - конец дел.

Месяц не очень определённая единица времени, он может состоять из тридцати одного дня, из тридцати и двадцати восьми, двадцати девяти в высокосные годы (дней). Но существует эта единица времени с древних времён и связана с движением Луны вокруг Земли. Один оборот вокруг Земли Луна делает примерно за 29,5 суток, и за год она совершает примерно 12 оборотов. Эти данные послужили основой для создания древних календарей, а результатом их многовекового усовершенствования является тот календарь, которым мы пользуемся и сейчас.

Так как Луна совершает 12 оборотов вокруг Земли, люди стали считать полнее число оборотов (то есть 22) за год, то есть год - 12 месяцев.

Современное деление суток на 24 часа также восходит к глубокой древности, оно было введено в Древнем Египте. Минута и секунда появились в Древнем Вавилоне, а в том, что в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд, сказывается влияние шестидесятеричной системы счисления, изобретённой вавилонскими учёными.

Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд. Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд. С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала.

Так почему же мы помним момент, но забываем о гхари, нуктемероне или о чем-то ещё более экзотическом?

1. Атом

Слово «атом» происходит от греческого термина, обозначающего «неделимое», и потому используется в физике для определения мельчайшей частицы вещества. Но в старину это понятие применялось по отношению к кратчайшему промежутку времени. Считалось, что минута насчитывает 376 атомов, продолжительность каждого из которых составляет менее, чем 1/6 секунды (или 0,15957 секунды, если быть точным).

2. Гхари

Какие только приборы и приспособления не изобретались в Средние века для измерения времени! Пока европейцы вовсю эксплуатировали песочные и солнечные часы, индийцы применяли клепсидры — гхари. В полусферической чаше, изготовленной из дерева или металла, проделывали несколько отверстий, после чего помещали ее в бассейн с водой. Жидкость, просачиваясь через прорези, медленно наполняла сосуд, пока от тяжести он полностью не погружался на дно. Весь процесс занимал около 24 минут, поэтому такой диапазон и был назван в честь прибора — гхари. В то время считалось, что день состоит из 60 гхари.

3. Люстр

Люстр — это период, длящийся 5 лет. Использование этого термина уходит корнями в античность: тогда люструм обозначал пятилетний отрезок времени, завершавший установление имущественного ценза римских граждан. Когда сумма налога была определена, отсчет подходил к концу, и торжественная процессия высыпала на улицы Вечного города. Церемония заканчивалась люстрацией (очищением) — пафосным жертвоприношением богам на Марсовом поле, совершавшимся ради благополучия граждан.

4. Майлвэй

Не все то золото, что блестит. Тогда как световой год, казалось бы, созданный для определения периода, измеряет дистанцию, mileway, путь длиной в милю, служит для отсчета времени. Хотя термин и звучит как единица измерения расстояния, в раннем Средневековье он обозначал отрезок продолжительностью 20 минут. Именно столько в среднем занимает у человека преодоление маршрута длиной в милю.

5. Нундин

Жители Древнего Рима трудились семь дней в неделю, не покладая рук. На восьмой день, впрочем, считавшийся у них девятым (римляне относили к диапазону и последний день предыдущего периода), они организовывали в городах огромные рынки — нундины. Базарный день получил название «novem» (в честь ноября — девятого месяца 10-месячного земледельческого «Года Ромула»), а временной промежуток между двумя ярмарками — нундин.

6. Нуктемерон

Нуктемерон, комбинация из двух греческих слов «nyks» (ночь) и «hemera» (день), является не более, чем альтернативным обозначением привычных нам суток. Все, что считается нуктемеронным, соответственно, длится менее 24 часов.

7. Пункт

В Средневековой Европе пункт, называемый также точкой, использовался для обозначения четверти часа.

8. Квадрант

А сосед пункта по эпохе, квадрант, определял четверть дня — период продолжительностью 6 часов.

