Srećan sam što živim uzorno i jednostavno:
Kao sunce - kao klatno - kao kalendar
M. Tsvetaeva

Lekcija 6/6

Tema Osnove mjerenja vremena.

Target Razmotrite sistem brojanja vremena i njegovu vezu sa geografskom dužinom. Dajte ideju o hronologiji i kalendaru, definiciju geografske koordinate(dužina) područja prema astrometrijskim osmatranjima.

Zadaci :
1. obrazovni: praktična astrometrija o: 1) astronomskim metodama, instrumentima i mernim jedinicama, računanju i vođenju vremena, kalendarima i hronologiji; 2) određivanje geografskih koordinata (dužine) područja prema podacima astrometrijskih osmatranja. Usluge Sunca i tačno vrijeme. Primjena astronomije u kartografiji. O kosmičkim pojavama: revoluciji Zemlje oko Sunca, okretanju Mjeseca oko Zemlje i rotaciji Zemlje oko svoje ose i njihovim posljedicama - nebeske pojave: izlazak, zalazak sunca, dnevno i godišnje prividno kretanje i kulminacije svjetiljki (Sunce, Mjesec i zvijezde), promjena mjesečevih faza.
2. negovanje: formiranje naučnog pogleda na svet i ateističko obrazovanje u toku upoznavanja istorije ljudskog znanja, sa glavnim tipovima kalendara i hronoloških sistema; razotkrivanje praznovjerja povezanih s konceptima "prijestupne godine" i prijevodom datuma julijanskog i gregorijanskog kalendara; politehničko i radno obrazovanje u izlaganju gradiva o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i hronološkim sistemima, te o praktičnim metodama primjene astrometrijskih znanja.
3. Obrazovni: formiranje vještina: rješavanje zadataka za izračunavanje vremena i datuma hronologije i prenošenje vremena sa jednog sistema skladištenja i računa na drugi; izvoditi vježbe primjene osnovnih formula praktične astrometrije; koristiti mobilnu kartu zvjezdanog neba, priručnike i astronomski kalendar za određivanje položaja i uslova vidljivosti nebeskih tijela i toka nebeskih pojava; odrediti geografske koordinate (dužinu) područja prema astronomskim osmatranjima.

znati:
1. nivo (standard)- sisteme za brojanje vremena i mjerne jedinice; koncept podneva, ponoći, dana, odnos vremena sa geografskom dužinom; nulti meridijan i univerzalno vrijeme; zona, lokalno, ljetno i zimsko računanje vremena; metode prevođenja; naš račun, porijeklo našeg kalendara.
2. nivo- sisteme za brojanje vremena i mjerne jedinice; koncept podneva, ponoći, dana; povezanost vremena sa geografskom dužinom; nulti meridijan i univerzalno vrijeme; zona, lokalno, ljetno i zimsko računanje vremena; metode prevođenja; zakazivanje službe tačnog vremena; koncept hronologije i primjeri; pojam kalendara i glavne vrste kalendara: lunarni, lunisolarni, solarni (julijanski i gregorijanski) i osnove hronologije; problem kreiranja stalnog kalendara. Osnovni pojmovi praktične astrometrije: principi određivanja vremena i geografskih koordinata područja prema astronomskim opservacijama. Uzroci svakodnevno posmatranih nebeskih pojava nastalih rotacijom Meseca oko Zemlje (promena Mesečevih faza, prividno kretanje Meseca u nebeskoj sferi).

biti u mogućnosti da:
1. nivo (standard)- Pronađite vrijeme svijeta, prosjek, zona, lokalno, ljeto, zima;
2. nivo- Pronađite vrijeme svijeta, prosjek, zona, lokalno, ljeto, zima; pretvoriti datume iz starog u novi stil i obrnuto. Riješite zadatke za određivanje geografskih koordinata mjesta i vremena posmatranja.

Oprema: plakat "Kalendar", PKZN, klatno i sunčani sat, metronom, štoperica, kvarcni sat Zemljina kugla, tabele: neke praktične primjene astronomija. CD- "Red Shift 5.1" (Time-show, Priče o svemiru = Vrijeme i godišnja doba). Model nebeske sfere; zidna karta zvjezdanog neba, karta vremenskih zona. Karte i fotografije zemljine površine. Tabela "Zemlja u svemiru". Fragmenti filmskih traka"Vidljivo kretanje nebeskih tijela"; "Razvoj ideja o svemiru"; "Kako je astronomija opovrgla religijske ideje o svemiru"

Interdisciplinarna komunikacija: Geografske koordinate, metode računanja vremena i orijentacije, projekcija karte (geografija, 6-8. razred)

Tokom nastave

1. Ponavljanje naučenog(10 min).
a) 3 osobe na individualnim karticama.
1. 1. Na kojoj visini u Novosibirsku (φ= 55º) kulminira Sunce 21. septembra? [za drugu sedmicu oktobra, prema PKZN δ=-7º, zatim h=90 o -φ+δ=90 o -55º-7º=28º]
2. Gdje na zemlji nisu vidljive zvijezde južne hemisfere? [na sjevernom polu]
3. Kako se kretati terenom po suncu? [mart, septembar - izlazak sunca na istoku, zalazak sunca na zapadu, podne na jugu]
2. 1. podnevna visina Sunce ima 30º, a deklinacija mu je 19º. Odredite geografsku širinu mjesta posmatranja.
2. Kakve su dnevne putanje zvijezda u odnosu na nebeski ekvator? [paralelno]
3. Kako se kretati po terenu koristeći zvijezdu Sjevernjaču? [smjer sjever]
3. 1. Kolika je deklinacija zvijezde ako kulminira u Moskvi (φ= 56 º ) na visini od 69º?
2. Kako je osa sveta u odnosu na Zemljinu osu, u odnosu na ravninu horizonta? [paralelno, pod uglom geografske širine mjesta posmatranja]
3. Kako odrediti geografsku širinu područja iz astronomskih posmatranja? [izmjerite ugaonu visinu zvijezde Sjevernjače]

b) 3 osobe u odboru.
1. Izvedite formulu za visinu svjetiljke.
2. Dnevni putevi svjetiljki (zvijezda) na različitim geografskim širinama.
3. Dokazati da je visina svjetskog pola jednaka geografskoj širini.

u) Ostalo samostalno .
1. Koju je najveću visinu koju Vega dostiže (δ=38 o 47") u kolijevci (φ=54 o 04")? [maksimalna visina na vrhu kulminacije, h=90 o -φ+δ=90 o -54 o 04 "+38 o 47"=74 o 43"]
2. Odaberite bilo koju sjajnu zvijezdu prema PCZN-u i zapišite njene koordinate.
3. U kom sazvežđu se danas nalazi Sunce i koje su mu koordinate? [za drugu sedmicu oktobra prema PCDP u kon. Djevica, δ=-7º, α=13 h 06 m]

d) u "Red Shift 5.1"
Pronađite sunce:
Koje informacije se mogu dobiti o Suncu?
- koje su njegove koordinate danas i u kom se sazvežđu nalazi?
Kako se deklinacija mijenja? [smanjuje]
- koja je od zvijezda s vlastitim imenom najbliža po ugaonoj udaljenosti Suncu i koje su joj koordinate?
- dokazati da se Zemlja trenutno kreće po orbiti približavajući se Suncu (iz tabele vidljivosti - ugaoni prečnik Sunca raste)

2. novi materijal (20 minuta)
Treba platiti učenička pažnja:
1. Dužina dana i godine zavisi od referentnog okvira u kojem se razmatra kretanje Zemlje (da li je povezano sa nepokretnim zvijezdama, Suncem itd.). Izbor referentnog sistema se ogleda u nazivu jedinice vremena.
2. Trajanje jedinica brojanja vremena vezano je za uslove vidljivosti (kulminacije) nebeskih tijela.
3. Do uvođenja standarda atomskog vremena u nauku došlo je zbog neujednačenosti Zemljine rotacije, što je otkriveno sa sve većom preciznošću sata.
4. Uvođenje standardnog vremena je zbog potrebe koordinacije privrednih aktivnosti na teritoriji definisanoj granicama vremenskih zona.

Sistemi za brojanje vremena. Odnos sa geografskom dužinom. Prije više hiljada godina ljudi su primijetili da se mnoge stvari u prirodi ponavljaju: Sunce izlazi na istoku i zalazi na zapadu, ljeto slijedi zimu i obrnuto. Tada su nastale prve jedinice vremena - dan mjesec Godina . Koristeći najjednostavnije astronomske instrumente, ustanovljeno je da u godini ima oko 360 dana, a za oko 30 dana obris mjeseca prolazi kroz ciklus od jednog punog mjeseca do drugog. Zbog toga su kaldejski mudraci usvojili seksagezimalni sistem brojeva kao osnovu: dan je bio podijeljen na 12 noći i 12 dana. sati , krug je 360 ​​stepeni. Svaki sat i svaki stepen podijeljen je sa 60 minuta , a svake minute - za 60 sekundi .
Međutim, kasnija preciznija mjerenja beznadežno su pokvarila ovo savršenstvo. Ispostavilo se da Zemlja napravi potpunu revoluciju oko Sunca za 365 dana 5 sati 48 minuta i 46 sekundi. Mjesecu je, s druge strane, potrebno od 29,25 do 29,85 dana da zaobiđe Zemlju.
Periodične pojave praćene dnevnom rotacijom nebeske sfere i prividnim godišnjim kretanjem Sunca duž ekliptike su osnova različitih sistema brojanja vremena. Vrijeme- glavni fizička količina karakterišući uzastopne promene pojava i stanja materije, trajanje njihovog postojanja.
Kratko- dan, sat, minut, sekunda
Dugo- godina, kvartal, mjesec, sedmica.
1. "zvjezdani"Vrijeme povezano s kretanjem zvijezda na nebeskoj sferi. Izmjereno satnim kutom tačke proljetne ravnodnevnice: S = t ^; t = S - a
2. "solarno"vrijeme povezano: s prividnim kretanjem centra Sunčevog diska duž ekliptike (pravo solarno vrijeme) ili kretanjem "prosječnog Sunca" - zamišljene točke koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora u istom vremenskom intervalu kao i pravo Sunce (prosječno solarno vrijeme).
Sa uvođenjem 1967. standarda atomskog vremena i međunarodnog SI sistema, atomska sekunda se koristi u fizici.
Sekunda- fizička veličina brojčano jednaka 9192631770 perioda zračenja koji odgovaraju prelazu između hiperfinih nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma-133.
Sva navedena "vremena" su međusobno usklađena posebnim proračunima. AT Svakodnevni život koristi se srednje solarno vrijeme . Osnovna jedinica zvezdanog, pravog i srednjeg sunčevog vremena je dan. Dobijamo sideralne, srednje solarne i druge sekunde tako što odgovarajući dan podijelimo sa 86400 (24 h, 60 m, 60 s). Dan je postao prva jedinica za mjerenje vremena prije više od 50.000 godina. Dan- vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu rotaciju oko svoje ose u odnosu na bilo koji orijentir.
zvezdani dan- period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na nepokretne zvijezde, definira se kao vremenski interval između dva uzastopna gornja vrhunca proljetne ravnodnevnice.
pravi solarni dan- period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na centar solarnog diska, definisan kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena centra Sunčevog diska.
Zbog činjenice da je ekliptika nagnuta prema nebeskom ekvatoru pod uglom od 23 o 26" i da se Zemlja okreće oko Sunca po eliptičnoj (malo izduženoj) orbiti, brzina prividnog kretanja Sunca u nebeskoj sferi i, stoga, trajanje pravog sunčevog dana će se stalno mijenjati tokom godine: najbrže u blizini ekvinocija (mart, septembar), najsporije u blizini solsticija (jun, januar) Da bi se pojednostavilo računanje vremena u astronomiji, koncept uvodi se srednji sunčev dan - period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na "srednje Sunce".
Srednji solarni dan definirani su kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena "srednjeg Sunca". Oni su 3 m 55,009 s kraći od sideralnog dana.
24 h 00 m 00 s sideralnog vremena jednako su 23 h 56 m 4,09 s srednjeg solarnog vremena. Zbog određenosti teorijskih proračuna, prihvaćeno je efemerida (tabela) sekunda jednaka srednjoj solarnoj sekundi 0. januara 1900. u 12 sati jednako trenutnom vremenu, nevezano za rotaciju Zemlje.

Prije oko 35.000 godina ljudi su primijetili periodičnu promjenu izgleda mjeseca - promjenu lunarne faze.Faza F nebesko tijelo (Mjesec, planete, itd.) određuje se odnosom najveće širine osvijetljenog dijela diska d do njegovog prečnika D: F=d/D. Linija terminator razdvaja tamni i svijetli dio diska svjetiljke. Mjesec se kreće oko Zemlje u istom smjeru u kojem Zemlja rotira oko svoje ose: od zapada prema istoku. Prikaz ovog kretanja je prividno kretanje Mjeseca na pozadini zvijezda prema rotaciji neba. Svaki dan, Mjesec se pomiče na istok za 13,5 o u odnosu na zvijezde i puni krug za 27,3 dana. Tako je ustanovljena druga mjera vremena nakon dana - mjesec.
Siderični (zvjezdani) lunarni mjesec- vremenski period tokom kojeg mjesec napravi jednu potpunu revoluciju oko Zemlje u odnosu na nepokretne zvijezde. Jednako 27 d 07 h 43 m 11,47 s .
Sinodički (kalendarski) lunarni mjesec- vremenski interval između dvije uzastopne faze istog imena (obično mladog mjeseca) mjeseca. Jednako 29 d 12 h 44 m 2,78 s .
Sveukupnost fenomena vidljivog kretanja Mjeseca na pozadini zvijezda i promjene mjesečevih faza omogućavaju navigaciju Mjesecom na tlu (Sl.). Mjesec se pojavljuje kao uski polumjesec na zapadu i nestaje u zracima jutarnje zore sa istim uskim polumjesecom na istoku. Mentalno pričvrstite ravnu liniju lijevo od polumjeseca. Na nebu možemo pročitati ili slovo "P" - "raste", "rogovi" mjeseca su okrenuti ulijevo - mjesec je vidljiv na zapadu; ili slovo "C" - "stari", "rogovi" mjeseca su okrenuti udesno - mjesec je vidljiv na istoku. Za punog mjeseca mjesec je vidljiv na jugu u ponoć.

Kao rezultat višemjesečnih posmatranja promjene položaja Sunca iznad horizonta, nastala je treća mjera vremena - godine.
Godina- vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu revoluciju oko Sunca u odnosu na bilo koju referentnu tačku (tačku).
zvezdana godina- sideralni (zvjezdani) period Zemljine revolucije oko Sunca, jednak 365,256320 ... srednjih solarnih dana.
anomalistička godina- vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz tačku njegove orbite (obično perihel) jednak je 365,259641 ... srednjih solarnih dana.
tropska godina- vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosečnog Sunca kroz prolećnu ravnodnevnicu, jednak 365,2422... srednjih solarnih dana ili 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Univerzalno vrijeme definirano kao lokalno srednje solarno vrijeme na nultom (Greenwich) meridijanu ( to, UT- univerzalno vrijeme). Pošto u svakodnevnom životu ne možete koristiti lokalno vrijeme (pošto je jedno u Kolybelki, a drugo u Novosibirsku (različito λ )), zbog čega ga je Konferencija odobrila na prijedlog kanadskog inženjera željeznice Sanford Fleming(8. februar 1879 kada govori na Kanadskom institutu u Torontu) standardno vrijeme, dijeleći globus na 24 vremenske zone (360:24 = 15 o, 7,5 o od centralnog meridijana). Nulta vremenska zona nalazi se simetrično u odnosu na nulti (Greenwich) meridijan. Pojasevi su numerisani od 0 do 23 od zapada prema istoku. Prave granice pojaseva su usklađene sa administrativnim granicama okruga, regiona ili država. Centralni meridijani vremenskih zona udaljeni su tačno 15 o (1 sat), tako da se pri prelasku iz jedne vremenske zone u drugu vrijeme mijenja za cijeli broj sati, a broj minuta i sekundi se ne mijenja. Novi kalendarski dan (i Nova godina) početi u datumske linije(linija razgraničenja), prolazeći uglavnom duž meridijana od 180o istočne geografske dužine u blizini sjeveroistočne granice Ruske Federacije. Zapadno od datumske linije, dan u mesecu je uvek jedan više nego istočno od njega. Prilikom prelaska ove linije od zapada prema istoku, kalendarski broj se smanjuje za jedan, a pri prelasku linije od istoka prema zapadu, kalendarski broj se povećava za jedan, čime se eliminiše greška u računanju vremena prilikom putovanja oko svijeta i premeštanja ljudi iz Od istočne do zapadne hemisfere Zemlje.
Stoga, Međunarodna Meridijanska konferencija (1884, Washington, SAD) u vezi s razvojem telegrafskog i željezničkog saobraćaja uvodi:
- početak dana od ponoći, a ne od podneva, kako je bilo.
- početni (nulti) meridijan iz Greenwicha (Greenwich Opservatory kod Londona, osnovan od strane J. Flamsteeda 1675. godine, kroz osu opservatorijskog teleskopa).
- sistem brojanja standardno vrijeme
Standardno vrijeme se određuje po formuli: T n = T 0 + n , gdje T 0 - univerzalno vrijeme; n- broj vremenske zone.
Ljetno računanje vremena- standardno vrijeme, promijenjeno u cijeli broj sati vladinom uredbom. Za Rusiju, to je jednako pojasu, plus 1 sat.
Moskovsko vrijeme- ljetno računanje vremena u drugoj vremenskoj zoni (plus 1 sat): Tm \u003d T 0 + 3 (sati).
Ljeto vrijeme- standardno standardno vrijeme koje se mijenja za dodatnih plus 1 sat po nalogu Vlade za period ljetnog računanja vremena radi uštede energetskih resursa. Po uzoru na Englesku, koja je prvi put uvela ljetno računanje vremena 1908. godine, sada 120 zemalja svijeta, uključujući i Rusku Federaciju, godišnje prelazi na ljetno računanje vremena.
Vremenske zone svijeta i Rusije
Zatim, učenike treba ukratko upoznati sa astronomskim metodama za određivanje geografskih koordinata (dužine) područja. Zbog Zemljine rotacije, razlika između podneva ili vremena kulminacije ( vrhunac. Koji je to fenomen?) zvijezda sa poznatim ekvatorijalnim koordinatama u 2 tačke jednaka je razlici geografskih dužina tačaka, što omogućava određivanje geografske dužine date tačke iz astronomskih posmatranja Sunca i drugih svjetiljki i , obrnuto, lokalno vrijeme u bilo kojoj tački sa poznatom geografskom dužinom.
Na primjer: jedan od vas je u Novosibirsku, drugi u Omsku (Moskva). Ko će od vas ranije uočiti gornju kulminaciju centra Sunca? I zašto? (napomena, to znači da je vaš sat na vremenu u Novosibirsku). Zaključak- zavisno od lokacije na Zemlji (meridijan - geografska dužina), vrhunac bilo koje svjetiljke se opaža u različito vrijeme, tj. vrijeme je povezano sa geografskom dužinom ili T=UT+λ, a vremenska razlika za dvije tačke koje se nalaze na različitim meridijanima će biti T 1 -T 2 \u003d λ 1 - λ 2.Geografska dužina (λ ) područja računa se istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i numerički je jednaka vremenskom intervalu između vrhunaca istog imena istog svjetla na griničkom meridijanu ( UT) i na osmatračnici ( T). Izraženo u stepenima ili satima, minutama i sekundama. Kako bi se utvrdilo geografsku geografsku geografsku dužinu područja, potrebno je odrediti trenutak vrhunca bilo koje svjetiljke (obično Sunca) sa poznatim ekvatorijalnim koordinatama. Prevodeći uz pomoć posebnih tablica ili kalkulatora vrijeme posmatranja od srednjeg solarnog do zvjezdanog i znajući iz priručnika vrijeme kulminacije ove svjetiljke na griničkom meridijanu, lako možemo odrediti geografsku dužinu područja . Jedina poteškoća u proračunima je tačna konverzija jedinica vremena iz jednog sistema u drugi. Trenutak kulminacije se ne može "čuvati": dovoljno je odrediti visinu (zenitnu udaljenost) svjetiljke u bilo kojem tačno određenom trenutku vremena, ali će tada proračuni biti prilično složeni.
Satovi se koriste za mjerenje vremena. Od najjednostavnijih, korištenih u antici, je gnomon - vertikalni stup u centru horizontalne platforme sa podjelama, zatim pijesak, voda (klepsidra) i vatra, do mehaničkih, elektronskih i atomskih. Još precizniji atomski (optički) standard vremena stvoren je u SSSR-u 1978. godine. Greška od 1 sekunde se javlja svakih 10.000.000 godina!

