Вокруг Света 2004 № 01 (2760) - [14]

Как хранить время

После того как были заложены теоретические основы измерения времени и земного пространства и созданы часовые и угломерные приборы достаточной точности, возникла необходимость учреждения системы отсчета и хранения времени.

Что принять за начальную точку отсчета для определения долготы? Как обеспечить хранение времени при длительных путешествиях? Как сличать это время с местным? Поскольку истинный полдень (самая короткая тень от гномона) наступает в различных точках Земли в разное время, необходимо было договориться об определенных условностях его отсчета. Так, пожалуй, впервые в истории человечества за стол переговоров сели бывшие военные противники, финансовые конкуренты и религиозные антиподы… Целое столетие ученые и государственные мужи разных стран спорили о том, где будет находиться «нулевой меридиан». Договориться им удалось только 1 ноября 1884 года – Международная меридианная комиссия признала за «нулевой» Гринвичский меридиан и рекомендовала принять Гринвичское время в качестве всемирного…

Гринвичский меридиан был выбран не случайно. Там в 1675 году по указу английского короля Карла II была организована астрономическая обсерватория, а двумя годами позже установлены маятниковые часы. Там же было впервые выведено уравнение времени, которое позволяло вычислять разницу между показаниями часов и солнечным временем. Солнце не является идеальным хранителем времени, поскольку полет нашей планеты происходит по эллиптической орбите и ось Земли наклонена к плоскости ее движения. Как следствие солнечное время то отстает от часового, то опережает его. Знаменитая вытянутая солнечная восьмерка – аналемма символизирует именно этот факт. Так родилось среднее Гринвичское время.

Релятивизм в действии

В 1905 году Эйнштейн предложил теорию относительности, суть которой заключается в том, что на быстро движущемся объекте время течет медленнее. То есть время стало величиной относительной. Такие понятия, как «сейчас», «сегодня», «завтра», имеют простой, общепринятый смысл только для событий, происходящих недалеко друг от друга. А если, например, сесть в космический корабль и разогнать его до скорости, близкой к скорости света, то можно и в будущее слетать посмотреть, как там будет на Земле через пару сотен лет, только вот вернуться в свое настоящее уже не удастся…

В 1908 году немецкий ученый Г. Минковский доказал неразрывное единство пространства и времени и ввел новое понятие пространство—время. Так мир стал четырехмерным. А в 1916 году Эйнштейн завершил создание общей теории относительности, согласно которой пространство—время может искривляться под действием сил тяготения (математически искривленные пространства ранее описал Н. Лобачевский). С тех пор геометрия искривленных пространств называется неевклидовой. Но самым интересным открытием в общей теории относительности является то, что в сильном поле тяготения время течет медленнее. Это означает, что часы у поверхности Солнца идут медленнее, чем у поверхности Земли, а часы на околоземной орбите, наоборот, быстрее.

Так называемые релятивистские эффекты учитываются сегодня не только учеными, астрономами, но и инженерами. Их влияние на навигационные спутники GPS и ГЛОНАСС сказывается на вычислениях орбит, на распространении навигационных сигналов и, конечно, на ходе бортовых атомных часов. Последняя поправка наиболее существенна и выражается в искусственном «замедлении» атомных часов спутников ГЛОНАСС и GPS.

Биологический хронометраж

Для интуитивной оценки времени Природа снабдила человека особым «механизмом» – так называемыми биологическими часами. Они отсчитывают циклы, приблизительно равные 24 часам. И только в 2001 году ученые определили участок головного мозга, в котором находятся биологические часы человека. Выяснилось, что за восприятие времени отвечают так называемые базальные ядра и теменная часть коры больших полушарий. Причем механизмы оценки небольших интервалов времени и упорядочение событий нашей жизни в памяти происходят принципиально разными способами.

Из жизни носимых часов

1500

После изобретения в 1470 году плоской пружины, заменившей гири, мастер Питер Хенлейн из немецкого города Нюрнберга изготовил первые носимые часы. Их корпус, имевший только одну, часовую, стрелку, был выполнен из позолоченной латуни и имел форму яйца. Первые «Нюрнбергские яйца» были диаметром 100—125 мм, толщиной 75 мм и носили их в руке или на шее

1515—1540

В этот период была решена одна из основных проблем ранних механических часов – изменение силы тяги заводной пружины. Сделано это было пражским мастером Джакобом с помощью специального барабана переменного диаметра

1630

Циферблат карманных часов был впервые накрыт стеклом. Подход к их оформлению стал более изощренным. Корпуса стали изготавливать в виде животных и других реальных объектов, а для украшения циферблата применяли эмаль

1670

Появление анкерного спуска, позволившего использовать маятники с малой амплитудой качания

1675

Изобретение спиральной пружины-балансира. С этого момента крутильный маятник в носимых часах полностью заменил обычный. Точность хода носимых часов, особенно после внедрения горизонтального анкерного спуска, кардинально повысилась, поэтому в механизм пришлось добавить еще одну, минутную, стрелку