9. Пятнадцать

После нормандского завоевания слово «Quinzieme», переводимое с французского как «пятнадцать», было заимствовано британцами для определения пошлины, пополнявшей казну государства на 15 пенсов с каждого заработанного в стране фунта. В начале 1400-х термин приобрел и религиозный контекст: его стали использовать для указания дня важного церковного праздника и двух полных недель, следующих за ним. Так «Quinzieme» превратился в 15-дневный период.

10. Скрупул

Слово «Scrupulus», в переводе с латыни обозначающее «маленький острый камушек», прежде служило аптечной единицей измерения веса, равной 1/24 унции (около 1,3 гр). В 17 веке скрупул, ставший условным обозначением небольшого объема, расширил свое значение. Он стал применяться для указания 1/60 части круга (минуты), 1/60 минуты (секунды) и 1/60 дня (24 минут). Сейчас, утратив свой былой смысл, скрупул трансформировался в скрупулезность — внимательность к мелочам.

И еще некоторые временные величины:

1 аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)

Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах. С помощью наиболее совершенных лазерных установок исследователи сумели получить световые импульсы длящиеся всего 250 аттосекунд. Но какими бы бесконечно малыми ни казались эти временные промежутки, они представляются целой вечностью по сравнению с так называемым временем Планка (около 10-43 секунды), по мнению современной науки, наикратчайшим из всех возможных временных отрезков.

1 фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)

Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.

1 пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)

Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.

1 наносекунда (миллиардная доля секунды)

Луч света, проходящий через безвоздушное пространство, за это время способен преодолеть расстояние всего в тридцать сантиметров. Микропроцессору в персональном компьютере потребуется от двух до четырех наносекунд, чтобы выполнить одну команду, к примеру, сложить два числа. Время существования К-мезона, еще одной редкой субатомной частицы, составляет 12 наносекунд.

1 микросекунда (миллионная доля секунды)

За это время луч света в вакууме покроет расстояние в 300 метров, длину примерно трех футбольных полей. Звуковая же волна на уровне моря способна за этот же промежуток времени преодолеть расстояние равное всего одной трети миллиметра. 23 микросекунды потребуется для того, чтобы взорвалась динамитная шашка, фитиль которой догорел до конца.

1 миллисекунда (тысячная доля секунды)

Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Всем нам знакомая муха взмахивает своими крылышками один раз в три миллисекунды. Пчела - один раз за пять миллисекунд. С каждым годом луна вращается вокруг Земли на две миллисекунды медленнее, так как ее орбита постепенно расширяется.

1/10 секунды

Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. Космический корабль Voyager 1, направляющийся за пределы солнечной системы, за это время удаляется от солнца на два километра. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.

1 секунда

Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится как раз это время. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.

1 минута

За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.

1 час

Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона - самый отдаленной планеты Солнечной системы - достигает Земли за пять часов двадцать минут.

1 сутки

Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.

1 год

Земля совершает один оборот вокруг солнца и поворачивается вокруг своей оси 365,26 раза, средний уровень мирового океана повышается на величину от 1 до 2,5 миллиметров, а в России проводятся 45 выборов федерального значения. Потребуется 4,3 года, чтобы свет от ближайшей звезды Proxima Centauri достиг Земли. Примерно столько же времени понадобится на то, чтобы поверхностные океанские течения обогнули земной шар.

1 столетие

За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.

1 миллион лет

Космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.

1 миллиард лет

Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.

Поскольку вселенная всего существует 12-14 миллиардов лет, единицы измерения времени, превышающие миллиард лет, используются достаточно редко. Однако ученые, специалисты по космологии, считают, что вселенная, возможно, будет продолжаться и после того, как погаснет последняя звезда (через сто триллионов лет) и испарится последняя черная дыра (через 10100 лет). Так что Вселенной предстоит еще пройти путь гораздо более длительный, чем она уже прошла.