Sistem mjerenja vremena u našoj zemlji
1) Uvodi se od 1. jula 1919. godine standardno vrijeme(Uredba Vijeća narodnih komesara RSFSR od 8. februara 1919.)
2) Osnovana je 1930. godine Moskva (porodilište) vreme druge vremenske zone u kojoj se Moskva nalazi, pomerajući se za sat unapred u odnosu na standardno vreme (+3 na univerzalno ili +2 na srednjoevropsko) kako bi se obezbedio svetliji deo dana u toku dana (uredba Vijeće narodnih komesara SSSR-a od 16.6.1930.). Raspodjela vremenskih zona rubova i regija značajno se mijenja. Poništen u februaru 1991. i ponovo obnovljen od januara 1992. godine.
3) Istom Uredbom iz 1930. godine ukida se prelazak na ljetno računanje vremena, koji je bio na snazi ​​od 1917. godine (20. aprila i povratak 20. septembra).
4) 1981. godine u zemlji se nastavlja prelazak na ljetno računanje vremena. Uredba Vijeća ministara SSSR-a od 24. oktobra 1980. "O postupku računanja vremena na teritoriji SSSR-a" uvodi se ljetno računanje vremena prebacivanjem kazaljki na satu na 0 sati 1. aprila sat unaprijed, a 1. oktobra prije sat vremena od 1981. godine. (1981. ljetno računanje vremena uvedeno je u velikoj većini razvijenih zemalja - 70, osim u Japanu). U budućnosti, u SSSR-u, prevod je počeo da se radi u nedelju najbližu ovim datumima. Rezolucijom je napravljen niz značajnih izmjena i odobrena novosastavljena lista administrativnih teritorija koje su dodijeljene odgovarajućim vremenskim zonama.
5) 1992. godine, ukazima predsjednika, ukinutim u februaru 1991. godine, vraćeno je porodiljsko (moskovsko) računanje vremena od 19. januara 1992. godine, sa prelaskom na ljetno računanje vremena posljednje nedjelje marta u 2 sata prije ponoći, a za zimsko računanje vremena posljednje nedjelje septembra u 3 jedan sat u noći prije jedan sat.
6) 1996. godine, Uredbom Vlade Ruske Federacije br. 511 od 23. aprila 1996. godine, ljetno računanje vremena je produženo za jedan mjesec i sada se završava posljednje nedjelje u oktobru. AT Zapadni Sibir regioni koji su prethodno bili u zoni MSK + 4 prešli su na MSK + 3 vreme, pridruživši se Omskom vremenu: Novosibirska oblast 23. maja 1993. u 00:00, Altajska teritorija i Republika Altaj 28. maja 1995. u 4:00, Tomsk region 1. maj 2002. u 3:00, oblast Kemerovo 28. mart 2010. u 02:00. ( razlika sa univerzalnim vremenom GMT ostaje 6 sati).
7) Od 28. marta 2010. godine, tokom prelaska na letnje računanje vremena, teritorija Rusije počela je da se nalazi u 9 vremenskih zona (od 2. do 11. uključujući, sa izuzetkom 4. - Samarska oblast i Udmurtija 28. marta , 2010. u 2 ujutro premješteno na moskovsko vrijeme) s istim vremenom unutar svake vremenske zone. Granice vremenskih zona prolaze duž granica subjekata Ruske Federacije, svaki subjekt je uključen u jednu zonu, s izuzetkom Jakutije, koja je uključena u 3 zone (MSK + 6, MSK + 7, MSK + 8) , i region Sahalin, koji je uključen u 2 zone (MSK+7 na Sahalinu i MSK+8 na Kurilskim ostrvima).

Dakle za našu zemlju u zimskom vremenu T= UT+n+1 h , a u ljetnom vremenu T= UT+n+2 h

Možete ponuditi obavljanje laboratorijskih (praktičnih) radova kod kuće: Laboratorijski rad"Određivanje koordinata terena iz posmatranja Sunca"
Oprema: gnomon; kreda (klinovi); "Astronomski kalendar", sveska, olovka.
Radni nalog:
1. Određivanje podnevne linije (smjer meridijana).
At dnevno kretanje Sunčeva sjena od gnomona postepeno mijenja svoj smjer i dužinu preko neba. U pravo podne ima najmanju dužinu i pokazuje smjer podnevne linije - projekciju nebeskog meridijana na ravan matematičkog horizonta. Da biste odredili podnevnu liniju, potrebno je u jutarnjim satima označiti tačku na koju pada sjena sa gnomona i kroz nju nacrtati krug, uzimajući gnomon za centar. Zatim treba sačekati dok senka gnomona ne dodirne liniju kruga po drugi put. Dobiveni luk je podijeljen na dva dijela. Linija koja prolazi kroz gnomon i sredinu podnevnog luka biće podnevna linija.
2. Određivanje geografske širine i dužine područja iz posmatranja Sunca.
Posmatranja počinju malo prije trenutka pravog podneva, čiji je početak fiksiran u trenutku tačnog podudaranja sjene od gnomona i podnevne linije prema dobro kalibriranim satovima koji rade po standardnom vremenu. Istovremeno se mjeri dužina sjene od gnomona. Po dužini senke l tačno u podne u trenutku njegovog nastanka T d prema standardnom vremenu, koristeći jednostavne proračune, odredite koordinate područja. Prethodno iz relacije tg h ¤ \u003d N / l, gdje H- visina gnomona, pronađite visinu gnomona u tačno podne h ¤ .
Geografska širina područja se izračunava po formuli φ=90-h ¤ +d ¤, gdje je d ¤ solarna deklinacija. Da biste odredili geografsku dužinu područja, koristite formulu λ=12h+n+Δ-D, gdje n- broj vremenske zone, h - jednadžba vremena za dati dan (određuje se prema podacima "Astronomskog kalendara"). Za zimsko računanje vremena D = n+1; za ljetno računanje vremena D = n + 2.

"Planetarijum" 410,05 mb		Resurs vam omogućava da instalirate na računar nastavnika ili učenika puna verzija inovativni obrazovno-metodički kompleks "Planetarijum". "Planetarijum" - izbor tematskih članaka - namenjen je za upotrebu od strane nastavnika i učenika u nastavi fizike, astronomije ili prirodnih nauka od 10. do 11. razreda. Prilikom instaliranja kompleksa preporučuje se samo korištenje Engleska slova u nazivima foldera.
Demo materijali 13,08 mb		Resurs je demonstracioni materijal inovativnog obrazovno-metodičkog kompleksa "Planetarijum".
Planetarijum 2,67 mb Sat 154,3 kb Standardno vrijeme 374,3 kb Karta svijeta 175,3 kb

Određivanje tačnog vremena, njegovo pohranjivanje i prenošenje putem radija cijeloj populaciji zadatak je službe tačnog vremena koja postoji u mnogim zemljama.

Tačne signale vremena na radiju primaju navigatori pomorske i vazdušne flote, mnoge naučne i industrijske organizacije koje treba da znaju tačno vreme. Znaj tačno vreme potrebno, posebno, za određivanje geografskog

njihove geografske dužine na različitim tačkama na površini zemlje.

Račun vremena. Definicija geografske dužine. Kalendar

Iz kursa fizičke geografije SSSR-a su vam poznati pojmovi lokalnog, zonskog i porodiljskog vremena, kao i da je razlika u geografskim dužinama dvije tačke određena razlikom u lokalnom vremenu ovih tačaka. Ovaj problem se rješava astronomskim metodama primjenom promatranja zvijezda. Na osnovu određivanja tačnih koordinata pojedinih tačaka, vrši se kartiranje zemljine površine.

Od davnina ljudi su koristili trajanje bilo lunarnog mjeseca ili solarne godine za izračunavanje dugih vremenskih perioda, tj. trajanje Sunčeve revolucije duž ekliptike. Godina određuje učestalost sezonskih promjena. solarna godina traje 365 solarnih dana 5 sati 48 minuta 46 sekundi. Praktično je neuporediv sa danima i dužinom lunarnog meseca - periodom promene lunarnih faza (oko 29,5 dana). To otežava kreiranje jednostavnog i praktičnog kalendara. Tokom vekova ljudske istorije stvoreno je i korišćeno mnogo različitih kalendarskih sistema. Ali svi se mogu podijeliti u tri tipa: solarni, lunarni i lunisolarni. Južni pastirski narodi obično su koristili lunarne mjesece. Godina koja se sastoji od 12 lunarnih mjeseci sadržavala je 355 solarnih dana. Da bi se uskladilo računanje vremena prema Mjesecu i prema Suncu, bilo je potrebno uspostaviti 12 ili 13 mjeseci u godini i ubaciti dodatne dane u godinu. Solarni kalendar, koji se koristio u starom Egiptu, bio je jednostavniji i praktičniji. Trenutno je u većini zemalja svijeta usvojen i solarni kalendar, ali napredniji uređaj, nazvan gregorijanski, o kojem se govori u nastavku.

Prilikom sastavljanja kalendara mora se voditi računa da trajanje kalendarske godine bude što je moguće bliže trajanju Sunčevog okretanja duž ekliptike i da kalendarska godina sadrži ceo broj solarnih dana, budući da je nezgodno započeti godinu u različito doba dana.

Ove uslove je zadovoljio kalendar koji je razvio aleksandrijski astronom Sosigen i koji je uveden 46. pne. u Rimu Julija Cezara. Kasnije je, kao što znate, iz kursa fizičke geografije nazvan Julijanski ili stari stil. U ovom kalendaru godine se broje tri puta zaredom po 365 dana i nazivaju se jednostavnim, a godina koja slijedi je 366 dana. To se zove prestupna godina. Prijestupne godine u julijanskom kalendaru su one godine čiji su brojevi jednako djeljivi sa 4.

Prosječna dužina godine po ovom kalendaru je 365 dana i 6 sati, tj. to je oko 11 minuta duže od pravog. Zbog toga je stari stil zaostajao stvarni tok vrijeme za oko 3 dana svakih 400 godina.

U gregorijanskom kalendaru (novi stil), koji je uveden u SSSR-u 1918. i još ranije usvojen u većini zemalja, godine koje završavaju na dvije nule, s izuzetkom 1600, 2000, 2400, itd. (tj. one čiji je broj stotina djeljiv sa 4 bez ostatka) ne smatraju se prijestupnim godinama. Ovo ispravlja grešku od 3 dana, akumulirajući preko 400 godina. Dakle, prosječna dužina godine u novom stilu vrlo je bliska periodu okretanja Zemlje oko Sunca.

Do 20. veka razlika između novog stila i starog (julijanskog) dostigla je 13 dana. Pošto je novi stil u našoj zemlji uveden tek 1918. godine, Oktobarska revolucija, koja se odigrala 1917. godine 25. oktobra (po starom), slavi se 7. novembra (po novom).

Razlika između starog i novog stila od 13 dana nastavit će se iu 21. vijeku, te u 22. vijeku. će se povećati na 14 dana.

Novi stil, naravno, nije potpuno tačan, ali greška od 1 dana će se akumulirati u njemu tek nakon 3300 godina.

Metodologija lekcije 5
"Vrijeme i kalendar"

Svrha lekcije: formiranje sistema pojmova praktične astrometrije o metodama i alatima za mjerenje, brojanje i pohranjivanje vremena.

Ciljevi učenja:
Opšte obrazovanje: formiranje pojmova:

Praktična astrometrija o: 1) astronomskim metodama, instrumentima i mernim jedinicama, računanju i vođenju vremena, kalendarima i hronologiji; 2) određivanje geografskih koordinata (dužine) područja prema podacima astrometrijskih osmatranja;

O kosmičkim pojavama: rotaciji Zemlje oko Sunca, okretanju Mjeseca oko Zemlje i rotaciji Zemlje oko svoje ose i njihovim posljedicama - nebeskim pojavama: izlasku, zalasku, dnevnom i godišnjem prividnom kretanju i kulminacijama svetiljke (Sunce, Mesec i zvezde), promena faza Meseca.

Obrazovni: formiranje naučnog pogleda na svijet i ateističko obrazovanje u toku upoznavanja s istorijom ljudskog znanja, sa glavnim vrstama kalendara i hronoloških sistema; razotkrivanje praznovjerja povezanih s konceptima "prijestupne godine" i prijevodom datuma julijanskog i gregorijanskog kalendara; politehničko i radno obrazovanje u izlaganju gradiva o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i hronološkim sistemima, te o praktičnim metodama primjene astrometrijskih znanja.

Razvijanje: formiranje vještina: rješavanje zadataka za izračunavanje vremena i datuma hronologije i prenošenje vremena sa jednog skladišnog sistema i računa na drugi; izvoditi vježbe primjene osnovnih formula praktične astrometrije; koristiti mobilnu kartu zvjezdanog neba, priručnike i astronomski kalendar za određivanje položaja i uslova vidljivosti nebeskih tijela i toka nebeskih pojava; odrediti geografske koordinate (dužinu) područja prema astronomskim osmatranjima.

Učenici bi trebali znati:

1) uzroci svakodnevnog posmatranja nebeskih pojava nastalih rotacijom Meseca oko Zemlje (promena Mesečevih faza, prividno kretanje Meseca u nebeskoj sferi);
2) odnos trajanja pojedinih kosmičkih i nebeskih pojava sa jedinicama i metodama merenja, računanja i čuvanja vremena i kalendara;
3) vremenske jedinice: efemerida sekunda; dan (zvjezdani, pravi i srednji solarni); sedmica; mjesec (sinodički i sideralni); godine (zvjezdane i tropske);
4) formule koje izražavaju vezu vremena: univerzalno, dekret, lokalno, ljeto;
5) sredstva i metode za merenje vremena: glavne vrste satova (solarni, vodeni, vatreni, mehanički, kvarcni, elektronski) i pravila za njihovu upotrebu za merenje i čuvanje vremena;
6) glavne vrste kalendara: lunarni, lunisolarni, solarni (julijanski i gregorijanski) i osnove hronologije;
7) osnovni pojmovi praktične astrometrije: principi određivanja vremena i geografskih koordinata područja prema astronomskim posmatranjima.
8) astronomske veličine: geografske koordinate rodnom gradu; vremenske jedinice: ephemeroid sekunda; dan (zvjezdani i srednji solarni); mjesec (sinodički i sideralni); godina (tropska) i dužina godine u glavnim tipovima kalendara (lunarni, lunisolarni, solarni julijanski i gregorijanski); brojevi vremenske zone Moskve i rodnog grada.

