Часу вимір - це

Відлік часу пов'язаний з периодич. процесами. Система обчислення часу, що застосовується в повсякденному житті, заснована на солн. добі, а відповідна од. часу - секунда сонячного часу визначається як 1/86400 пор. солн. доби (на рік міститься 365,2422 пор. солн. доби). Тривалість істинних солн. доби змінюється протягом року внаслідок нерівномірності орбіт. руху Землі і нахилу земної осі до площини орбіти; ці зміни досягають 50 с.

За міжнар. угодою, земна поверхня розділена на 24 часових пояси, в кожному з яких брало ведеться єдиний відлік часу, що відрізняється на 1 ч від часу в сусідньому поясі. Відлік довгот, а отже, і осн. відлік часу, ведеться від меридіана, що проходить через Грінвічську обсерваторію (Великобританія). Єдине час. відраховується всередині даного часового поясу, наз. цивільнимчасом, а час нульового часового поясу (Гринвічем час) наз. всесвітнім часом. Київ і Ленінград знаходяться в 2-му часовому поясі, самі східні частини нашої країни лежать в 12-му часовому поясі. Для раціонального використання світлого часу доби в багатьох країнах (в СРСР з 1981) годинник на літо переводяться вперед ( «літній час»). Крім того, в СРСР з 1930 годинник по всій території країни зрушені на 1 ч вперед щодо часу даного часового поясу (декретний час). Декретний московський час випереджає Гринвічем час на 3 год.

Значні видимі розміри Сонця і великий потік світла і теплоти, що випромінюється їм, роблять відлік часу по ньому незручним і неточним. Тому айстр. вимір часу аж до сер. 20 в. велося на основі спостережень видимого руху зірок, обумовленого добовим обертанням Землі. Тривалість зоряної доби (проміжку часу між двома последоват. Проходженнями зірки через площину меридіана) не містить варіацій, пов'язаних з нерівномірністю орбіт. руху Землі і з нахилом земної осі до площини орбіти. Проте виявилося незручним введення зоряної доби для практич. відліку часу. Зоряні добу приблизно на 4 хв менше солн. діб. (Ця різниця зумовлена ​​тим, що за час кожного оберту Землі навколо осі Сонце переміщається по небосхилу прибл. На 1/365 обороту в напрямку обертання Землі.) Відношення між пор. сонячними і зоряними цілодобово визначено з надзвичайно високою точністю.

Вимірювання менших проміжків часу здійснюється за допомогою айстр. годин. Їх хід визначається маятником (вага 10-12 кг), що коливається на спец. підвісі (довжиною ок. 1 м) в вакуумі. Для досягнення високої точності (відносить. Похибка 10-8) маятник максимально захищений від вібрацій, зовн. впливів, змін темп-ри, а його коливання підтримуються електромагнітного магн. пристроєм.

Велику точність відліку часу забезпечують кварцові годинники. хід до яких визначається коливаннями пластин з високоякісного крист. кварцу. Добова відносить. похибка таких годин не перевищує 10-11, а помилка, яка накопичується протягом року, не перевищує 10-9 с. Кварцові годинники дозволили встановити нерівномірність добового обертання Землі. Порівняння тривалості зоряної доби з показаннями багатьох незалежних кварцових годин показало, що тривалість зоряної доби може змінюватися на величину 10-8 від їх пор. величини. Океанські припливи і деформації земної кори, викликані притяганням Сонця і Місяця, поступово сповільнюють добове обертання Землі, так що добу подовжуються в пор. на 0,001 з за століття. Спостерігаються і ін. Периодич, зміни швидкості обертання Землі, викликані притяганням Сонця і Місяця, нахилом земної ОСП до площини її орбіти, сплющені Землі біля полюсів. На ці регулярні варіації накладаються хаотичний. зміни, викликані потужними збуреннями атмосфери, пов'язаними з солн. активністю, тектонічних. процесами та ін. В результаті тривалість істинних зоряної доби непостійна. Більш регулярним процесом явл. звернення Землі навколо Сонця, період догрого вельми постійний, а його обурення під впливом ін. планет малі. У 1960 Генеральна конференція з мір та ваг визначила секунду як 1 / 31556925,9747 частина тривалості тропич. року (ефемеридна секунда).