источники
http://www.mywatch.ru/conditions/

------------------
Хочу обратить ваше внимание на то, что сегодня в ПРЯМОМ ЭФИРЕ будет интересный разговор посвященный Октябрьской Революции. Вы сможете задать вопросы через чат

Вся наша жизнь связана со временем и регулируется периодической сменой дня и ночи, а также времён года. Вам известно, что Солнце всегда освещает только половину земного шара: на одном полушарии - день, а на другом в это время ночь. Следовательно, на нашей планете всегда есть точки, где в данный момент полдень, и Солнце находится в верхней кульминации, а есть полночь, когда Солнце находится в нижней кульминации.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем , момент нижней кульминации - истинной полночью . А промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца называется истинными солнечными сутками.

Казалось бы, их можно использовать для точного счёта времени. Однако из-за эллиптической орбиты Земли, солнечные сутки периодически меняют свою продолжительность. Так, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, она движется по орбите примерно со 30,3 км/с. А через полгода Земля оказывается в самой удалённой точке от Солнца, где её скорость падает на 1 км/с. Такое неравномерно движение Земли по своей орбите вызывает неравномерное видимое перемещение Солнца по небесной сфере. Иными словами, в разное время года Солнце "перемещается" по небу с различной скоростью. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток постоянно меняется и пользоваться ими в качестве единицы измерения времени неудобно. В связи с этим в повседневной жизни используются не истинные, а средние солнечные сутки , продолжительность которых принята постоянной и равной 24 часам. Каждый час среднего солнечного времени в свою очередь делится на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.

Измерение времени солнечными сутками связано с географическим меридианом. Время, измеренное на данном меридиане, называется его местным временем , и оно одинаково для всех пунктов, находящихся на нём. При этом, чем восточнее земной меридиан, тем раньше на нём начинаются сутки. Если учесть, что за каждый час наша планета поворачивается вокруг своей оси на 15 о, то разность времени двух пунктов в один час соответствует и разности долгот в 15°. Следовательно, местное время в двух пунктах будет отличаться ровно на столько, на сколько отличается их географическая долгота, выраженная в часовой мере:

T 1 – T 2 = λ 1 – λ 2 .

Из курса географии вам известно, что за начальный (или, как его ещё называют, нулевой) меридиан принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, находящуюся недалеко от Лондона. Местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана называется всемирным временем - Universal Time (сокращённо UT).

Зная всемирное время и географическую долготу какого-либо пункта, можно легко определить его местное время:

T 1 = UT + λ 1 .

Эта формула также позволяет находить географическую долготу по всемирному времени и местному времени, которое определяется из астрономических наблюдений.

Однако, если бы в повседневной жизни мы с вами пользовались местным временем, то по мере передвижения между населёнными пунктами, находящимися восточнее или западнее постоянного места проживания, нам бы приходилось непрерывно передвигать стрелки часов.

Для примера, давайте определим, на сколько позже наступает полдень в Санкт-Петербурге по сравнению с Москвой, если их географическая долгота заранее известна.

Иными словами, в Санкт-Петербурге полдень наступит примерно на 29 мин 12 с позднее, чем в Москве.

Возникающие неудобства столь очевидны, что в настоящее время практически всё население земного шара пользуется поясной системой счёта времени . Она была предложена преподавателем из США Чарльзом Даудом в 1872 году для использования на железных дорогах Америки. А уже в 1884 году в Вашингтоне прошла Международная меридианная конференция, итогом которой стала рекомендация применения гринвичского времени в качестве всемирного времени.

Согласно этой системе, весь земной шар разделён на 24 часовых пояса, каждый из которых простирается по долготе на 15° (или на один час). Часовой пояс Гринвичского меридиана считается нулевым. Остальным же поясам в направлении от нулевого на восток присвоены номера от 1 до 23. В пределах одного пояса во всех пунктах в каждый момент поясное время одинаково, а в соседних поясах оно отличается ровно на один час.