Učenici bi trebali biti u mogućnosti:

1) Koristite generalizovani plan za proučavanje kosmičkih i nebeskih pojava.
2) Krećite se terenom po mjesecu.
3) Rešiti probleme koji se odnose na konverziju jedinica vremena iz jednog sistema brojanja u drugi koristeći formule koje izražavaju odnos: a) između sideralnog i srednjeg sunčevog vremena; b) Svjetsko, dnevno, lokalno, ljetno računanje vremena i korištenje karte vremenskih zona; c) između različitih sistema obračuna.
4) Rešavati zadatke za određivanje geografskih koordinata mesta i vremena posmatranja.

Vizuelna pomagala i demonstracije:

Fragmenti filma "Praktične primjene astronomije".

Fragmenti filmskih traka "Vidljivo kretanje nebeskih tijela"; "Razvoj ideja o svemiru"; "Kako je astronomija opovrgla religijske ideje o svemiru".

Uređaji i alati: geografski globus; karta vremenskih zona; gnomon i ekvatorijalni sunčani sat, pješčani sat, vodeni sat (sa ujednačenom i neujednačenom skalom); svijeća sa pregradama kao model vatrogasnog sata, mehanički, kvarcni i elektronski satovi.

Crteži, dijagrami, fotografije: promjena mjesečevih faza, unutrašnje strukture i principa rada mehaničkih (klatno i opruge), kvarcnih i elektronskih satova, atomskog standarda vremena.

Zadaća:

1. Proučite materijal udžbenika:
B.A. Voroncov-Velyaminova: §§ 6(1), 7.
E.P. Levitan: § 6; zadaci 1, 4, 7
A.V. Zasova, E.V. Kononovich: §§ 4(1); 6; vježba 6.6 (2.3)

2. Dovršite zadatke iz zbirke zadataka Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

Plan lekcije

Faze lekcije		Metode prezentacije	Vrijeme, min
	Provjera znanja i ažuriranje	Frontalna anketa, razgovor
	Formiranje pojmova o vremenu, mjernim jedinicama i brojanju vremena na osnovu trajanja svemirskim fenomenima, veze između različitih "vremena" i vremenskih zona	Predavanje	7-10
	Upoznavanje učenika sa metodama za određivanje geografske dužine područja prema astronomskim posmatranjima	Razgovor, predavanje	10-12
	Formiranje pojmova o alatima za mjerenje, brojanje i pohranjivanje vremena - sati i o atomskom standardu vremena	Predavanje	7-10
	Formiranje pojmova o glavnim tipovima kalendara i hronoloških sistema	Predavanje, razgovor	7-10
	Rješavanje problema	odborski rad, nezavisno rešenje zadataka u svesci
	Sumiranje obrađenog materijala, sumiranje lekcije, domaći zadatak

Način izlaganja materijala

Na početku časa treba provjeriti znanja stečena na prethodna tri časa, dopuniti gradivo namijenjeno učenju pitanjima i zadacima tokom frontalnog anketiranja i razgovora sa učenicima. Neki učenici izvršavaju programirane zadatke, rješavajući probleme vezane za korištenje pokretne karte zvjezdanog neba (slično zadacima zadataka 1-3).

Brojna pitanja o uzrocima nebeskih pojava, glavnim linijama i tačkama nebeske sfere, sazvežđima, uslovima vidljivosti svjetiljki itd. odgovara pitanjima postavljenim na početku prethodne lekcije. Oni su dopunjeni pitanjima:

1. Definirajte pojmove "sjaj zvijezde" i "veličina". Šta znate o skali magnitude? Šta određuje sjaj zvijezda? Napišite Pogsonovu formulu na ploču.

2. Šta znate o horizontalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta je: visina svjetiljke? Udaljenost Sunca u zenitu? Azimut sunca? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

3. Šta znate o I ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta je: deklinacija svjetla? Polarna udaljenost? Satni ugao sunca? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

4. Šta znate o II ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta prava ascenzija luminaries? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

1) Kako se kretati terenom po Suncu? Uz zvijezdu Sjevernjaču?
2) Kako odrediti geografsku širinu područja iz astronomskih posmatranja?

Relevantni programski zadaci:

1) Zbirka zadataka G.P. Subbotina, zadaci NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Zbirka zadataka E.P. Pokvareno, zadaci NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Strout E.K. : testni radovi NN 1-2 iz teme "Praktični temelji astronomije" (pretvoreni u programabilni kao rezultat rada nastavnika).

U prvoj fazi časa u obliku predavanja, formiranje pojmova vremena, mjernih jedinica i brojanja vremena, na osnovu trajanja kosmičkih pojava (rotacija Zemlje oko svoje ose, revolucija Mjesec oko Zemlje i rotacija Mjeseca oko Sunca), veza između različitih "vremena" i satnih pojaseva. Smatramo da je neophodno dati studentima opšti koncept o zvezdanom vremenu.

Učenici treba da obrate pažnju na:

1. Trajanje dana i godine zavisi od referentnog okvira u kojem se razmatra kretanje Zemlje (da li je povezano sa nepokretnim zvijezdama, Suncem itd.). Izbor referentnog sistema se ogleda u nazivu jedinice vremena.

2. Trajanje jedinica brojanja vremena vezano je za uslove vidljivosti (kulminacije) nebeskih tijela.

3. Do uvođenja standarda atomskog vremena u nauku došlo je zbog neujednačenosti Zemljine rotacije, što je otkriveno sa sve većom preciznošću sata.

4. Uvođenje standardnog vremena je zbog potrebe koordinacije privrednih aktivnosti na teritoriji definisanoj granicama vremenskih zona. Široko rasprostranjena svakodnevna greška je poistovjećivanje lokalnog vremena sa ljetnim računanjem vremena.

1. Vrijeme. Jedinice mjerenja i vremena brojanja

Vrijeme je glavna fizička veličina koja karakterizira uzastopnu promjenu pojava i stanja materije, trajanje njihovog postojanja.

Istorijski gledano, sve osnovne i izvedene jedinice vremena određuju se na osnovu astronomskih posmatranja toka nebeskih pojava, zbog: rotacije Zemlje oko svoje ose, rotacije Meseca oko Zemlje i rotacije Zemlje. oko Sunca. Za mjerenje i izračunavanje vremena u astrometriji koriste se različiti referentni sistemi, povezani sa određenim nebeskim tijelima ili određenim tačkama nebeske sfere. Najrasprostranjeniji su:

1. "zvjezdani"Vrijeme povezano s kretanjem zvijezda na nebeskoj sferi. Izmjereno satnim kutom tačke proljetne ravnodnevnice: S = t ^; t = S - a

2. "solarno"vrijeme povezano: s prividnim kretanjem centra Sunčevog diska duž ekliptike (pravo solarno vrijeme) ili kretanjem "prosječnog Sunca" - zamišljene točke koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora u istom vremenskom intervalu kao i pravo Sunce (prosječno solarno vrijeme).

Sa uvođenjem 1967. standarda atomskog vremena i međunarodnog SI sistema, atomska sekunda se koristi u fizici.

Sekunda je fizička veličina brojčano jednaka 9192631770 perioda zračenja koji odgovaraju prelazu između hiperfinih nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma-133.

Sva navedena "vremena" su međusobno usklađena posebnim proračunima. U svakodnevnom životu koristi se srednje solarno vrijeme.

Određivanje tačnog vremena, njegovo pohranjivanje i prijenos putem radija čine rad Vremenske službe, koja postoji u svim razvijenim zemljama svijeta, uključujući i Rusiju.

Osnovna jedinica zvezdanog, pravog i srednjeg sunčevog vremena je dan. Sideralne, srednje solarne i druge sekunde se dobijaju dijeljenjem odgovarajućeg dana sa 86400 (24 h´ 60 m´ 60 s).

Dan je postao prva jedinica za mjerenje vremena prije više od 50.000 godina.

Dan je vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu revoluciju oko svoje ose u odnosu na bilo koji orijentir.

Siderični dan - period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na nepokretne zvijezde, definira se kao vremenski interval između dva uzastopna gornja vrhunca proljetne ravnodnevnice.

Pravi solarni dan - period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na centar solarnog diska, definisan kao vremenski interval između dve uzastopne kulminacije istog imena centra Sunčevog diska.

Zbog činjenice da je ekliptika nagnuta prema nebeskom ekvatoru pod uglom od 23º 26¢, a Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj (malo izduženoj) orbiti, brzina prividnog kretanja Sunca u nebeskoj sferi i stoga će se trajanje pravog sunčevog dana stalno mijenjati tokom cijele godine: najbrže u blizini ravnodnevnice (mart, septembar), najsporije u blizini solsticija (jun, januar).

Da bi se pojednostavilo računanje vremena u astronomiji, uveden je koncept srednjeg sunčevog dana - perioda rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na "srednje Sunce".

Srednji solarni dan se definiše kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena "srednjeg Sunca".

Srednji solarni dan je 3 m 55,009 s kraći od sideričkog dana.

24 h 00 m 00 s sideralnog vremena jednako su 23 h 56 m 4,09 s srednjeg solarnog vremena.

Zbog određenosti teorijskih proračuna, prihvaćeno je efemerida (tabela) sekunda jednaka srednjoj solarnoj sekundi 0. januara 1900. u 12 sati jednako trenutnom vremenu, nevezano za rotaciju Zemlje. Prije oko 35.000 godina ljudi su primijetili periodičnu promjenu u izgledu mjeseca - promjenu mjesečevih faza. Faza F nebesko tijelo (Mjesec, planete, itd.) određuje se odnosom najveće širine osvijetljenog dijela diska d¢ do njegovog prečnika D: . Linija terminator razdvaja tamni i svijetli dio diska svjetiljke.

Rice. 32. Promjena mjesečevih faza

Mjesec se kreće oko Zemlje u istom smjeru u kojem Zemlja rotira oko svoje ose: od zapada prema istoku. Prikaz ovog kretanja je prividno kretanje Mjeseca na pozadini zvijezda prema rotaciji neba. Svaki dan, Mjesec se pomiče na istok za 13° u odnosu na zvijezde i puni krug za 27,3 dana. Tako je ustanovljena druga mjera vremena nakon dana - mjesec(Sl. 32).

Siderični (zvjezdani) lunarni mjesec- vremenski period tokom kojeg mjesec napravi jednu potpunu revoluciju oko Zemlje u odnosu na nepokretne zvijezde. Jednako 27 d 07 h 43 m 11,47 s .

Sinodički (kalendarski) lunarni mjesec - vremenski interval između dvije uzastopne faze istog imena (obično mlađaka) Mjeseca. Jednako 29 d 12 h 44 m 2,78 s .

Rice. 33. Načini na koje se fokusirati teren na mjesecu

Sveukupnost fenomena vidljivog kretanja Mjeseca na pozadini zvijezda i promjene mjesečevih faza omogućavaju navigaciju Mjesecom na tlu (Sl. 33). Mjesec se pojavljuje kao uski polumjesec na zapadu i nestaje u zracima jutarnje zore sa istim uskim polumjesecom na istoku. Mentalno pričvrstite ravnu liniju lijevo od polumjeseca. Na nebu možemo pročitati ili slovo "P" - "raste", "rogovi" mjeseca su okrenuti ulijevo - mjesec je vidljiv na zapadu; ili slovo "C" - "stari", "rogovi" mjeseca su okrenuti udesno - mjesec je vidljiv na istoku. Za punog mjeseca mjesec je vidljiv na jugu u ponoć.

Kao rezultat višemjesečnih posmatranja promjene položaja Sunca iznad horizonta, nastala je treća mjera vremena - godine.

Godina je vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu revoluciju oko Sunca u odnosu na bilo koju referentnu tačku (tačku).

Zvezdana godina je zvezdani (zvjezdani) period Zemljine revolucije oko Sunca, jednak 365,256320 ... srednjih solarnih dana.

Anomalistička godina - vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosečnog Sunca kroz tačku njegove orbite (obično perihel), jednak je 365,259641 ... srednjih solarnih dana.

Tropska godina je vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz proljetnu ravnodnevnicu, jednak 365,2422 ... srednjih solarnih dana ili 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Univerzalno vrijeme je definirano kao lokalno srednje solarno vrijeme na nultom (Greenwich) meridijanu.

Površina Zemlje je podeljena na 24 oblasti, omeđene meridijanima - Vremenske zone. Nulta vremenska zona nalazi se simetrično u odnosu na nulti (Greenwich) meridijan. Pojasevi su numerisani od 0 do 23 od zapada prema istoku. Prave granice pojaseva su usklađene sa administrativnim granicama okruga, regiona ili država. Centralni meridijani vremenskih zona udaljeni su tačno 15º (1 sat), tako da se pri kretanju iz jedne vremenske zone u drugu vrijeme mijenja za cijeli broj sati, a broj minuta i sekundi se ne mijenja. Novi kalendarski dan (i Nova godina) počinje datumske linije(linija razgraničenja), prolazeći uglavnom duž meridijana od 180° istočne geografske dužine u blizini sjeveroistočne granice Ruske Federacije. Zapadno od datumske linije, dan u mesecu je uvek jedan više nego istočno od njega. Prilikom prelaska ove linije od zapada prema istoku, kalendarski broj se smanjuje za jedan, a pri prelasku linije od istoka prema zapadu, kalendarski broj se povećava za jedan, čime se eliminiše greška u računanju vremena prilikom putovanja oko svijeta i premeštanja ljudi iz Od istočne do zapadne hemisfere Zemlje.

Standardno vrijeme se određuje po formuli:
T n = T 0 + n , gdje T 0 - univerzalno vrijeme; n- broj vremenske zone.

Ljetno računanje vremena je standardno vrijeme, promijenjeno u cijeli broj sati vladinom uredbom. Za Rusiju, to je jednako pojasu, plus 1 sat.

Moskovsko vrijeme - standardno vrijeme druge vremenske zone (plus 1 sat):
Tm \u003d T 0 + 3 (sati).

Ljetno računanje vremena - standardno vrijeme, promijenjeno za dodatnih plus 1 sat prema vladinom nalogu za period ljetnog računanja vremena radi uštede energije.

Zbog rotacije Zemlje, razlika između trenutaka početka podneva ili kulminacije zvijezda s poznatim ekvatorijalnim koordinatama u 2 tačke jednaka je razlici geografskih dužina tačaka, što omogućava određivanje geografsku dužinu date tačke iz astronomskih posmatranja Sunca i drugih svjetiljki i, obrnuto, lokalno vrijeme u bilo kojoj tački sa poznatom geografskom dužinom.

Geografska geografska dužina područja mjeri se istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i numerički je jednaka vremenskom intervalu između vrhunaca istog imena istog svjetla na griničkom meridijanu i na tački posmatranja: , gdje je S- siderično vrijeme u tački sa datom geografskom širinom, S 0 - siderično vrijeme na nultom meridijanu. Izraženo u stepenima ili satima, minutama i sekundama.

Da bi se odredila geografska dužina područja, potrebno je odrediti trenutak vrhunca bilo koje svjetiljke (obično Sunca) sa poznatim ekvatorijalnim koordinatama. Prevodeći uz pomoć posebnih tablica ili kalkulatora vrijeme posmatranja od srednjeg solarnog do zvjezdanog i znajući iz priručnika vrijeme kulminacije ove svjetiljke na griničkom meridijanu, lako možemo odrediti geografsku dužinu područja . Jedina poteškoća u proračunima je tačna konverzija jedinica vremena iz jednog sistema u drugi. Trenutak kulminacije se ne može "čuvati": dovoljno je odrediti visinu (zenitnu udaljenost) svjetiljke u bilo kojem tačno određenom trenutku vremena, ali će proračuni biti prilično komplicirani.

U drugoj fazi časa učenici se upoznaju sa uređajima za mjerenje, pohranjivanje i brojanje vremena – sati. Očitavanja sata služe kao referenca sa kojom se vremenski intervali mogu porediti. Učenici treba da obrate pažnju na činjenicu da je potreba za tačnim određivanjem momenata i vremenskih intervala potaknula razvoj astronomije i fizike: sve do sredine dvadesetog stoljeća astronomske metode mjerenja, pohranjivanja vremena i vremenskih standarda bile su u osnovi svjetske vremenske službe. Tačnost sata kontrolisana je astronomskim zapažanjima. Trenutno je razvoj fizike doveo do stvaranja preciznijih metoda za određivanje i standarda vremena, koje su astronomi počeli koristiti za proučavanje fenomena koji su bili u osnovi nekadašnjih metoda mjerenja vremena.

Materijal je predstavljen u obliku predavanja, praćen demonstracijama principa rada i unutrašnje strukture sata. razne vrste.

2. Uređaji za mjerenje i pohranjivanje vremena

Još u starom Vavilonu solarni dan je bio podeljen na 24 sata (360n: 24 = 15n). Kasnije je svaki sat podijeljen na 60 minuta, a svaki minut na 60 sekundi.

Prvi instrumenti za mjerenje vremena bili su sunčani satovi. Najjednostavniji sunčani sat - gnomon- predstavljaju vertikalni stup u centru horizontalne platforme sa pregradama (Sl. 34). Senka iz gnomona opisuje složenu krivulju koja zavisi od visine Sunca i menja se iz dana u dan u zavisnosti od položaja Sunca na ekliptici, menja se i brzina senke. Sunčani sat ne zahteva navijanje, ne staje i uvek radi ispravno. naginjući lokaciju tako da pol iz gnomona bude uperen u pol sveta, dobijamo ekvatorijalni sunčani sat u kome je brzina senke ujednačena (sl. 35).