Макроскопіч. тіла принципово не можуть служити абс. зберігачем часу. Причина - непереборні і неконтрольовані зміни систем, що складаються з величезного числа атомів. Зміна пружності підвісу маятника або пружності кварцової пластини (рекристалізація), виникнення мікротріщин, руйнування поверхневих шарів і ін. Неминуче ведуть до зміни періоду коливання маятника або пластини. Звільнитися від таких повільних, але неминучих змін, можна лише звернувшись до ат. системам, що складається з порівняно невеликого числа ч-ц. Зміни числа ч-ц або їх стану ведуть до різкого квант. зміни св-в системи і можуть бути відразу помічені. Атом або молекула вибірково поглинає або випромінює електромагнітного магн. хвилі певних частот (див. СПЕКТРОСКОПІЯ). Ці частоти відрізняються неперевершеним постійністю, т. К. Залежать від будови атома або молекули.

Розвиток радиоспектроскопии і квантової електроніки призвело до створення двох типів ат. еталонів частоти і часу - цезієвого еталона і водневого генератора, що дозволяють вимірювати і відтворювати секунду з відносить. похибкою 10-13 (див. КВАНТОВІ СТАНДАРТИ частоти. КВАНТОВІ ГОДИННИК). Взаємні порівняння цезієвих і водневих стандартів частоти разл. конструкцій показали розбіжність в 3 • 10-13. Генеральна конференція з мір та ваг прийняла в 1967 нову од. часу - атомну секунду, визначивши її як +9192631770,0 періодів електромагнітного магн. коливань, відповідних потужність. квант. переходу атома 137Cs. Нуль після коми означає, що ця величина, отримана з порівнянь з ефемеридної секундою, прийнята за визначення і не підлягає подальшому уточненню (якщо наступні айстр. Спостереження цього зажадають, то повинна бути уточнена величина ефемеридної секунди). Частота, що фіксується водневим генератором, визначена з порівнянь з цезієвим еталоном з похибкою 30 • 10-12 і дорівнює +1420405751,7860 ± 0,0046 Гц.

Створення оптичних стандартів частоти дозволить об'єднати в одному фіз. процесі еталони часу і довжини. Період електромагнітного магн. коливань, відповідний обраної спектр. лінії, стане основою еталона часу, а довжина хвилі цієї спектр. лінії - основою еталона довжини. Однак створення будь-якого нового еталону часу має послужити лише уточнення виміряє. процедури, але не повинно змінювати значення секунди, певної за допомогою цезієвого еталона.

Суч. стан науки вимагає вимірювання відрізків часу від 10-12 с до 1010 років. Цей величезний діапазон не може бути реалізований в єдиній методиці та апаратурі. Поки не існує методів для точного вимірювання надкоротких імпульсів, що генеруються недо-римі лазерами. Процеси, тривалість яких брало перевершує частки нс, можуть вивчатися за допомогою швидкісних електроннопроменевих осцилографів. Кілька більш повільні процеси фіксуються за допомогою хронографів. Вимірювання тривалості геол. і астрофіз. процесів засноване на вивченні явищ, пов'язаних з розпадом і синтезом ат. ядер. Вік гірських порід визначається по вимірюванню відносного змісту в них продуктів радиоакт. розпаду. Вік археол. об'єктів визначається по відносить. змісту радиоакт. ізотопу вуглецю 13С або по намагніченості обпалених глиняних черепків, що відповідає величині магн. поля Землі в місці і в момент випалу. Вік зірок визначається по відносить. змісту гелію і водню в їх атмосфері, а вік Метагалактики характеризується величиною червоного зміщення в спектрах наиб. віддалених айстр. об'єктів. Новітні дані про вік Метагалактики отримані з спостереження реліктового випромінювання.