Таким образом, поясное время, которое принято в конкретном месте, отличается от всемирного на число часов, равных номеру его часового пояса:

Т = UT + n .

Если посмотреть на карту часовых поясов, то не трудно заметить, что их границы совпадают с меридианами только в малонаселённых местах, на морях и океанах. В остальных же местах границы поясов для большего удобства проведены по государственным и административным границам, горным хребтам, рекам и другим естественным рубежам.

Также от полюса до полюса по поверхности земного шара проходит условная линия, по разные стороны которой местное время отличается почти на сутки. Эта линия получила название линии перемены даты. Она примерно проходит по меридиану 180 о.

В настоящее время более надёжным и удобным временем считается атомное время, которое было введено Международным комитетом мер и весов в 1964 году. А эталоном времени были приняты атомные часы, ошибка хода которых примерно составляет одну секунду за 50 тысяч лет. Поэтому с 1 января 1972 года страны земного шара ведут счёт времени по ним.

Для счёта длительных промежутков времени, в которых устанавливается определённая продолжительность месяцев, их порядок в году и начальный момент отсчёта лет, был введён календарь. В его основе лежат периодические астрономические явления: вращение Земли вокруг оси, изменение лунных фаз, обращение Земли вокруг Солнца. При этом любая календарная система (а их насчитывается более 200) опирается на три основные единицы измерения времени: средние солнечные сутки, синодический месяц и тропический (или солнечный) год.

Напомним, что синодический месяц - это промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны. Он примерно равен 29,5 суток.

А тропический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Его средняя продолжительность с 1 января 2000 года составляет 365 д 05 ч 48 мин 45,19 с.

Как видим, синодический месяц и тропический год не содержат в себе целого числа средних солнечных суток. Поэтому многие народы по-своему пытались согласовать сутки, месяц и год. Это, в последствии, и привело к тому, что в разное время у разных народов была своя календарная система. Однако все календари можно условно разделить на три типа: лунные, лунно-солнечные и солнечные.

В лунном календаре год делится на 12 лунных месяцев, которые попеременно содержат в себе 30 или 29 суток. Вследствие этого, лунный календарь короче солнечного года примерно на десять суток. Такой календарь получил широкое распространение в современном исламском мире.

Лунно-солнечные календари самые сложные. В их основе лежит соотношение, что 19 солнечных лет равны 235 лунным месяцем. Вследствие этого, в году содержится 12 или 13 месяцев. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре.

В солнечном календаре за основу берётся продолжительность тропического года. Одним из первых солнечных календарей считается древнеегипетский календарь, созданный примерно в 5 тысячелетии до нашей эры. В нём год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. А в конце года добавлялось ещё 5 праздничных дней.

Непосредственным предшественником современного календаря был календарь, разработанный 1 января 45 года до нашей эры в Древнем Риме по приказу Юлия Цезаря (отсюда и его название - юлианский).

Но и юлианский календарь не был совершенным, так как в нём продолжительность календарного года отличалась от тропического года на 11 минут и 14 секунд. Казалось бы, всего-ничего. Но к середине 16 века было замечено смещение дня весеннего равноденствия, с которыми связаны церковные праздники, на 10 суток.

Чтобы компенсировать накопившуюся ошибку и избежать подобного смещения в будущем, в 1582 году римский папа Григорий XIII провёл реформу календаря, передвинувшую счёт дней на 10 суток вперёд.

При этом, чтобы средний календарный год лучше соответствовал солнечному, Григорий XIII изменил правило високосных лет. По-прежнему високосным оставался год, номер которого кратен четырём, но исключение делалось для тех, которые были кратны ста. Такие годы были високосными только тогда, когда делились ещё и на 400. Например, 1700, 1800 и 1900 годы являлись простыми. А вот 1600 год и 2000 - високосными.

Исправленный календарь получил название григорианского календаря или календаря нового стиля.

В России новый стиль был введён лишь в 1918 году. К этому времени между ним и старым стилем накопилось разница в 13 дней.