Rice. 34. Horizontalni sunčani sat. Uglovi koji odgovaraju svakom satu imaju drugačiju vrijednost i izračunavaju se po formuli: , gdje je a ugao između podnevne linije (projekcija nebeskog meridijana na horizontalnu površinu) i smjera prema brojevima 6, 8, 10... koji označavaju sate; j je geografska širina mjesta; h - satni ugao Sunca (15º, 30º, 45º)

Rice. 35. Ekvatorijalni sunčani sat. Svaki sat na brojčaniku odgovara uglu od 15 stepeni.

Za mjerenje vremena noću i po lošem vremenu izmišljeni su pješčani satovi, vatreni i vodeni satovi.

Pješčani satovi su jednostavnog dizajna i precizni, ali glomazni i "navijaju" samo na kratko.

Vatreni sat je spirala ili štap od zapaljive tvari s primijenjenim podjelama. U staroj Kini stvorene su mješavine koje su mjesecima gorjele bez stalnog nadzora. Nedostaci ovih satova su: niska preciznost (ovisnost brzine gorenja o sastavu supstance i vremenskim prilikama) i složenost izrade (Sl. 36).

Vodeni satovi (clepsydra) korišćeni su u svim zemljama antički svijet(Sl. 37 a, b).

Mehanički satovi sa utezima i točkovima izmišljeni su u X-XI veku. U Rusiji je monah Lazar Sorbin 1404. godine postavio prvi mehanički toranj u Moskovskom Kremlju. sat sa klatnom izumio je 1657. holandski fizičar i astronom H. Huygens. Mehanički sat sa oprugom izumljen je u 18. veku. Tridesetih godina našeg veka izumljeni su kvarcni satovi. Godine 1954. u SSSR-u je nastala ideja za stvaranje atomski sat- "Državni primarni standard vremena i frekvencije". Instalirani su u istraživačkom institutu u blizini Moskve i davali su slučajnu grešku od 1 sekunde svakih 500.000 godina.

Još precizniji atomski (optički) standard vremena stvoren je u SSSR-u 1978. godine. Greška od 1 sekunde se javlja svakih 10.000.000 godina!

Uz pomoć ovih i mnogih drugih savremenih fizičkih instrumenata bilo je moguće odrediti vrijednosti osnovnih i izvedenih jedinica vremena sa vrlo visokom preciznošću. Pročišćene su mnoge karakteristike vidljivog i pravog kretanja kosmičkih tijela, otkrivene su nove kosmičke pojave, uključujući promjene u brzini Zemljine rotacije oko svoje ose za 0,01-1 sekundu tokom godine.

3. Kalendari. hronologija

Kalendar je neprekidni brojevni sistem za velike vremenske periode, zasnovan na periodičnosti prirodnih pojava, što se posebno jasno manifestuje kod nebeskih pojava (kretanje nebeskih tela). Čitava vekovna istorija ljudske kulture neraskidivo je povezana sa kalendarom.

Potreba za kalendarima pojavila se u tako ekstremnoj antici, kada ljudi još nisu mogli čitati i pisati. Kalendari su određivali početak proljeća, ljeta, jeseni i zime, periode cvjetanja biljaka, zrenja plodova, sakupljanja ljekovitog bilja, promjene ponašanja i života životinja, vremenske promjene, vrijeme poljoprivrednih radova i još mnogo toga. . Kalendari odgovaraju na pitanja: "Koji je danas datum?", "Koji dan u sedmici?", "Kada se desio ovaj ili onaj događaj?" i omogućavaju vam da regulišete i planirate život i ekonomska aktivnost ljudi.

Postoje tri glavne vrste kalendara:

1. Lunar kalendar, koji se zasniva na sinodičkom lunarnom mjesecu sa trajanjem od 29,5 srednjih solarnih dana. Nastao je prije više od 30.000 godina. Lunarna godina kalendara sadrži 354 (355) dana (11,25 dana kraće od solarne godine) i podijeljena je na 12 mjeseci od po 30 (neparnih) i 29 (parnih) dana (u muslimanskom kalendaru se zovu: Muharem, Safar, Rabi al-awwal, rabi al-slani, jumada al-ula, jumada al-ahira, rajab, sha'ban, ramadan, shawwal, zul-qaada, zhul-hijra). Budući da je kalendarski mjesec 0,0306 dana kraći od sinodijskog mjeseca i da za 30 godina razlika između njih dostiže 11 dana, u arapski lunarnom kalendaru u svakom ciklusu od 30 godina, postoji 19 "jednostavnih" godina od 354 dana i 11 "prestupnih godina" od 355 dana (2., 5., 7., 10., 13., 16., 18., 21., 24., 26., 29. godine svakog ciklusa). turski lunarni kalendar je manje tačan: u njegovom 8-godišnjem ciklusu ima 5 "jednostavnih" i 3 "prestupne" godine. Datum Nove godine nije fiksan (pomiče se polako iz godine u godinu): na primjer, 1421. hidžretska godina počela je 6. aprila 2000. i završit će se 25. marta 2001. godine. Lunarni kalendar je usvojen kao vjerski i državni kalendar u muslimanskim državama Afganistanu, Iraku, Iranu, Pakistanu, UAR-u i drugim. Za planiranje i regulisanje privrednih aktivnosti paralelno se koriste solarni i lunarno-solarni kalendar.

2.solarni kalendar na osnovu tropske godine. Nastao je prije više od 6000 godina. Trenutno je prihvaćen kao svjetski kalendar.

Julijanski solarni kalendar "starog stila" sadrži 365,25 dana. Dizajnirao aleksandrijski astronom Sosigen, a uveo ga je car Julije Cezar godine Drevni Rim u 46. pne a zatim se proširio po cijelom svijetu. U Rusiji je usvojen 988. godine. U julijanskom kalendaru, dužina godine je definisana kao 365,25 dana; tri "jednostavne" godine imaju 365 dana, jedna prestupna godina - 366 dana. Postoji 12 mjeseci od po 30 i 31 dan u godini (osim februara). Julijanska godina zaostaje za tropskom za 11 minuta i 13,9 sekundi. Za 1500 godina njegove primjene nakupila se greška od 10 dana.

AT gregorijanski solarni kalendar "novi stil" dužina godine je 365.242.500 dana. Julijanski kalendar je 1582. godine, po nalogu pape Grgura XIII, reformisan u skladu sa projektom italijanskog matematičara Luiđija Lilija Garalija (1520-1576). Brojanje dana je pomaknuto za 10 dana naprijed i dogovoreno je da se svaki vijek koji nije djeljiv sa 4 bez ostatka: 1700, 1800, 1900, 2100, itd., ne treba smatrati prijestupnom godinom. Ovo ispravlja grešku od 3 dana na svakih 400 godina. Greška od 1 dana "prekorači" za 2735 godina. Novi vekovi i milenijumi počinju 1. januara "prve" godine datog veka i milenijuma: tako će 21. vek i III milenijum naše ere (nee) početi 1. januara 2001. po gregorijanskom kalendaru.

U našoj zemlji, prije revolucije, korišćen je julijanski kalendar "starog stila", čija je greška do 1917. godine iznosila 13 dana. Godine 1918. u zemlji je uveden svjetski poznati gregorijanski kalendar "novog stila" i svi datumi su pomjereni za 13 dana unaprijed.

Konverzija datuma iz julijanskog kalendara u gregorijanski kalendar se vrši prema formuli: , gdje je T G i T YU- datumi po gregorijanskom i julijanskom kalendaru; n je cijeli broj dana, OD je broj kompletnih vekova koji su prošli, OD 1 je najbliži broj vekova, višestruki od četiri.

Ostale varijante solarnih kalendara su:

perzijski kalendar, koji je odredio trajanje tropske godine na 365,24242 dana; Ciklus od 33 godine uključuje 25 "jednostavnih" i 8 "prestupnih" godina. Mnogo tačnije od gregorijanskog: greška od 1 godine "prekorači" 4500 godina. Dizajnirao Omar Khayyam 1079. godine; je ranije korišten na teritoriji Perzije i niza drugih država sredinom devetnaestog veka.

Koptski kalendar je sličan julijanskom: ima 12 mjeseci od 30 dana u godini; nakon 12 mjeseci u "jednostavnoj" godini dodaje se 5, u "prijestupnoj" godini - 6 dodatnih dana. Koristi se u Etiopiji i nekim drugim državama (Egipat, Sudan, Turska itd.) na teritoriji Kopta.

3.lunisolarni kalendar, u kojem je kretanje Mjeseca u skladu sa godišnjim kretanjem Sunca. Godina se sastoji od 12 lunarnih mjeseci od po 29 i 30 dana, kojima se periodično dodaju "prijestupne" godine kako bi se uračunalo kretanje Sunca, koje sadrže dodatni 13. mjesec. Kao rezultat toga, "jednostavne" godine traju 353, 354, 355 dana, a "prestupne godine" - 383, 384 ili 385 dana. Nastao je početkom 1. milenijuma pre nove ere, koristio se u staroj Kini, Indiji, Babilonu, Judeji, Grčkoj, Rimu. Trenutno je usvojen u Izraelu (početak godine pada na različite dane između 6. septembra i 5. oktobra) i koristi se, uz državni, u zemljama jugoistočne Azije (Vijetnam, Kina itd.).

Pored gore opisanih glavnih tipova kalendara, kreirani su i još uvijek se koriste u nekim dijelovima Zemlje, uzimajući u obzir prividno kretanje planeta u nebeskoj sferi.

Istočni lunisolarno-planetarni 60 godina star kalendar na osnovu periodičnosti kretanja Sunca, Meseca i planeta Jupitera i Saturna. Nastala je početkom II milenijuma pre nove ere. u istočnoj i jugoistočnoj Aziji. Trenutno se koristi u Kini, Koreji, Mongoliji, Japanu i nekim drugim zemljama u regionu.

U 60-godišnjem ciklusu modernog istočnog kalendara ima 21912 dana (u prvih 12 godina ima 4371 dan; u drugom i četvrtom - 4400 i 4401 dan; u trećem i petom - 4370 dana). Ovaj vremenski period odgovara dva 30-godišnja ciklusa Saturna (jednaka sideralnim periodima njegove revolucije T Saturn \u003d 29.46 » 30 godina), otprilike tri 19-godišnja lunisolarna ciklusa, pet 12-godišnjih ciklusa Jupitera (jednako sideralnim periodima njegove revolucije T Jupiter= 11,86 » 12 godina) i pet 12-godišnjih lunarnih ciklusa. Broj dana u godini nije konstantan i može biti 353, 354, 355 dana u "jednostavnim" godinama, 383, 384, 385 dana u prijestupnim godinama. Početak godine u različitim državama pada na različite datume od 13. januara do 24. februara. Trenutni 60-godišnji ciklus započeo je 1984. Podaci o kombinaciji znakova istočnog kalendara dati su u prilogu.

Centralnoamerički kalendar kultura Maja i Asteka korišten je od oko 300-1530. godine prije Krista. AD Zasnovan je na periodičnosti kretanja Sunca, Mjeseca i sinodičkih perioda okretanja planeta Venere (584 d) i Marsa (780 d). "Duga" godina koja je trajala 360 (365) dana sastojala se od 18 mjeseci od po 20 dana i 5 državni praznici. Paralelno, u kulturne i vjerske svrhe, korištena je "kratka godina" od 260 dana (1/3 sinodičkog perioda cirkulacije Marsa), podijeljena na 13 mjeseci od po 20 dana; "numerisane" sedmice sastojale su se od 13 dana, koji su imali svoj broj i naziv. Trajanje tropske godine utvrđeno je sa najvećom tačnošću od 365,2420 d (greška od 1 dana se ne akumulira preko 5000 godina!); lunarni sinodički mjesec - 29.53059 d.

Početkom 20. vijeka, rast međunarodnih naučnih, tehničkih, kulturnih i ekonomskih veza zahtijevao je stvaranje jedinstvenog, jednostavnog i tačnog Svjetskog kalendara. Postojeći kalendari imaju brojne nedostatke u vidu: nedovoljne korespondencije između dužine tropske godine i datuma astronomskih pojava povezanih sa kretanjem Sunca u nebeskoj sferi, nejednakog i nestalnog trajanja meseci, nedoslednosti u broju mjesec i dane u sedmici, neusklađenost njihovih naziva sa pozicijom u kalendaru, itd. Očituju se netačnosti savremenog kalendara

Idealno vječni kalendar ima nepromjenjivu strukturu koja vam omogućava da brzo i nedvosmisleno odredite dane u sedmici za bilo koji kalendarski datum u hronologiji. Jedan od najboljih projekata vječnih kalendara preporučila je Generalna skupština UN-a 1954. godine: iako sličan gregorijanskom kalendaru, bio je jednostavniji i praktičniji. Tropska godina podijeljena je na 4 kvartala po 91 dan (13 sedmica). Svako tromjesečje počinje u nedjelju i završava se u subotu; sastoji se od 3 mjeseca, u prvom mjesecu 31 dan, u drugom i trećem - 30 dana. Svaki mjesec ima 26 radnih dana. Prvi dan u godini je uvek nedelja. Podaci za ovaj projekat dati su u prilogu. Nije provedeno iz vjerskih razloga. Uvođenje jedinstvenog svjetskog vječnog kalendara ostaje jedan od problema našeg vremena.

Pozivaju se početni datum i naknadni sistem obračuna era. Polazna tačka ere se zove era.

Od davnina, početak određene ere (poznato je više od 1000 era u različitim državama različitih regiona Zemlje, uključujući 350 u Kini i 250 u Japanu) i čitav tok hronologije povezani su sa važnim legendarnim, religioznim ili (rjeđe) stvarni događaji: vrijeme vladavine određenih dinastija i pojedinih careva, ratovi, revolucije, olimpijade, osnivanje gradova i država, "rođenje" boga (proroka) ili "stvaranje svijeta ."

Za početak ere kineskog ciklusa od 60 godina, prihvaćen je datum 1. godine vladavine cara Huangdija - 2697. pne.

U Rimskom carstvu, račun se vodio od "temeljenja Rima" od 21. aprila 753. godine prije Krista. a od dana stupanja na vlast cara Dioklecijana 29. avgusta 284. godine.

AT Byzantine Empire a kasnije, prema tradiciji, u Rusiji - od usvajanja hrišćanstva od strane kneza Vladimira Svjatoslavoviča (988. n.e.) do dekreta Petra I (1700. n.e.), godine su se računale "od stvaranja sveta": za poč. tačka je usvojeni datum je 1. septembar 5508. pne (prva godina "vizantijske ere"). U Drevnom Izraelu (Palestina), "stvaranje svijeta" dogodilo se kasnije: 7. oktobra 3761. pne (prva godina "jevrejske ere"). Bilo je i drugih, drugačijih od najčešćih gore navedenih era "od stvaranja svijeta".

Rast kulturnih i ekonomskih veza i široko širenje kršćanske religije u zapadnoj i istočne Evrope dovela je do potrebe za objedinjavanjem sistema hronologije, mjernih jedinica i vremena brojanja.

Moderna hronologija - " naše doba", "nova era "(AD)," doba od Hristovog rođenja "( R.H.), Anno Domeni ( A.D.- "godina Gospodnja") - vodi se od proizvoljno odabranog datuma rođenja Isusa Hrista. Jer nijedan istorijski dokument nije naznačeno, a jevanđelja su u suprotnosti jedno s drugim, učeni monah Dionisije Mali 278. godine Dioklecijanove ere odlučio je da "naučno", na osnovu astronomskih podataka, izračuna datum ere. Izračun se zasnivao na: 28-godišnjem "solarnom krugu" - vremenskom periodu za koji brojevi mjeseci padaju na potpuno iste dane u sedmici, i 19-godišnjem "lunarnom krugu" - vremenskom periodu za koje iste faze mjeseca padaju na iste i iste dane u mjesecu. Proizvod ciklusa "solarnog" i "lunarnog" kruga, prilagođen 30-godišnjem vremenu Hristovog života (28 ´ 19S + 30 = 572), dao je datum početka savremene hronologije. Obračun godina prema eri "od rođenja Hristovog" "ukorijenjuje se" vrlo sporo: do XV vijeka nove ere. (tj. čak 1000 godina kasnije) u zvaničnim dokumentima zapadne Evrope navedena su 2 datuma: od stvaranja sveta i od rođenja Hristovog (A.D.).

U muslimanskom svijetu za početak hronologije uzima se 16. jul 622. godine nove ere - dan Hidžre (seobe proroka Muhameda iz Meke u Medinu).

Prijevod datuma iz "muslimanskog" sistema hronologije T M na "kršćanski" (gregorijanski) T G može se uraditi pomoću formule: (godine).

Radi pogodnosti astronomskih i hronoloških proračuna, hronologija koju je predložio J. Scaliger koristi se od kraja 16. vijeka. Julijanski period(J.D.). Kontinuirano brojanje dana se vodi od 1. januara 4713. godine prije Krista.

Kao iu prethodnim časovima, učenike treba uputiti da sami popune tabelu. 6 informacija o kosmičkim i nebeskim pojavama koje se proučavaju u lekciji. Za to se daje najviše 3 minuta, zatim nastavnik provjerava i ispravlja rad učenika. Tabela 6 je dopunjena informacijama:

Materijal se popravlja prilikom rješavanja problema:

Vježba 4:

1. 1. januara sunčani sat pokazuje 10 sati ujutro. Koliko sati pokazuje vaš sat u ovom trenutku?

2. Odredite razliku u očitanjima tačnog sata i hronometra koji radi u zvezdanom vremenu, 1 godinu nakon njihovog istovremenog pokretanja.

3. Odredite trenutke početka potpune faze pomračenja Mjeseca 4. aprila 1996. u Čeljabinsku i Novosibirsku, ako se pojava dogodila u 23 h 36 m UTC.