Однако старый календарь всё ещё жив в памяти многих людей. Именно благодаря ему во многих странах бывшего СССР в ночь с 13 на 14 января отмечается «старый Новый год».

Каждому знакомо чувство, когда ненавистный будильник вырывает вас из сладкого сна на самом интересном моменте. Вы долго не можете прийти в себя, понять, где вы, и весь день чувствуете себя разбитым.

Но, к счастью, есть способ всегда просыпаться легко.

Как известно, во время сна у человека чередуются две основных фазы сна: быстрая и медленная. Хороший ночной сон состоит из 5–6 таких полных циклов. Ученые рассчитали продолжительность каждого из них, что позволило узнать промежуток времени, когда организм будет находиться в фазе быстрого сна.

Именно в это время легче всего проснуться.

В среднем человек засыпает за 15 минут, то есть если вам нужно проснуться в 6 утра, вам лучше всего лечь спать в 20:45 или же в 22:15.
С помощью этой таблицы вы узнаете, во сколько вам нужно лечь спать, чтобы проснуться бодрым в нужное время:

Обычно здоровому человеку хватает 7-8 часов, чтобы выспаться. Если сон и питание здоровые и правильные, то проспав 7-8 часов, человек должен просыпаться сам.
Полночь – это время отдыха для всей природы, так как солнце находится в максимально низком положении. Солнце отвечает за законы времени, поэтому режим дня и питания тесно связан с солнечной активностью.

Во сколько нужно ложиться спать?

Лучшее время для сна и отдыха – с 21-00 до 00-00.

До полуночи 1 час сна засчитывается за 2 часа, что подтверждают даже современные учёные.

В это время отдыхает нервная система человека.

Чтобы убедиться в этом, Вы можете провести опыт:

Взять и лечь спать в 21-00, а затем проснуться в 1-00 или 2-00 ночи.

И Вы почувствуете, что полностью выспались.

На востоке многие люди живут по этому режиму.

Они спят в это время, а в другое время занимаются своими делами.

В другое время нервная система не отдыхает. И если Вы не поспали в это время, то потом можно спать хоть 12 часов подряд, но психика так и не отдохнёт.

В результате будет возникать лень, апатия, сонливость.

В какое время нужно вставать утром?

С 2-00 до 6-00 действует вата (энергия движения), которая даёт энтузиазм и жизнерадостность.

Какая энергия действует на период времени, в который просыпается человек, то действие такой энергии в течение всего дня и будет ощущать он на себе.

Поэтому нужно просыпаться в промежутке с 2 до 6 утра и человек весь день будет находиться под влиянием энергии ваты – жизнерадостности.

На востоке это время называется временем Святых. В это время стараются вставать люди настроенные на духовное развитие и самосознание. Ранним утром само собой хочется думать о возвышенном.

И такой человек способен целый день способен думать о возвышенном и быть радостным. Также он становится дальновидным и у него хорошо развивается интуиция.

Японские учёные также проводили исследования времени перед восходом солнца и выяснили следующее:

В предрассветное время атмосферу пронизывают особые солнечные лучи, которые вызывают особый эффект в теле.

В это время тело работает в двух режимах: ночном и дневном, то есть в пассивном и активном режимах.

И именно переключение с ночного режима на дневной режим происходит в это время.

Другими словами именно эти лучи переключают эти режимы.

Но если человек в это время спит, то этого переключения не происходит.

Затем весь день он действует в ослабленном режиме. Потом он целый день борется с сонливостью, потому что находится в неправильном режиме. Отсюда постоянное употребление кофе и чая, которые являются лёгкими наркотическими веществами.

Также этот временной промежуток (с 2 до 6 часов) отлично подходит для очищения организма.

И если человек просыпается рано, то его тело естественным образом очищается и освобождается от токсинов.

7 единиц времени, о которых вы вряд ли знали

1. Атом

2. Гхари

3. Люстр

4. Майлвэй

5. Нундин

6. Нуктемерон

7. Пункт

8. Квадрант

9. Пятнадцать

10. Скрупул

1/10 секунды
Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. Космический корабль Voyager 1, направляющийся за пределы солнечной системы, за это время удаляется от солнца на два километра. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.

1 секунда
Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится как раз это время. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.

1 минута
За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.

1 час
Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона - самый отдаленной планеты Солнечной системы - достигает Земли за пять часов двадцать минут.

1 сутки
Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.

1 год

1 столетие
За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.

1 миллион лет
Космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.

1 миллиард лет
Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.

источники

November 2nd, 2017

Так почему же мы помним момент, но забываем о гхари, нуктемероне или о чем-то ещё более экзотическом?

1. Атом

2. Гхари

Какие только приборы и приспособления не изобретались в Средние века для измерения времени! Пока европейцы вовсю эксплуатировали песочные и солнечные часы, индийцы применяли клепсидры - гхари. В полусферической чаше, изготовленной из дерева или металла, проделывали несколько отверстий, после чего помещали ее в бассейн с водой. Жидкость, просачиваясь через прорези, медленно наполняла сосуд, пока от тяжести он полностью не погружался на дно. Весь процесс занимал около 24 минут, поэтому такой диапазон и был назван в честь прибора - гхари. В то время считалось, что день состоит из 60 гхари.

3. Люстр

Люстр - это период, длящийся 5 лет. Использование этого термина уходит корнями в античность: тогда люструм обозначал пятилетний отрезок времени, завершавший установление имущественного ценза римских граждан. Когда сумма налога была определена, отсчет подходил к концу, и торжественная процессия высыпала на улицы Вечного города. Церемония заканчивалась люстрацией (очищением) - пафосным жертвоприношением богам на Марсовом поле, совершавшимся ради благополучия граждан.

4. Майлвэй

5. Нундин

Жители Древнего Рима трудились семь дней в неделю, не покладая рук. На восьмой день, впрочем, считавшийся у них девятым (римляне относили к диапазону и последний день предыдущего периода), они организовывали в городах огромные рынки - нундины. Базарный день получил название «novem» (в честь ноября - девятого месяца 10-месячного земледельческого «Года Ромула»), а временной промежуток между двумя ярмарками - нундин.

6. Нуктемерон

7. Пункт

В Средневековой Европе пункт, называемый также точкой, использовался для обозначения четверти часа.

8. Квадрант

А сосед пункта по эпохе, квадрант, определял четверть дня - период продолжительностью 6 часов.

9. Пятнадцать

10. Скрупул

И еще некоторые временные величины:

1 аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)

1 фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)

1 пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)

1 наносекунда (миллиардная доля секунды)

1 микросекунда (миллионная доля секунды)

1 миллисекунда (тысячная доля секунды)

1/10 секунды

1 секунда

1 минута

1 час

1 сутки

1 год

1 столетие

1 миллион лет

1 миллиард лет

источники
http://www.mywatch.ru/conditions/

12.3. Релятивистские эффекты

12.3.1. Изменение массы, длины, интервала времени

Из преобразований Лоренца следует ряд специфических эффектов - таких, как сокращение длины, изменение промежутков времени, увеличение массы и т.п. при движении со скоростями, близкими к скорости света.

Релятивистское увеличение массы: масса частицы в движущейся системе отсчета всегда оказывается больше массы той же частицы в системе отсчета, относительно которой частица покоится:

где m 0 - масса частицы в той системе отсчета, относительно которой частица покоится; m - масса частицы в той системе отсчета, относительно которой частица движется с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Релятивистское сокращение длины: продольный размер предмета в движущейся системе отсчета всегда оказывается меньше продольного размера этого же предмета в той системе отсчета, относительно которой предмет покоится:

где l 0 - продольный (вдоль направления скорости движения) размер предмета в той системе отсчета, в которой предмет покоится; l - продольный размер предмета в той системе отсчета, относительно которой предмет движется с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Следует отметить, что поперечный размер (по отношению к направлению движения) предмета не изменяется.