4. Odredite da li se pomračenje (okultacija) Jupiterovog Mjeseca može primijetiti u Vladivostoku ako se dogodi u 1 h 50 m UTC, a Mjesec zalazi u Vladivostoku u 0 h 30 m po lokalnom ljetnom vremenu.

5. Koliko dana je 1918. sadržavala RSFSR?

6. Koliki je maksimalan broj nedjelja u februaru?

7. Koliko puta godišnje sunce izlazi?

8. Zašto je Mjesec uvijek okrenut prema Zemlji na istoj strani?

9. Kapetan broda izmjerio je zenitnu udaljenost Sunca u pravo podne 22. decembra i našao da je jednaka 66N 33". Hronometar koji je radio po griničkom vremenu pokazao je u trenutku posmatranja 11 h 54 m ujutro. Odredite koordinate broda i njegovu poziciju na karti svijeta.

10. Koje su geografske koordinate mjesta gdje je visina zvijezde Sjevernjače 64 n 12", a vrhunac zvijezde a Lira nastaje 4 h 18 m kasnije nego u opservatoriji Greenwich?

11. Odredite geografske koordinate mjesta gdje se nalazi gornji vrhunac zvijezde a - - didaktika - testovi - zadatak

Vidi također: Sve publikacije na istu temu >>

Dobijanje vremenskih bodova rješava samo prvi zadatak vremenske službe. Sljedeći zadatak je pohranjivanje tačnog vremena u intervalima između njegovih astronomskih definicija. Ovaj problem se rješava uz pomoć astronomskih satova.

U cilju postizanja visoke tačnosti očitavanja vremena u izradi astronomskih satova, u najvećoj mogućoj mjeri, uzimaju se u obzir i eliminišu svi izvori grešaka i stvaraju najpovoljniji uslovi za njihov rad.

Najvažniji dio sata je klatno. Opruge i točkovi služe kao prenosni mehanizam, strelice služe kao pokazivači, a klatno meri vreme. Stoga se u astronomskim satovima trude da stvore što bolje uslove za njegov rad: da temperaturu prostorije učine konstantnom, da eliminišu udare, da oslabe otpor vazduha i, na kraju, da mehaničko opterećenje budu što manji.

Kako bi se osigurala visoka tačnost, astronomski sat je smješten u dubokom podrumu, zaštićen od udaraca, u prostoriji se održava konstantna temperatura tijekom cijele godine. Da bi se smanjio otpor vazduha i eliminisao efekat promena atmosferskog pritiska, klatno sata se postavlja u kućište u kome je pritisak vazduha blago smanjen (slika 20).

Astronomski sat sa dva klatna (Shortov sat) ima veoma visoku tačnost, od kojih je jedno - neslobodno, ili "robo" - povezano sa transmisijskim i pokaznim mehanizmima, a njime upravlja drugi - slobodno klatno, ne spojen na bilo koje točkove i opruge (Sl. 21).

Slobodno klatno se nalazi u dubokom podrumu u metalnom kućištu. Ovaj slučaj stvara smanjeni pritisak. Veza slobodnog klatna sa neslobodnim vrši se preko dva mala elektromagneta, u blizini kojih se njiše. Slobodno klatno kontroliše "robo" klatno, uzrokujući njegovo ljuljanje u skladu sa samim sobom.

Moguće je postići vrlo malu grešku u očitavanju sata, ali se ona ne može u potpunosti eliminirati. Međutim, ako sat radi pogrešno, ali se unaprijed zna da su u žurbi ili zaostaju za određeni broj sekundi dnevno, onda nije teško izračunati tačno vrijeme iz takvih netačnih satova. Da biste to učinili, dovoljno je znati koji je tok sata, odnosno koliko sekundi dnevno žure ili zaostaju. Tabele korekcija se sastavljaju za datu instancu astronomskog sata tokom mjeseci i godina. Kazaljke astronomskih satova gotovo nikada ne pokazuju tačno vrijeme, ali uz pomoć tabela korekcije sasvim je moguće dobiti vremenske oznake s točnošću od hiljaditih dijelova sekunde.

Nažalost, sat ne ostaje konstantan. Kada se spoljni uslovi promene – sobna temperatura i pritisak vazduha – zbog uvek postojećih nepreciznosti u izradi delova i radu pojedinih delova, isti sat može vremenom da promeni svoj tok. Promjena ili varijacija toka sata je glavni pokazatelj kvaliteta njegovog rada. Što je manja varijacija brzine takta, to je sat bolji.

Dakle, dobar astronomski sat može biti prenagljen i presporo, može trčati unaprijed ili kasniti čak i desetinke sekunde dnevno, a opet može pouzdano držati vrijeme i dati dovoljno tačna očitavanja, samo ako je njihovo ponašanje konstantno, tj. dnevne varijacije su male.

U astronomskom satu Shortovog klatna, dnevna varijacija brzine je 0,001-0,003 sec. Dugo vremena je tako visoka tačnost ostala neprevaziđena. Pedesetih godina našeg veka inženjer F. M. Fedčenko je poboljšao ogibljenje klatna i poboljšao njegovu termičku kompenzaciju. To mu je omogućilo da dizajnira sat čija je dnevna varijacija brzine smanjena na 0,0002-0,0003 sekunde.

Posljednjih godina dizajnom astronomskih satova nisu se bavili mehaničari, već električari i radio-inženjeri. Napravili su satove u kojima su računali vrijeme, umjesto oscilacija klatna, koje su koristili elastične vibracije kvarcni kristal.

Ploča izrezana na odgovarajući način od kvarcnog kristala ima zanimljiva svojstva. Ako se takva ploča, nazvana piezokvarc, sabije ili savije, tada se na njenim suprotnim površinama pojavljuju električni naboji. drugačiji znak. Ako se na suprotne površine piezoelektrične ploče dovede naizmjenična električna struja, tada piezokvarc oscilira. Što je slabljenje oscilatornog uređaja niže, frekvencija oscilovanja je konstantnija. Piezokvarc ima izuzetno dobra svojstva u tom pogledu, jer je prigušenje njegovih oscilacija vrlo malo. Ovo se široko koristi u radiotehnici za održavanje konstantne frekvencije radio predajnika. Ista osobina piezokvarca - visoka konstantnost frekvencije oscilovanja - omogućila je izradu vrlo preciznih astronomskih kvarcnih satova.

Kvarcni satovi (sl. 22) se sastoje od radio-tehničkog generatora stabiliziranog piezoelektričnim kvarcom, kaskada s podjelom frekvencije, sinhronog elektromotora i brojčanika sa strelicama.

Radio generator stvara naizmjeničnu struju visoke frekvencije, a piezokvarc održava konstantnu frekvenciju svojih oscilacija s velikom preciznošću. U fazama podjele frekvencije, frekvencija naizmjenične struje se smanjuje sa nekoliko stotina hiljada na nekoliko stotina oscilacija u sekundi. Sinhroni elektromotor koji radi na niskofrekventnu naizmjeničnu struju rotira pokazivače, zatvara releje koji daju vremenske signale itd.

Brzina rotacije sinhronog elektromotora ovisi o frekvenciji naizmjenične struje kojom se napaja. Dakle, u kvarcnom satu, brzina rotacije kazaljki na kraju je određena frekvencijom oscilovanja piezokvarca. Visoka konstantnost frekvencije oscilovanja kvarcne ploče osigurava ujednačenost kursa i visoku tačnost indikacija kvarcnog astronomskog sata.

Trenutno se proizvode kvarcni satovi različitih vrsta i namjena s dnevnom varijacijom brzine koja ne prelazi stotinke, pa čak i tisućinke sekunde.

Prvi dizajn kvarcnih satova bio je prilično glomazan. Uostalom, prirodna frekvencija oscilacija kvarcne ploče je relativno visoka, a da bi se izbrojile sekunde i minute, potrebno ju je smanjiti korištenjem niza kaskada frekvencijske podjele. U međuvremenu, cijevni radio uređaji koji se koriste za ovu svrhu zauzimaju mnogo prostora. Posljednjih desetljeća poluvodička radiotehnika se brzo razvijala, a na njenoj osnovi je razvijena minijaturna i mikrominijaturna radio oprema. To je omogućilo izradu malih prijenosnih kvarcnih satova za pomorsku i zračnu navigaciju, kao i za razne ekspedicione radove. Ovi prijenosni kvarcni hronometri nisu veći i teži od konvencionalnih mehaničkih hronometara.

Međutim, ako mehanički brodski hronometar druge klase ima dnevnu grešku brzine ne veću od ±0,4 sekunde, a prve klase - ne više od ±0,2 sekunde, onda moderni kvarcni prijenosni hronometri imaju dnevnu nestabilnost brzine od ±0,1 ; ±0,01 pa čak ±0,001 sek.

Na primjer, "Chronotom" proizveden u Švicarskoj ima dimenzije 245X137X100 mm, a nestabilnost njegovog kursa dnevno ne prelazi ±0,02 sekunde. Stacionarni kvarcni hronometar "Isotom" ima dugotrajnu relativnu nestabilnost ne veću od 10 -8, odnosno greška u dnevnom ciklusu je oko ±0,001 sec.

Međutim, kvarcni satovi nisu bez ozbiljnih nedostataka, čije je prisustvo neophodno za visoko precizna astronomska mjerenja. Glavni nedostaci kvarcnih astronomskih satova su ovisnost frekvencije kvarcnih oscilacija o temperaturi okoline i "starenje kvarca", odnosno promjena frekvencije njegovih oscilacija tokom vremena. Prvi nedostatak je prevladan pažljivom kontrolom temperature dijela sata u kojem se nalazi kvarcna ploča. Starenje kvarca, koje dovodi do sporog pomeranja sata, još nije eliminisano.

"molekularni sat"

Da li je moguće napraviti uređaj za mjerenje vremenskih intervala koji ima veću tačnost od klatnih i kvarcnih astronomskih satova?

U potrazi za odgovarajućim metodama za to, naučnici su se okrenuli sistemima u kojima se javljaju molekularne vibracije. Takav izbor, naravno, nije bio slučajan, i upravo je on predodredio daljnji uspjeh. "Molekularni satovi" su u početku omogućili povećanje tačnosti mjerenja vremena za hiljade, a pozajmljivanjem i stotine hiljada puta. Međutim, put od molekula do indikatora vremena pokazao se složenim i vrlo teškim.

Zašto nije bilo moguće poboljšati tačnost astronomskih satova sa klatnom i kvarcnim satom? Na koji način su se molekuli pokazali boljim od klatna i kvarcnih ploča u pogledu mjerenja vremena? Koji je princip rada i uređaj molekularnog sata?

Podsjetimo da se svaki sat sastoji od bloka u kojem se javljaju periodične oscilacije, mehanizma za brojanje za brojanje njihovog broja i uređaja u kojem se pohranjuje energija potrebna za njihovo održavanje. Međutim, tačnost sata je uglavnom zavisi od stabilnosti rada tog elementa koji meri vreme.

Da bi se povećala tačnost astronomskih satova sa klatnom, njihovo klatno je napravljeno od posebne legure sa minimalnim koeficijentom toplotnog širenja, postavljeno u termostat, okačeno na poseban način, smešteno u posudu iz koje se ispumpava vazduh itd. poznato je da su sve ove mjere omogućile da se varijacije udara astronomskog klatna smanje na hiljaditi dio sekunde dnevno. Međutim, postepeno trošenje pokretnih i trljajućih dijelova, spore i nepovratne promjene u konstrukcijskim materijalima, općenito - "starenje" takvih satova nije omogućilo daljnje poboljšanje njihove točnosti.

U astronomskim kvarcnim satovima vrijeme se mjeri oscilatorom stabiliziranim kvarcom, a tačnost očitavanja ovih satova određena je konstantnošću frekvencije oscilovanja kvarcne ploče. Vremenom dolazi do nepovratnih promjena na kvarcnoj ploči i električnim kontaktima povezanim s njom. Tako ovaj majstorski element kvarcnog sata "stari". U ovom slučaju, frekvencija oscilacije kvarcne ploče se donekle mijenja. To je razlog nestabilnosti ovakvih satova i ograničava dalje povećanje njihove tačnosti.

Molekularni satovi su dizajnirani na takav način da su njihova očitavanja u konačnici određena frekvencijom elektromagnetnih vibracija koje apsorbiraju i emituju molekuli. U međuvremenu, atomi i molekuli apsorbiraju i emituju energiju samo povremeno, samo u određenim dijelovima, koji se nazivaju energetski kvanti. Ovi procesi su trenutno predstavljeni na sledeći način: kada je atom u normalnom (nepobuđenom) stanju, tada njegovi elektroni zauzimaju niže energetske nivoe i istovremeno se nalaze na najbližoj udaljenosti od jezgra. Ako atomi apsorbiraju energiju, kao što je svjetlost, tada njihovi elektroni skaču na nove položaje i nalaze se nešto dalje od svojih jezgara.

Označimo energiju atoma, koja odgovara najnižem položaju elektrona, kroz Ei, a energiju koja odgovara njegovoj udaljenijoj lokaciji od jezgra, kroz E 2 . Kada atomi zrače elektromagnetne oscilacije(na primjer, svjetlost), iz pobuđenog stanja sa energijom E 2 prelaze u nepobuđeno stanje sa energijom E 1, tada je emitovani dio elektromagnetne energije jednak ε = E 2 -E 1 . Lako je uočiti da data relacija nije ništa drugo do jedan od izraza zakona održanja energije.

U međuvremenu, poznato je da je energija kvanta svjetlosti proporcionalna njegovoj frekvenciji: ε = hv, gdje je ε energija elektromagnetnih oscilacija, v je njihova frekvencija, h = 6,62 * 10 -27 erg * sec je Plankova konstanta. Iz ova dva odnosa nije teško pronaći frekvenciju v svjetlosti koju emituje atom. Očigledno, v \u003d (E 2 - E 1) / h sec -1

Svaki atom date vrste (na primjer, atom vodonika, kisika, itd.) ima svoje energetske nivoe. Dakle, svaki pobuđeni atom, prilikom prelaska u niža stanja, emituje elektromagnetske oscilacije sa dobro definisanim skupom frekvencija, odnosno daje samo njemu karakterističan sjaj. Potpuno ista situacija je i sa molekulama, s jedinom razlikom što one imaju niz dodatnih energetskih nivoa povezanih s različitim rasporedom njihovih sastavnih čestica i njihovim međusobnim kretanjem,

Dakle, atomi i molekuli su sposobni da apsorbuju i emituju elektromagnetne vibracije samo ograničene frekvencije. Stabilnost sa kojom atomski sistemi to rade je izuzetno visoka. Milijarde puta je veća od stabilnosti bilo kojih makroskopskih uređaja koji percipiraju ili emituju određene vrste vibracija, na primjer, žice, tuning viljuške, mikrofoni, itd. To se objašnjava činjenicom da u bilo kojem makroskopskom uređaju, na primjer, strojevi , merni instrumenti i sl., sile koje obezbeđuju njihovu stabilnost su u većini slučajeva samo desetine ili stotine puta veće spoljne sile. Stoga se vremenom i kako se vanjski uvjeti mijenjaju, svojstva takvih uređaja donekle mijenjaju. Zbog toga muzičari moraju tako često da štimuju svoje violine i klavire. Naprotiv, u mikrosistemima, kao što su atomi i molekuli, postoje tako jake sile između čestica koje ih sačinjavaju da su obični vanjski utjecaji mnogo manji po veličini. Dakle, uobičajene promjene vanjskih uvjeta – temperature, tlaka, itd. – ne izazivaju nikakve primjetne promjene unutar ovih mikrosistema.

Ovo objašnjava visoku tačnost spektralne analize i mnogih drugih metoda i instrumenata zasnovanih na upotrebi atomskih i molekularnih vibracija. To je ono što čini tako privlačnim korištenje ovih kvantnih sistema kao glavnog elementa u astronomskim satovima. Uostalom, takvi mikrosistemi ne menjaju svoja svojstva tokom vremena, odnosno ne „stare“.

Kada su inženjeri počeli da projektuju molekularne satove, metode pobuđivanja atomskih i molekularnih vibracija već su bile dobro poznate. Jedna od njih je da se visokofrekventne elektromagnetne oscilacije primjenjuju na posudu napunjenu jednim ili drugim plinom. Ako frekvencija ovih oscilacija odgovara energiji pobude ovih čestica, tada dolazi do rezonantne apsorpcije elektromagnetne energije. Nakon nekog vremena (manje od milionitog dijela sekunde), pobuđene čestice (atomi i molekuli) spontano prelaze iz pobuđenog stanja u normalno stanje, a istovremeno i same emituju kvante elektromagnetne energije.

Čini se da bi sljedeći korak u dizajniranju takvog sata trebao biti prebrojavanje broja ovih oscilacija, jer se broj zamaha klatna izračunava u satu klatna. Međutim, takav direktan, "frontalni" put pokazao se pretežkim. Činjenica je da je frekvencija elektromagnetnih oscilacija koje emituju molekuli vrlo visoka. Na primjer, u molekuli amonijaka za jedan od glavnih prelaza, to je 23,870,129,000 perioda u sekundi. Frekvencija elektromagnetnih oscilacija koje emituju različiti atomi je istog reda veličine ili čak i veća. Nijedan mehanički uređaj nije prikladan za brojanje takvih visokofrekventnih vibracija. Štoviše, konvencionalni elektronički uređaji su se također pokazali neprikladnima za to.

Izlaz iz ove poteškoće pronađen je uz pomoć originalnog zaobilaznog puta. Gas amonijak je stavljen u dugu metalnu cijev (talasovod). Radi lakšeg rukovanja, ova cijev je namotana. Visokofrekventne elektromagnetne oscilacije dovođene su od generatora do jednog kraja ove cijevi, a na drugom kraju je postavljen uređaj za mjerenje njihovog intenziteta. Generator je omogućio, u određenim granicama, promjenu frekvencije elektromagnetnih oscilacija koje je pobuđivao.