Релятивистское увеличение промежутка времени: интервал времени между событиями в движущейся системе отсчета всегда оказывается больше этого же интервала в покоящейся системе отсчета:

где τ 0 - интервал времени, который проходит по часам в той системе отсчета, относительно которой часы покоятся; τ - интервал времени, который проходит по часам в той системе отсчета, относительно которой часы движутся с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Собственная система отсчета - система отсчета, относительно которой частица, предмет или часы покоятся, т.е. собственная система отсчета - система отсчета, связанная с частицей, предметом или часами.

При решении задач следует правильно выбирать систему отсчета:

1. Пусть частица движется с релятивистской скоростью, а наблюдатель находится на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с частицей, частица покоится; следовательно, масса частицы в собственной системе отсчета равна m 0 , а в системе отсчета наблюдателя - m , так как относительно наблюдателя частица имеет релятивистскую скорость v (поскольку m > m 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, масса частицы увеличивается ).

2. Пусть частица движется с релятивистской скоростью, а наблюдатель находится на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с частицей, частица покоится; следовательно, время жизни частицы в собственной системе отсчета равно τ 0 , а в системе отсчета наблюдателя - τ, так как относительно наблюдателя частица имеет релятивистскую скорость v (поскольку τ > τ 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, время жизни частицы увеличивается ).

3. Пусть предмет находится в ракете, движущейся с релятивистской скоростью, а наблюдатель - на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с ракетой, предмет покоится; следовательно, размер предмета в собственной системе отсчета равен l 0 , а в системе отсчета наблюдателя - l , так как относительно наблюдателя предмет имеет релятивистскую скорость v (поскольку l размер предмета сокращается).

Пример 3. Некоторая линейка находится в ракете и расположена под углом 60° к выбранной координатной оси. Ракета начинает удаляться от Земли с релятивистской скоростью, равной 0,60c (c - скорость света) в направлении указанной координатной оси. Найти угол поворота линейки относительно направления движения ракеты в системе отсчета, связанной Землей.

Решение. Линейка покоится относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой. На рис. а изображены: система координат, связанная с ракетой; линейка (ее продольный l ||0 и поперечный l ⊥0 размеры); направление скорости ракеты.

Линейка в собственной системе отсчета имеет следующие размеры:

продольный (вдоль направления движения) -

l ||0 = l 0 cos 60°;

поперечный (в направлении, перпендикулярном движению):

l ⊥0 = l 0 sin 60°,

где l 0 - размер линейки в системе отсчета, связанной с ракетой.

В системе отсчета, связанной с Землей, линейка движется вместе с ракетой. На рис. б изображены: система координат, связанная с Землей; линейка (ее продольный l || и поперечный l ⊥ размеры); угол β, который образует линейка с направлением движения ракеты в системе отсчета, связанной с Землей.

Линейка в указанной системе отсчета имеет следующие размеры:

продольный -

l | | = l | | 0 1 − v 2 c 2 ;

поперечный -

l ⊥ = l ⊥0 ,

где v - модуль скорости ракеты, v = 0,6 с; c - скорость света в вакууме.

Продольный размер линейки уменьшается, а поперечный остается неизменным.

Угол, который составляет линейка с координатной осью Ox ′, определяется формулой

tg β = l ⊥ l | | = l | | 0 1 − v 2 c 2 l ⊥ 0 = l 0 cos 60 ° 1 − v 2 c 2 l 0 sin 60 ° = 1 − v 2 c 2 tg 60 ° = 3 3 1 − v 2 c 2 .

Расчет дает значение угла β:

β = arctg(2,165) = 65°.

Угол поворота линейки относительно направления движения ракеты в системе отсчета, связанной с Землей, составляет

γ = β − α = 65° − 60° = 5°.