Za prijelaz molekula amonijaka iz nepobuđenog u pobuđeno stanje potrebna je dobro definirana energija i, prema tome, dobro definirana frekvencija elektromagnetskih oscilacija (ε = hv, gdje je ε kvantna energija, v je frekvencija elektromagnetnih oscilacija, h je Plankova konstanta). Sve dok je frekvencija elektromagnetnih oscilacija koje proizvodi generator veća ili manja od ove rezonantne frekvencije, molekuli amonijaka ne apsorbiraju energiju. Kada se ove frekvencije poklope, značajan broj molekula amonijaka apsorbira elektromagnetnu energiju i prelazi u pobuđeno stanje. Naravno, u ovom slučaju (zbog zakona održanja energije) na kraju talasovoda gde je ugrađen merni uređaj, intenzitet elektromagnetnih oscilacija je manji. Ako glatko promijenite frekvenciju generatora i snimite očitanja mjernog uređaja, tada se na rezonantnoj frekvenciji otkriva pad intenziteta elektromagnetskih oscilacija.

Sljedeći korak u dizajniranju molekularnog sata je upravo iskorištavanje ovog efekta. Za to je sastavljen poseban uređaj (slika 23). U njemu, visokofrekventni generator opremljen napajanjem stvara visokofrekventne elektromagnetne oscilacije. Da bi se povećala konstantnost frekvencije ovih oscilacija, generator se stabilizuje sa. pomoću piezoelektričnog kristala. U postojećim uređajima ovog tipa, frekvencija oscilovanja visokofrekventnog generatora je odabrana na nekoliko stotina hiljada perioda u sekundi u skladu sa frekvencijom prirodnog oscilovanja kvarcnih ploča koje se koriste u njima.

Rice. 23. Šema "molekularnog sata"

Budući da je ova frekvencija previsoka za direktnu kontrolu bilo kojeg mehaničkog uređaja, svodi se na nekoliko stotina oscilacija u sekundi uz pomoć jedinice za podjelu frekvencije, a tek nakon toga se napaja signalnim relejima i sinkronom elektromotoru koji rotira strelice pokazivača. koji se nalazi na brojčaniku sata. Dakle, ovaj dio molekularnog sata ponavlja shemu kvarcnih satova opisanih ranije.

Da bi se pobuđivali molekuli amonijaka, dio elektromagnetnih oscilacija koje generiše visokofrekventni generator se primjenjuje na množitelj frekvencije naizmjenične struje (vidi sliku 23). Faktor množenja frekvencije u njemu je odabran tako da ga dovede do rezonantnog. Iz izlaza množitelja frekvencije, elektromagnetne oscilacije ulaze u valovod s plinom amonijaka. Uređaj na izlazu valovoda - diskriminator - bilježi intenzitet elektromagnetskih oscilacija koje su prošle kroz valovod i djeluje na visokofrekventni generator, mijenjajući frekvenciju oscilacija koje on pobuđuje. Diskriminator je projektovan tako da kada na ulaz talasovoda stignu oscilacije sa frekvencijom ispod rezonantne frekvencije, podešava generator, povećavajući frekvenciju njegovih oscilacija. Ako, međutim, na ulaz valovoda stignu oscilacije s frekvencijom većom od rezonantne frekvencije, tada se smanjuje frekvencija generatora. U ovom slučaju, podešavanje rezonancije je točnije, što je kriva apsorpcije strmija. Stoga je poželjno da pad intenziteta elektromagnetskih oscilacija, zbog rezonantne apsorpcije njihove energije od strane molekula, bude što uži i dublji.

Svi ovi međusobno povezani uređaji - generator, multiplikator, talasovod amonijačnog gasa i diskriminator - su kola povratne informacije, u kojem se molekule amonijaka pobuđuju od strane generatora i istovremeno ga kontroliraju, tjerajući ga da generiše oscilacije željene frekvencije. Dakle, molekularni sat na kraju koristi molekule amonijaka kao standard frekvencije i vremena. U prvom molekularnom amonijačnom satu, koji je prema ovom principu razvio G. Lyons 1953. godine, nestabilnost brzine je bila oko 10 -7, tj. promjena frekvencije nije prelazila deset milionitih dijelova. Nakon toga, nestabilnost je smanjena na 10 -8 , što odgovara pogrešci u mjerenju vremenskih intervala od 1 sekunde za nekoliko godina.

Općenito, ovo je, naravno, odlična preciznost. Međutim, pokazalo se da je u konstruisanom uređaju kriva apsorpcije elektromagnetne energije daleko od oštre kako se očekivalo, već prilično "razmazana". Shodno tome, ispostavilo se da je tačnost cijelog uređaja znatno niža od očekivane. Pažljiva proučavanja ovih molekularnih satova provedena u narednim godinama omogućila su da se otkrije da njihova očitanja u određenoj mjeri ovise o dizajnu valovoda, kao i o temperaturi i pritisku plina koji se u njemu nalazi. Utvrđeno je da su ovi efekti izvori nestabilnosti takvih satova i ograničavaju njihovu točnost.

U budućnosti, ovi defekti u molekularnom satu nisu u potpunosti eliminisani. Međutim, bilo je moguće doći do drugih, naprednijih tipova kvantnih mjerača vremena.

Atomski cezijum sat

Dalje poboljšanje standarda frekvencije i vremena postignuto je na osnovu jasnog razumijevanja razloga za nedostatke molekularnih satova amonijaka. Podsjetimo da su glavni nedostaci molekularnih satova amonijaka neko "razmazivanje" krivulje rezonantne apsorpcije i ovisnost prikaza ovih satova o temperaturi i pritisku plina u valovodu.

Koji su razlozi ovih nedostataka? Mogu li se eliminisati? Pokazalo se da do širenja rezonancije dolazi kao rezultat toplotnog kretanja čestica gasa koje ispunjavaju talasovod. Uostalom, neke od čestica plina kreću se prema elektromagnetnom valu i stoga je za njih frekvencija oscilacije nešto viša od one koju daje generator. Druge čestice gasa, naprotiv, kreću se od nadolazećeg elektromagnetnog talasa, kao da beže od njega; za njih je frekvencija elektromagnetskih oscilacija nešto niža od nominalne. Samo za relativno vrlo veliki broj nepomičnih čestica gasa, frekvencija elektromagnetnih oscilacija koje opažaju jednaka je nominalnoj, tj. koju daje generator.

Opisani fenomen je dobro poznati longitudinalni Doplerov efekat. On je taj koji dovodi do toga da je rezonantna krivulja izravnana i razmazana i utvrđena je ovisnost jačine struje na izlazu valovoda o brzini čestica plina, tj. na temperaturi gasa.

Grupa naučnika iz američkog Biroa za standarde uspjela je da se izbori sa ovim poteškoćama. Međutim, ono što su uradili je, općenito, novi i mnogo precizniji standard frekvencije i vremena, iako su korištene neke već poznate stvari.

Ovaj uređaj više ne koristi molekule, već atome. Ovi atomi ne samo da pune posudu, već se kreću u snopu. I tako da je pravac njihovog kretanja okomit na pravac prostiranja elektromagnetnog talasa. Lako je shvatiti da u ovom slučaju nema longitudinalnog Doplerovog efekta. Uređaj koristi atome cezijuma, čije se pobuđivanje dešava na frekvenciji elektromagnetnih oscilacija jednakoj 9.192.631.831 perioda u sekundi.

Odgovarajući uređaj je montiran u cijev na čijem se jednom kraju nalazi električna peć 1, koja zagrijava metalni cezijum do isparavanja, a na drugom kraju je detektor 6 koji broji broj atoma cezijuma koji imaju stigao do njega (sl. 24). Između njih su: prvi magnet 2, talasovod 3, koji napaja visokofrekventne elektromagnetne oscilacije, kolimator 4 i drugi magnet 5. polja koja stvaraju stalni magneti, i visokofrekventno elektromagnetno polje koje napaja talasovod iz generatora na cijev tako da je smjer širenja valova okomit na smjer leta čestica.

Takav uređaj omogućava rješavanje prvog dijela problema: pobuđivanje atoma, odnosno njihovo prebacivanje iz jednog stanja u drugo, a istovremeno izbjegavanje longitudinalnog Doplerovog efekta. Da su se istraživači ograničili samo na ovo poboljšanje, tada bi se preciznost uređaja povećala, ali ne mnogo. Zaista, u snopu atoma koji se emituje iz izvora sa žarnom niti uvijek postoje nepobuđeni i pobuđeni atomi. Dakle, kada atomi koji su izletjeli iz izvora prolete kroz elektromagnetno polje i budu pobuđeni, tada se već postojećim pobuđenim atomima dodaje određeni broj pobuđenih atoma. Stoga se ispostavlja da je promjena u broju pobuđenih atoma relativno nevelika i, shodno tome, učinak djelovanja elektromagnetnih valova na snop čestica nije baš oštar. Jasno je da ako u početku uopće nije bilo pobuđenih atoma, a onda su se pojavili, onda bi ukupni učinak bio mnogo kontrastniji.

Dakle, javlja se dodatni zadatak: na dijelu od izvora do elektromagnetnog polja preskočiti atome koji su u normalnom stanju i ukloniti pobuđene. Ništa novo nije bilo potrebno izmišljati da bi se to riješilo, jer su još četrdesetih godina našeg vijeka rabin, a potom i Ramsey, razvili odgovarajuće metode za spektroskopske studije. Ove metode se zasnivaju na činjenici da svi atomi i molekuli imaju određena električna i magnetska svojstva, a ta svojstva su različita za pobuđene i nepobuđene čestice. Stoga, u električnim i magnetna polja pobuđeni i nepobuđeni atomi i molekuli različito odstupaju.

U opisanom atomskom satu cezijuma, na putu snopa čestica između izvora i visokofrekventnog elektromagnetnog polja, ugrađen je permanentni magnet 2 (vidi sliku 24) na način da su nepobuđene čestice fokusirane na prorez kolimatora. , a uzbuđeni su uklonjeni iz zraka. Drugi magnet 5, koji stoji između visokofrekventnog elektromagnetnog polja i detektora, naprotiv, postavljen je tako da su nepobuđene čestice uklonjene iz snopa, a samo pobuđene fokusirane na detektor. Takvo dvostruko razdvajanje dovodi do toga da do detektora dospiju samo one čestice koje su bile nepobuđene prije ulaska u elektromagnetno polje, a zatim u tom polju prešle u pobuđeno stanje. U ovom slučaju, ovisnost očitanja detektora o frekvenciji elektromagnetskih oscilacija pokazuje se vrlo oštrom i, shodno tome, rezonantna kriva apsorpcije elektromagnetske energije postaje vrlo uska i strma.

Kao rezultat opisanih mjera pokazalo se da je pogonska jedinica atomskog cezijumskog sata sposobna da odgovori i na vrlo malo depodešavanje visokofrekventnog generatora, čime je postignuta veoma visoka tačnost stabilizacije.

Ostatak uređaja, općenito, ponavlja princip dijagrama molekularnog sata: visokofrekventni generator kontrolira električni sat i istovremeno pobuđuje čestice kroz krugove za množenje frekvencije. Diskriminator spojen na cezijevu cijev i visokofrekventni generator reagiraju na rad cijevi i podešavaju generator tako da se frekvencija oscilacija koje proizvodi poklapa s frekvencijom na kojoj su čestice pobuđene.

Sav ovaj uređaj u cjelini naziva se atomski cezijum sat.

U prvim modelima cezijumskih satova (na primer, cezijum sat Nacionalne fizičke laboratorije Engleske), nestabilnost je bila samo 1-9 . Kod uređaja ovog tipa, razvijenih i izgrađenih poslednjih godina, nestabilnost je smanjena na 10 -12 -10 -13 .

Već je ranije rečeno da čak i najbolji mehanički astronomski satovi, zbog istrošenosti svojih dijelova, vremenom donekle mijenjaju hod. Ni kvarcni astronomski satovi nisu bez ovog nedostatka, jer zbog starenja kvarca dolazi do sporog pomaka njihovih očitanja. U atomskim satovima cezijuma nije pronađen nikakav pomak frekvencije.

Kada se uporede različiti primjeri ovih satova, uočeno je da se frekvencija njihovih oscilacija poklapa unutar ± 3 * 10 -12, što odgovara grešci od samo 1 sekunde u 10.000 godina.

Međutim, ovaj uređaj nije bez nedostataka: izobličenja oblika elektromagnetnog polja i relativno kratko trajanje njegovog uticaja na atome zraka ograničavaju dalje povećanje tačnosti merenja vremenskih intervala korišćenjem ovakvih sistema.

Astronomski sat sa kvantnim generatorom

Korištenjem je napravljen još jedan korak ka povećanju tačnosti mjerenja vremenskih intervala molekularni generatori- aparati koji koriste zračenje elektromagnetnih talasa od strane molekula.

Ovo otkriće bilo je neočekivano i prirodno. Neočekivano - jer se činilo da su mogućnosti starih metoda iscrpljene, a drugih nije bilo. Prirodno – jer su brojni dobro poznati efekti već činili gotovo sve dijelove nove metode i preostalo je samo pravilno kombinirati te dijelove. Međutim, nova kombinacija poznatih stvari je suština mnogih otkrića. Uvijek je potrebno mnogo hrabrosti za razmišljanje da bi se to smislilo. Često, nakon što se to uradi, sve izgleda vrlo jednostavno.

Uređaji u kojima se radijacija iz molekula koristi za dobivanje standarda frekvencije nazivaju se maseri; ova reč je izvedena iz početna slova izrazi: mikrotalasno pojačanje stimulisanom emisijom zračenja, tj. pojačanje radio talasa centimetarskog opsega korišćenjem indukovanog zračenja. Trenutno se uređaji ovog tipa najčešće nazivaju kvantni pojačivači ili kvantni generatori.

Šta je pripremilo otkriće kvantnog generatora? Koji je njegov princip rada i uređaj?

Istraživači su znali da kada pobuđeni molekuli, kao što je amonijak, idu na niže nivoe energije i emituju elektromagnetno zračenje, onda prirodna širina ovih emisionih linija je izuzetno mala, barem mnogo puta manji od širine apsorpcione linije koja se koristi u molekularnim satovima. U međuvremenu, kada se uporede frekvencije dvije oscilacije, oštrina rezonantne krive ovisi o širini spektralnih linija, a dostižna tačnost stabilizacije ovisi o oštrini rezonantne krive.

Jasno je da su istraživači bili izuzetno zainteresovani za mogućnost postizanja veće tačnosti u merenju vremenskih intervala koristeći ne samo apsorpciju, već i emisiju elektromagnetnih talasa od strane molekula. Čini se da je sve već tu za ovo. Zaista, u talasovodu molekularnog sata, pobuđeni molekuli amonijaka spontano emituju svjetlost, tj. prelaze na niže energetske nivoe i istovremeno emituju elektromagnetno zračenje sa frekvencijom od 23.870.129.000 perioda u sekundi. Širina ove spektralne emisione linije je zaista vrlo mala. Osim toga, budući da je talasovod molekularnog sata ispunjen elektromagnetnim oscilacijama koje se napajaju iz generatora, a frekvencija tih oscilacija jednaka je frekvenciji energetskih kvanta koje emituju molekule amonijaka, tada u talasovodu inducirano zračenje pobuđenih molekula amonijaka, čija je vjerovatnoća mnogo veća od spontanog. Dakle, ovaj proces povećava ukupan broj događaja zračenja.

Ipak, za posmatranje i upotrebu molekularnog zračenja, sistem kao što je talasovod molekularnog sata pokazao se potpuno neprikladnim. Doista, u takvom valovodu ima mnogo više nepobuđenih čestica amonijaka nego pobuđenih, pa čak i uzimajući u obzir induciranu radijaciju, činovi apsorpcije elektromagnetske energije se javljaju mnogo češće nego aktovi emisije. Osim toga, nije jasno kako izolirati kvante energije koje emituju molekuli u takvom valovodu kada je isti volumen ispunjen elektromagnetnim zračenjem iz generatora, a ovo zračenje ima istu frekvenciju i mnogo veći intenzitet.

Nije li istina da su svi procesi toliko pomiješani da je na prvi pogled nemoguće izdvojiti pravi od njih? Međutim, nije. Uostalom, poznato je da se pobuđene molekule razlikuju po svojim električnim i magnetskim svojstvima od nepobuđenih, što ih čini mogućim.

Godine 1954-1955. ovaj problem su briljantno riješili N. G. Basov i A. M. Prokhorov u SSSR-u i Gordon, Zeiger i Towns u SAD*. Ovi autori su iskoristili činjenicu da je električno stanje pobuđenih i nepobuđenih molekula amonijaka nešto drugačije i da, leteći kroz nehomogeno električno polje, različito odstupaju.

* (J. Singer, Mathers, IL, M., 1961; Basov N. G., Letokhov V. S. Optički standardi frekvencije, UFN, vol. 96, br. 4, 1968.)

Podsjetimo da se između dvije električno nabijene paralelne ploče, na primjer, ploča kondenzatora, stvara jednolično električno polje; između nabijene ploče i tačke ili dvije nabijene tačke - nehomogeno. Ako je prikazano električna polja uz pomoć linija sile, tada se homogena polja predstavljaju linijama iste gustine, a nehomogena polja linijama nejednake gustine, na primer, manje blizu ravni, a više blizu vrha, gde se linije konvergiraju. Metode za dobijanje nehomogenih električnih polja ovog ili onog oblika odavno su poznate.