Пример 4. Из материала, имеющего в земных условиях плотность 7,80 г/см 3 , изготовлен стержень и помещен в ракету. Ракета движется со скоростью 0,70c (c - скорость света), а стержень расположен в ракете вдоль направления ее движения. Найти увеличение плотности материала стержня по расчетам земного наблюдателя.

Решение. Стержень покоится относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой. На рис. а изображены: система координат, связанная с ракетой; стержень (его длина l 0 и площадь поперечного сечения S); направление скорости ракеты.

Стержень в указанной системе отсчета имеет массу m 0 и плотность

ρ 0 = m 0 V 0 = m 0 l 0 S ,

где V 0 - объем стержня в собственной системе отсчета, V 0 = l 0 S .

В системе отсчета, связанной с Землей, стержень движется вместе с ракетой. На рис. б изображены: система координат, связанная с Землей; стержень (его длина l и площадь поперечного сечения S).

Стержень в указанной системе отсчета имеет массу m и плотность

ρ = m V = m l S ,

где V - объем стержня в системе отсчета, связанной с Землей, V = lS .

Площадь поперечного сечения стержня в обеих системах отсчета одинакова.

Отношение плотностей

ρ ρ 0 = m l 0 S m 0 l S = m l 0 m 0 l

дает выражение для плотности стержня в системе отсчета, связанной с Землей:

ρ = ρ 0 m l 0 m 0 l .

Продольный размер стержня для земного наблюдателя уменьшается:

l = l 0 1 − v 2 c 2 ,

а масса стержня увеличивается:

m = m 0 1 − v 2 c 2 ,

где v - скорость ракеты, v = 0,70c ; c - скорость света в вакууме.

Подстановка m , l и v в выражение для плотности дает формулу

ρ = ρ 0 l 0 m 0 l 0 1 − v 2 c 2 ⋅ m 0 1 − v 2 c 2 = ρ 0 1 − v 2 c 2 = ρ 0 1 − (0,7 c) 2 c 2 = ρ 0 0,51 .

Искомое изменение плотности:

Δ ρ = ρ − ρ 0 = ρ 0 (1 0,51 − 1) = 49 51 ρ 0 .

Вычислим:

Δ ρ = 49 ⋅ 7,8 ⋅ 10 3 51 = 7,5 ⋅ 10 3 кг/м 3 = 7,5 г/см 3 .

Плотность материала, из которого изготовлен стержень, относительно земного наблюдателя увеличивается на 7,5 г/см 3 .

Пример 5. Часы помещены в ракету, удаляющуюся от Земли с релятивистской скоростью 0,80c (c - скорость света). Найти разницу показаний часов на Земле и в ракете, если по ракетным часам проходит 10,0 сут.

Решение. Часы покоятся относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой.

По часам, расположенным в собственной системе отсчета (ракете), проходит промежуток времени τ 0 = 10 сут.

В системе отсчета, связанной с Землей, проходит промежуток времени, который определяется формулой

τ = τ 0 1 − v 2 c 2 ,

где v - скорость ракеты, v = 0,80c ; c - скорость света в вакууме.

Искомая разница в показаниях часов определяется разностью

Δ τ = τ − τ 0 = τ 0 (1 1 − v 2 c 2 − 1)

и составляет

Δ τ = 10 ⋅ 24 ⋅ (1 1 − (0,8 c) 2 c 2 − 1) = 10 ⋅ 24 ⋅ 0,4 0,6 = 160 ч.

На Земле пройдет на 160 ч больше, чем в ракете.

Последние материалы раздела:

Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними...

Глава I. Описание живущего в семье дворян-Иртеньевых пожилого-учителя, немца Карла Ивановича Мауера. Николенька Иртеньев (мальчик, от лица...

Аппарат Гольджи - важная органелла, которая присутствует практически в каждой Пожалуй, единственными клетками, в которых отсутствует этот комплекс,...