Molekularni generator je kombinacija izvora molekula, električnog separatora i rezonatora sastavljenih u cijevi iz koje se ispumpava zrak. Za duboko hlađenje, ova cijev se stavlja u tečni dušik. Time se postiže visoka stabilnost cijelog uređaja. Izvor čestica u molekularnom generatoru je boca sa uskim otvorom napunjena gasovitim amonijakom. Kroz ovu rupu uski snop čestica ulazi u cijev određenom brzinom (slika 25a).

Snop uvijek sadrži nepobuđene i pobuđene molekule amonijaka. Međutim, obično ima mnogo više neuzbuđenih nego uzbuđenih. U cijevi, na putu ovih čestica, nalazi se kondenzator napunjen električnom energijom, koji se sastoji od četiri šipke, takozvani kvadrupolni kondenzator. U njemu je električno polje nehomogeno, i ima takav oblik (slika 25, b) da se, prolazeći kroz njega, nepobuđeni molekuli amonijaka raspršuju u strane, a pobuđeni odstupaju prema osi cijevi i tako se fokusiraju. Stoga se čestice u takvom kondenzatoru odvajaju i samo pobuđene molekule amonijaka dospiju do drugog kraja cijevi.

Na ovom drugom kraju cijevi nalazi se posuda određene veličine i oblika - takozvani rezonator. Jednom u njemu, pobuđeni molekuli amonijaka, nakon određenog kratkog vremenskog perioda, spontano prelaze iz pobuđenog u nepobuđeno stanje i istovremeno emituju elektromagnetnih talasa određenu frekvenciju. O ovom procesu kažu da su molekuli istaknuti. Tako je moguće ne samo dobiti molekularno zračenje, već ga i izolirati.

Razmotrimo dalji razvoj ovih ideja. Elektromagnetno zračenje rezonantne frekvencije, u interakciji s nepobuđenim molekulima, dovodi ih u pobuđeno stanje. Isto zračenje, u interakciji s pobuđenim molekulima, prenosi ih u nepobuđeno stanje, stimulirajući tako njihovo zračenje. Ovisno o tome koji su molekuli više, nepobuđeni ili pobuđeni, prevladava proces apsorpcije ili inducirane emisije elektromagnetne energije.

Stvaranjem u određenom volumenu, na primjer, rezonatora, značajne prevlasti pobuđenih molekula amonijaka i primjenom elektromagnetskih oscilacija rezonantne frekvencije na njega, moguće je pojačati mikrovalnu frekvenciju. Jasno je da ovo pojačanje nastaje zbog kontinuiranog pumpanja pobuđenih molekula amonijaka u rezonator.

Uloga rezonatora nije ograničena na činjenicu da je riječ o posudi u kojoj dolazi do emisije pobuđenih molekula. Budući da elektromagnetno zračenje rezonantne frekvencije stimulira zračenje pobuđenih molekula, što je veća gustoća ovog zračenja, to se proces induciranog zračenja aktivnije odvija.

Odabirom dimenzija rezonatora u skladu sa talasnom dužinom ovih elektromagnetnih oscilacija, moguće je stvoriti uslove za pojavu stojećih talasa u njemu (slično kao pri izboru dimenzija organskih cevi za nastanak stajaćih talasa). odgovarajuće elastične zvučne oscilacije u njima). Izradom zidova rezonatora od odgovarajućeg materijala, moguće je osigurati da odbijaju elektromagnetne oscilacije uz najmanji gubitak. Obje ove mjere omogućavaju stvaranje velike gustine elektromagnetne energije u rezonatoru i na taj način povećavaju efikasnost cijelog uređaja u cjelini.

Ceteris paribus, dobitak u ovom uređaju je veći, što je veća gustina protoka pobuđenih molekula. Zanimljivo je da pri nekoj dovoljno velikoj gustoći fluksa pobuđenih molekula i odgovarajućim parametrima rezonatora, intenzitet zračenja molekula postaje dovoljno velik da pokrije različite gubitke energije, a pojačalo se pretvara u molekularni generator mikrovalnih oscilacija - tzv. naziva se kvantni generator. U tom slučaju više nije potrebno dovoditi visokofrekventnu elektromagnetnu energiju u rezonator. Proces stimulisane emisije nekih pobuđenih čestica je podržan emisijom drugih. Štaviše, pod odgovarajućim uslovima, proces generisanja elektromagnetne energije ne prestaje čak i ako se deo preusmeri u stranu.

Kvantni oscilator sa vrlo visokom stabilnošću Daje visokofrekventne elektromagnetne oscilacije striktno definisane frekvencije i može se koristiti za merenje vremenskih intervala. Ne mora da radi neprekidno. Dovoljno je povremeno u određenim intervalima uporediti frekvenciju električnog generatora astronomskog sata sa ovim standardom molekularne frekvencije i, ako je potrebno, uvesti korekciju.

Astronomski sat korigovan generatorom molekularnog amonijaka izgrađen je kasnih pedesetih. Njihova kratkoročna nestabilnost nije prelazila 10 -12 u minuti, a dugotrajna oko 10 -10, što odgovara distorziji u brojanju vremenskih intervala samo za 1 sekundu u nekoliko stotina godina.

Dalje poboljšanje standarda frekvencije i vremena postignuto je na osnovu istih ideja i upotrebe nekih drugih čestica kao radnog medija, kao što su talij i vodonik. U ovom slučaju, kvantni generator koji radi na snopu atoma vodika, koji su ranih šezdesetih razvili i izgradili Goldenberg, Klepner i Ramsay, pokazao se posebno obećavajućim. Ovaj generator se takođe sastoji od izvora čestica, separatora i rezonatora montiranog u cev (slika 26) uronjenog u odgovarajuću rashladnu tečnost. Izvor emituje snop atoma vodika. U ovom snopu postoje nepobuđeni i pobuđeni atomi vodika, a neuzbuđenih je mnogo više nego pobuđenih.

Budući da se pobuđeni atomi vodika razlikuju od nepobuđenih po svom magnetskom stanju (magnetnom momentu), njihovo razdvajanje više nije električno, već magnetsko polje koje stvara par magneta. Rezonator generatora vodonika takođe ima značajne karakteristike. Izrađuje se u obliku tikvice od topljenog kvarca, čije su unutrašnje stijenke obložene parafinom. Zbog višestrukih (oko 10.000) elastičnih refleksija atoma vodika od parafinskog sloja, dužina leta čestica i, shodno tome, vrijeme njihovog boravka u rezonatoru, u odnosu na molekularni generator, povećava se hiljadama puta. Na ovaj način moguće je dobiti vrlo uske spektralne emisione linije atoma vodika i, u poređenju sa molekularnim generatorom, smanjiti nestabilnost cijelog uređaja za hiljade faktora.

Moderni dizajni astronomskih satova sa kvantnim generatorom vodika premašili su standard atomskog snopa cezija u svojim performansama. Nije pronađen nikakav sistematski pomak. Njihova kratkoročna nestabilnost je samo 6 * 10 -14 u minuti, a dugotrajna - 2 * 10 -14 dnevno, što je deset puta manje od standarda cezija. Reproducibilnost očitavanja sata sa kvantnim generatorom vodonika je ±5*10-13, dok je reproduktivnost standarda cezijuma ±3*10-12. Shodno tome, generator vodonika je i po ovom pokazatelju oko deset puta bolji. Tako je uz pomoć vodoničnog astronomskog sata moguće obezbijediti tačnost mjerenja vremena reda veličine 1 sekunde za interval od oko stotinu hiljada godina.

U međuvremenu, brojna istraživanja posljednjih godina pokazala su da ova visoka preciznost mjerenja vremenskih intervala, postignuta na bazi generatora atomskog snopa, još uvijek nije granica i da se može poboljšati.

Prijenos tačnog vremena

Zadatak vremenske službe nije ograničen na dobijanje i čuvanje tačnog vremena. Jednako važan dio toga je i takva organizacija prijenosa tačnog vremena, u kojoj se ta tačnost ne bi izgubila.

U stara vremena, prijenos vremenskih signala obavljao se pomoću mehaničkih, zvučnih ili svjetlosnih uređaja. U Sankt Peterburgu je točno u podne pucao top; mogao se pogledati i sat u odnosu na toranjski sat Instituta za metrologiju, koji sada nosi ime D. I. Mendeljejeva. U morskim lukama kao vremenski signal korištena je lopta koja pada. Sa brodova u luci moglo se vidjeti kako se tačno u podne kugla odlomila sa vrha posebnog jarbola i pala na podnožje.

Za normalan tok savremenog intenzivnog života veoma je važno obezbediti tačno vreme željeznice, pošta, telegraf i veliki gradovi. Za to nije potrebna tako velika tačnost kao u astronomskom i geografskom radu, ali je potrebno da, sa tačnošću do minute, u svim dijelovima grada, u svim dijelovima naše ogromne zemlje, svi satovi pokazuju vrijeme u isti put. Ovaj zadatak se obično rješava uz pomoć električnog sata.

U satarskoj industriji željeznica i komunikacijskih institucija, u industriji satova modernog grada, električni satovi igraju važnu ulogu. Njihov uređaj je vrlo jednostavan, a opet, sa tačnošću od jednog minuta, pokazuju isto vreme na svim tačkama grada.

Električni satovi su primarni i sekundarni. Primarni električni satovi imaju klatno, točkove, izlaz i predstavljaju brojila u realnom vremenu. Sekundarni električni satovi su samo pokazivači: u njima nema satnog mehanizma, već postoji samo relativno jednostavan uređaj koji pomera kazaljke jednom u minuti (slika 27). Sa svakim otvaranjem struje, elektromagnet otpušta sidro i "pas" pričvršćen za sidro, naslonjen na čegrtaljku, okreće ga za jedan zub. Signali električne struje se dovode do sekundarnog sata ili iz centralne instalacije ili iz primarnog električnog sata. Poslednjih godina pojavili su se satovi koji govore, dizajnirani po principu zvučnih filmova, koji ne samo da pokazuju, već i pokazuju vreme.

Za prijenos tačno vreme sada služe uglavnom električnim signalima koji se šalju putem telefona, telegrafa i radija. Tokom proteklih decenija, tehnika njihovog prenosa je poboljšana, a preciznost je u skladu s tim povećana. Godine 1904. Bigourdant je odašiljao ritmičke vremenske signale iz Pariske opservatorije, koje je primala opservatorija Montsouris sa tačnošću od 0,02-0,03 sek. Godine 1905. Washingtonska mornarička opservatorija je počela sa redovnim prijenosom vremenskih signala, od 1908. počela je emitirati ritmičke vremenske signale sa Ajfelovog tornja, a od 1912. sa opservatorije Greenwich.

Trenutno se prenos točnih vremenskih signala obavlja u mnogim zemljama. U SSSR-u takve prijenose provodi Državni astronomski institut po imenu V.I. P.K. Sternberga, kao i niz drugih organizacija. U isto vrijeme, više različitih programa se koristi za prijenos očitanja srednjeg sunčevog vremena putem radija. Na primjer, program vremenskog signala emitiranja se emituje na kraju svakog sata i sastoji se od šest kratkih impulsa. Početak posljednjeg od njih odgovara vremenu ovog ili onog sata i 00 min 00 sec. U pomorskoj i vazdušnoj plovidbi koristi se program od pet serija od 60 impulsa i tri serije od šest kratkih signala, razdvojenih dužim signalima. Osim toga, postoji niz posebnih programa vremenskih signala. Informacije o raznim programima posebnih vremenskih signala objavljuju se u posebnim publikacijama.

Greška u prenosu vremenskih signala za emitovane programe je oko ±0,01 - 0,001 sek, a za neke posebne ±10 -4 pa čak ±10 -5 sek. Tako su sada razvijene metode i uređaji koji omogućavaju prijem, pohranjivanje i prijenos vremena sa vrlo visokim stupnjem tačnosti.

Nedavno su implementirane značajne nove ideje u oblasti pohranjivanja i prenošenja tačnog vremena. Pretpostavimo da je potrebno da na određenom broju tačaka na bilo kojoj teritoriji tačnost očitavanja satova koji tamo stoje ne bude lošija od ± 30 sekundi, pod uslovom da svi ovi satovi rade neprekidno tokom cijele godine. Takvi zahtjevi se odnose, na primjer, na gradske i željezničke satove. Zahtjevi nisu jako strogi, međutim, da bi se ispunili korištenjem autonomnih satova, potrebno je da dnevna brzina svake instance sata bude bolja od ±0,1 sekunde, a za to su potrebni precizni kvarcni hronometri.

U međuvremenu, ako se ovaj problem riješi korištenjem zajednički sistem vremena, koji se sastoji od primarnih satova i velikog broja sekundarnih satova povezanih s njima, tada bi samo primarni satovi trebali imati visoku preciznost. Stoga, čak i sa povećanim troškovima za primarni sat i odgovarajućim niskim troškovima za sekundarni sat, dobra tačnost se može postići u cijelom sistemu uz relativno niske ukupne troškove.

Naravno, u ovom slučaju morate biti sigurni da sam sekundarni sat ne donosi greške. Ranije opisani sekundarni sat sa zakretnim kotačićem i šapom, u kojem se kazaljka pomiče jednom u minuti na signal, ponekad pokvari. Štaviše, vremenom se akumulira greška njihovog svjedočenja. U modernim sekundarnim satovima koriste se različite vrste provjere i korekcije očitanja. Još veću preciznost daje sekundarni sat koji koristi naizmjeničnu struju industrijske frekvencije (50 Hz), čija je frekvencija strogo stabilizirana. Glavni dio ovog sata je sinhroni elektromotor koji pokreće naizmjenična struja. Dakle, u ovom satu, sama naizmjenična struja je kontinuirani vremenski signal sa periodom ponavljanja od 0,02 sekunde.

Trenutno uspostavljena svjetski sistem zajedničko vrijeme WOSAC (WOSAC; naziv se sastoji od prvih slova riječi: Svjetska sinhronizacija atomskih satova). Glavni primarni sat ovog sistema nalazi se u Rimu, Njujorku, SAD, i sastoji se od tri atomska cezijumska sata, čija su očitavanja usrednjena. Dakle, tačnost očitavanja vremena jednaka je (1-3)*10 -11. Ovi primarni satovi povezani su na svjetsku mrežu sekundarnih satova.

Test je pokazao da su pri prijenosu točnih vremenskih signala preko WHOAC-a od države New York (SAD) do Oahua (Havaji), odnosno otprilike 30.000 km, indikacije vremena usklađene s točnošću od 3 mikrosekunde.

Visoka preciznost pohranjivanja i prijenosa vremenskih oznaka, postignuta danas, omogućava rješavanje složenih i novih problema navigacije dubokog svemira, kao i, iako starih, ali ipak važnih i zanimljivih pitanja o kretanju zemljine kore.

Kuda idu kontinenti?

Sada se možemo vratiti na problem kretanja kontinenata, opisan u prethodnom poglavlju. Ovo je tim interesantnije jer u pola veka, koliko je prošlo od pojave Vegenerovih dela do našeg vremena, naučni sporovi oko ovih ideja još nisu jenjali. Na primjer, W. Munk i G. Macdonald su 1960. napisali: "Neki od Wegenerovih podataka su nepobitni, ali većina njegovih argumenata je u potpunosti zasnovana na proizvoljnim pretpostavkama." I dalje: "Veliki pomaci kontinenata desili su se prije pronalaska telegrafa, srednji pomaci - prije pronalaska radija, a nakon toga praktično nikakvi pomaci nisu uočeni."

Ove zajedljive primjedbe nisu bez osnova, barem u svom prvom dijelu. Zaista, longitudinalna mjerenja koja su Wegeper i njegovi saradnici jednom izvršili tokom svojih ekspedicija na Grenland (u jednoj od kojih je Wegener tragično poginuo) obavljena su s preciznošću nedovoljnom za rigorozno rješenje problema. To su zabilježili i njegovi savremenici.

Jedan od najuvjerljivijih pristalica teorije kretanja kontinenata u njenoj modernoj verziji je P. N. Kropotkin. Godine 1962. napisao je: „Paleomagnetski i geološki podaci ukazuju na to da je tokom mezozoika i kenozoika lajtmotiv kretanja zemljine kore bio fragmentacija dva drevna kontinenta – Laurazije i Gondvane i širenje njihovih dijelova u stranu. pacifik i do geosinklinalnog pojasa Tetis". Podsjetimo da je Laurazija pokrivala sjeverna amerika, Grenland, Evropa i cijela sjeverna polovina Azije, Gondvana - južni kontinenti i Indija. Okean Tetis protezao se od Mediterana preko Alpa, Kavkaza i Himalaja do Indonezije.

Isti autor dalje je napisao: „Jedinstvo Gondvane je sada praćeno od prekambrija do sredine krede, a njena fragmentacija sada izgleda kao dug proces koji je započeo u paleozoiku i dostigao posebno velike razmere od sredine veka. Kreda. Od tog vremena je prošlo osamdeset miliona godina. Posljedično, udaljenost između Afrike i južna amerika povećavao stopom od 6 cm godišnje. Ista brzina dobijena je iz paleomagnetskih podataka za kretanje Hindustana s južne hemisfere na sjevernu. „Nakon što je rekonstruisao lokaciju kontinenata u prošlosti koristeći paleomagnetske podatke, P. N. Kropotkin je došao do zaključka da su" - u to vrijeme kontinenti su zaista bili zbijeni u takav blok, koji je ličio na obrise Wegenerove primarne kontinentalne platforme.

Dakle, zbir podataka dobijenih različitim metodama pokazuje da su današnja lokacija kontinenata i njihovi obrisi nastali u dalekoj prošlosti kao rezultat niza rasjeda i značajnog pomicanja kontinentalnih blokova.

Pitanje trenutnog kretanja kontinenata odlučuje se na osnovu rezultata longitudinalnih studija provedenih s dovoljno preciznosti. Šta u ovom slučaju znači dovoljnu tačnost vidi se iz činjenice da, na primjer, na geografskoj širini Washingtona, promjena geografske dužine od jedne desethiljaditi dio sekunde odgovara pomaku od 0,3 cm. Budući da je procijenjena brzina kretanja iznosi oko 1 m godišnje, a savremeni servisi vremena već Ako je moguće odrediti vremenske tačke, pohraniti i prenijeti tačno vrijeme sa tačnošću od hiljaditih i desethiljaditih dijelova sekunde, onda je za postizanje uvjerljivih rezultata dovoljno izvršiti odgovarajuća mjerenja u intervalima od nekoliko godina ili nekoliko desetina godina.

U tu svrhu je 1926. godine stvorena mreža od 32 osmatračnice i vršena su astronomska longitudinalna istraživanja. Godine 1933. vršena su ponovljena astronomska longitudinalna istraživanja i već je 71 opservatorija bila uključena u rad. Ova mjerenja, obavljena na dobrom savremenom nivou, iako u ne tako dugom vremenskom intervalu (7 godina), pokazala su, posebno, da se Amerika ne udaljava od Evrope za 1 m godišnje, kako je mislio Wegener, već se približava to je približno brzinom od 60 cm godišnje.

Tako je uz pomoć vrlo preciznih longitudinalnih mjerenja potvrđeno prisustvo modernog kretanja velikih kontinentalnih blokova. Štaviše, bilo je moguće otkriti da se pojedini dijelovi ovih kontinentalnih blokova kreću nešto drugačije.

Time Service
Zadaci servisa tačnog vremena su da odredi tačno vreme, bude u stanju da ga sačuva i prenese potrošaču. Ako zamislimo da je kazaljka na satu optička osa teleskopa usmjerena okomito u nebo, tada su brojčanik zvijezde koje jedna za drugom padaju u vidno polje ovog teleskopa. Registracija trenutaka prolaska zvijezda kroz teleskopski nišan - to je opšti princip klasična definicija astronomskog vremena. Sudeći po megalitskim spomenicima koji su došli do nas, od kojih je najpoznatiji Stonehenge u Engleskoj, ova metoda serifa na kraju uspješno se koristila još u bronzanom dobu. Sam naziv astronomske vremenske službe je sada zastario. Od 1988. ova usluga se zove Međunarodna služba rotacije Zemlje http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Klasični astronomski način određivanja tačnog vremena (Universal Time, UT) povezan je sa mjerenjem ugla rotacije bilo kojeg odabranog meridijana Zemlje u odnosu na "sferu fiksnih zvijezda". Izabrani je, na kraju, bio griniški meridijan. Međutim, u Rusiji, npr. dugo vremena pulkovski meridijan je uzet kao nula. Zapravo, svaki meridijan na kojem je postavljen teleskop specijaliziran za snimanje trenutaka prolaska zvijezda (tranzitni instrument, zenit cijev, astrolab) je pogodan za rješavanje prvog zadatka servisa tačnog vremena. Ali nijedna geografska širina nije optimalna za to, što je očito, na primjer, zbog konvergencije svih meridijana na geografskim polovima.
Iz metode određivanja astronomskog vremena očigledna je njegova povezanost sa određivanjem geografske dužine na Zemlji i općenito s koordinatnim mjerenjima. U suštini, ovo je jedan zadatak koordinatno-vremenske podrške (CWO). Razumljiva je složenost ovog problema, čije je rješavanje trajalo stoljećima i ostaje najhitniji problem geodezije, astronomije i geodinamike.
Prilikom određivanja UT astronomskim metodama potrebno je uzeti u obzir:

• da "sfera fiksnih zvijezda" ne postoji, tj. da se koordinate zvijezda ("brojčanik" zvjezdanog sata, koji određuje tačnost ovih satova) moraju stalno pročišćavati iz posmatranja,
• da se utiče na Zemljinu os rotacije gravitacionih sila Sunce, Mjesec i druge planete izvode složena periodična (precesija i nutacija) kretanja, opisana redovima stotina harmonika,
• da se zapažanja vrše sa površine Zemlje koja se kompleksno kreće u svemiru, te je stoga potrebno uzeti u obzir paralaktičke i aberacijske efekte,
• da teleskopi na kojima se vrše UT osmatranja imaju svoje nepostojane greške, koje zavise, posebno, od klimatskih uslova i određene su iz istih posmatranja,
• da se posmatranja odvijaju "na dnu" atmosferskog okeana, što iskrivljuje prave koordinate zvijezda (refrakciju) na način koji je često teško uzeti u obzir,
• da sama os rotacije "visi" u telu Zemlje i da se ta pojava, kao i niz plimnih efekata i efekata usled atmosferskih uticaja na rotaciju Zemlje, utvrđuje iz samih zapažanja,
• da se rotacija Zemlje oko svoje ose, koja je do 1956. služila kao etalon vremena, odvija neravnomjerno, što je utvrđeno i samim opažanjima.

Potreban je standard za precizno mjerenje vremena. Odabrani standard - period Zemljine rotacije - pokazao se ne baš pouzdanim. Solarni dan je jedna od osnovnih jedinica vremena, odabrana davno. Ali brzina rotacije Zemlje se mijenja tijekom godine, pa se stoga koristi prosječni solarni dan, koji se od pravog razlikuje do 11 minuta. Zbog neravnomjernog kretanja Zemlje po ekliptici, prihvaćeni solarni dan je 24 sata godišnje više za 1 sideralni dan, što iznosi 23 sata 56 minuta 4,091 sekundu, dok prosječni sunčev dan iznosi 24 sata 3 minuta 56,5554 sekunde.
1930-ih godina ustanovljena je neravnomjerna rotacija Zemlje oko svoje ose. Neravnomjernost je posebno povezana: sa sekularnim usporavanjem Zemljine rotacije zbog plimnog trenja od Mjeseca i Sunca; nestacionarni procesi unutar Zemlje. Srednji siderički dan zbog procesije Zemljine ose je 0,0084 s kraći od stvarnog perioda Zemljine rotacije. Plimno djelovanje Mjeseca usporava rotaciju Zemlje za 0,0023 s u 100 godina. Stoga je jasno da je definicija sekunde kao jedinice vremena, koja čini 1/86400 dana, zahtijevala pojašnjenje.
Za jedinicu tropske godine uzeta je 1900. godina (trajanje između dva uzastopna prolaska centra Sunca kroz prolećnu ravnodnevnicu) jednako 365,242196 dana, odnosno 365 dana 5 sati 48 minuta 48,08 sekundi. Preko njega se određuje trajanje sekunde = 1/31556925,9747 tropske 1900. godine.
Oktobra 1967. u Parizu, 13. Generalna konferencija Međunarodnog komiteta za utege i mjere određuje trajanje atomske sekunde - vremenskog intervala tokom kojeg se javlja 9.192.631.770 oscilacija, što odgovara učestalosti stvrdnjavanja (apsorpcije) atomom cezijuma - 133 tokom rezonantnog prelaza između dva hiperfina energetska nivoa atoma osnovnog stanja u odsustvu smetnji od spoljašnjih magnetnih polja i snima se kao radio emisija talasne dužine od oko 3,26 cm.
Preciznost atomskih satova je greška od 1s u 10.000 godina. Greška 10-14s.
1. januara 1972. SSSR i mnoge zemlje svijeta prešle su na standard atomskog vremena.
Radio-emitovani signali tačnog vremena prenose se preko atomskih satova radi preciznog određivanja lokalnog vremena (tj. geografske dužine - lokacija jakih tačaka, pronalaženje trenutaka vrhunca zvijezda), kao i za avijaciju i pomorsku navigaciju.
Prve signale tačnog vremena na radiju počela je da emituje stanica u Bostonu (SAD) 1904. godine, od 1907. godine u Nemačkoj, od 1910. godine u Parizu (radio stanica Ajfelovog tornja). U našoj zemlji je od 1. decembra 1920. Pulkovska opservatorija počela da emituje ritmički signal preko radio-stanice New Holland u Petrogradu, a od 25. maja 1921. godine preko radio-stanice Moskva Oktjabrskaja na Hodinki. Organizatori radiotehničke službe tog vremena u zemlji bili su Nikolaj Ivanovič DNEPROVSKI (1887-1944), Aleksandar Pavlovič Konstantinov (1895-1937) i Pavel Andrejevič Azbukin (1882-1970).
Dekretom Vijeća narodnih komesara iz 1924. godine pri Opservatoriji Pulkovo je organiziran Interresorni komitet Službe vremena, koji je od 1928. počeo izdavati biltene sažetih momenata. Godine 1931. organizirane su dvije nove vremenske službe u SAI i TSNIIGAiK, a vremenska služba Taškentske opservatorije počela je sa redovnim radom.
U martu 1932. održana je prva astrometrijska konferencija u Pulkovskoj opservatoriji, na kojoj je donesena odluka: da se stvori vremenska služba u SSSR-u. U prijeratnom periodu postojalo je 7 vremenskih službi, au Pulkovu, DRI i Taškentu ritmični vremenski signali su se prenosili radiom.
Najprecizniji sat koji je koristila služba (pohranjen u podrumu na konstantnom pritisku, temperaturi itd.) bio je Shortov sat sa dvostrukim klatnom (preciznost ± 0,001 s/dan), F.M. Fedčenka (± 0,0003 s / dan), zatim su počeli koristiti kvarc (uz njihovu pomoć otkrivena je neravnomjerna rotacija Zemlje) prije uvođenja atomskih satova, koje sada koristi vremenska služba. Lewis Essen (Engleska), eksperimentalni fizičar, tvorac kvarcnih i atomskih satova, 1955. godine stvorio je prvi standard atomske frekvencije (vremena) na atomskom snopu cezijuma, što je rezultiralo vremenskom službom zasnovanom na standardu atomske frekvencije tri godine kasnije.
Prema atomskom standardu SAD-a, Kanade i Njemačke, od 1. januara 1972. godine uspostavlja se TAI - prosječna vrijednost atomskog vremena, na osnovu koje je kreirana UTC (univerzalno koordinatno vrijeme) skala, koja se razlikuje od srednje solarno vrijeme ne više od 1 sekunde (sa preciznošću od ± 0,90 sekundi). Svake godine UTC se ispravlja za 1 sekundu 31. decembra ili 30. juna.
U poslednjoj četvrtini 20. veka, ekstragalaktički astronomski objekti - kvazari - već su korišćeni za potrebe određivanja univerzalnog vremena. Istovremeno, njihov širokopojasni radio signal se snima na dva radio teleskopa razdvojena hiljadama kilometara (veoma dugi bazni radio interferometri - VLBI) u sinhronizovanoj skali atomskog vremena i frekvencijskih standarda. Pored toga, koriste se sistemi bazirani na posmatranju satelita (GPS - Global Positioning System, GLONASS - globalni navigacioni satelitski sistem i LLS - Laser Location of Satellites) i ugaoni reflektori instalirani na Mjesecu (Laser Location of the Moon - LLL).
Astronomski koncepti
Astronomsko vrijeme. Do 1925. godine u astronomskoj praksi kao početak srednjeg sunčevog dana uzimao se trenutak gornje kulminacije (podne) srednjeg sunca. Takvo vrijeme se zvalo srednje astronomsko ili jednostavno astronomsko. Kao mjerna jedinica korištena je srednja solarna sekunda. Od 1. januara 1925. zamijenjeno je univerzalnim vremenom (UT)
Atomsko vrijeme (AT - Atomic Time) uvedeno je 1. januara 1964. godine. Atomska sekunda se uzima kao jedinica vremena, jednaka vremenskom intervalu tokom kojeg se javlja 9.192.631.770 oscilacija, što odgovara frekvenciji zračenja između dva nivoa hiperfine strukture osnovnog stanja atoma cezijuma-133 u odsustvu vanjskih magnetna polja. AT nosioci su više od 200 standarda atomskog vremena i frekvencije koji se nalaze u više od 30 zemalja svijeta. Ovi standardi (satovi) se stalno međusobno upoređuju preko GPS/GLONASS satelitskog sistema, uz pomoć kojih se izvodi međunarodna atomska vremenska skala (TAI). Na osnovu poređenja, vjeruje se da se TAI skala ne razlikuje od imaginarnih apsolutno tačnih satova za više od 0,1 mikrosekunde godišnje. AT nije vezan za astronomski način određivanja vremena, zasnovan na mjerenju brzine Zemljine rotacije, pa se s vremenom AT i UT skale mogu značajno razlikovati. Da bi se to isključilo od 1. januara 1972. uvedeno je univerzalno koordinisano vrijeme (UTC).
Univerzalno vrijeme (UT - Universal Time) koristi se od 1. januara 1925. umjesto astronomskog vremena. Računa se od donje kulminacije srednjeg sunca na griničkom meridijanu. Od 1. januara 1956. godine definisane su tri univerzalne vremenske skale:
UT0 - univerzalno vrijeme, određeno na osnovu direktnih astronomskih opservacija, tj. vrijeme trenutnog Griničkog meridijana, čiji položaj ravnine karakterizira trenutni položaj Zemljinih polova;
UT1 je vrijeme srednjeg Griničkog meridijana, određeno prosječnom pozicijom Zemljinih polova. Razlikuje se od UT0 po korekcijama za pomak geografskog pola zbog pomaka Zemljinog tijela u odnosu na njegovu os rotacije;
UT2 je "izglađeno" vrijeme UT1 ispravljeno za sezonske promjene ugaone brzine Zemljine rotacije.
Koordinirano univerzalno vrijeme (UTC). UTC se zasniva na AT skali, koja se po potrebi, ali samo 1. januara ili 1. jula, može korigovati unošenjem dodatne negativne ili pozitivne sekunde tako da razlika između UTC i UT1 ne prelazi 0,8 sekundi. vremenska skala Ruska Federacija UTC(SU) se reprodukuje državnim standardom vremena i frekvencije i u skladu je sa skalom međunarodnog vremenskog biroa UTC. Trenutno (početkom 2005.) TAI - UTC = 32 sekunde. Postoji mnogo stranica na kojima možete odrediti tačno vrijeme, na primjer, na serveru Međunarodnog biroa za mjere i utege (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Siderični dan je vremenski interval između dva uzastopna istoimena vrhunca u proljetnoj ravnodnevici na istom meridijanu. Trenutak njenog gornjeg vrhunca uzima se kao početak zvezdanog dana. Postoji pravo i srednje siderično vrijeme ovisno o odabranoj tački proljetnog ekvinocija. Prosječan siderički dan je jednak 23 sata.56 minuta 04,0905 sekundi srednjeg sunčevog dana.
Pravo solarno vrijeme je neravnomjerno vrijeme određeno kretanjem pravog sunca i izraženo u djelićima pravog solarnog dana. Neravnomjernost pravog sunčevog vremena (jednačina vremena) je posljedica 1) nagiba ekliptike prema ekvatoru i 2) neravnomjernog kretanja Sunca duž ekliptike zbog ekscentriciteta Zemljine orbite.
Pravi solarni dan je vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena pravog sunca na istom meridijanu. Trenutak donje kulminacije (ponoć) pravog sunca uzima se kao početak pravog sunčevog dana.
Srednje solarno vrijeme je uniformno vrijeme određeno kretanjem srednjeg sunca. Korišćen je kao standard jednoobraznog vremena sa skalom od jedne srednje solarne sekunde (1/86400 djelić srednjeg sunčevog dana) do 1956. godine.
Srednji solarni dan je vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena srednjeg sunca na istom meridijanu. Za početak srednjeg sunčevog dana uzima se trenutak donjeg klimaksa (ponoć) srednjeg sunca.
Srednje (ekvatorijalno) sunce je fiktivna tačka na nebeskoj sferi, koja se ravnomerno kreće duž ekvatora sa prosečnom godišnjom brzinom pravog Sunca duž ekliptike.
Srednje ekliptično sunce je fiktivna tačka na nebeskoj sferi, koja se ravnomerno kreće duž ekliptike sa prosečnom godišnjom brzinom pravog sunca. Kretanje srednjeg ekliptičkog sunca duž ekvatora je neravnomjerno.
Prolećna ravnodnevica je jedna od dve tačke preseka ekvatora i ekliptike na nebeskoj sferi, koju centar Sunca prolazi u proleće. Postoje prave (kretanje zbog precesije i nutacije) i prosječno (kretanje samo zbog precesije) tačke proljetne ravnodnevnice.
Tropska godina je vremenski period između dva uzastopna prolaska srednjeg sunca srednja tačka proljetni ekvinocij je 365,24219879 srednjih solarnih dana ili 366,24219879 zvjezdanih dana.
Jednačina vremena je razlika između pravog solarnog vremena i srednjeg solarnog vremena. Dostiže +16 minuta početkom novembra i -14 minuta sredinom februara. Objavljeno u Astronomskim godišnjacima.
Vrijeme efemeride (ET - vrijeme efemerida) je nezavisna varijabla (argument) u nebeskoj mehanici (njutnovskoj teoriji kretanja nebeskih tijela). Uvedeno od 1. januara 1960. u astronomske godišnjake kao ujednačenije od univerzalnog vremena, pogoršano dugotrajnim nepravilnostima u Zemljinoj rotaciji. Utvrđeno posmatranjem tijela Solarni sistem(uglavnom mjesec). Jedinica mjere je sekunda efemeride kao 1/31556925,9747 tropske godine za trenutak 1900. januara 0,12 ET, ili, inače, kao 1/86400 trajanja srednjeg sunčevog dana za isti trenutak.