Обозначение единицы времени. Возникновение и развитие способов измерения времени. Современная служба времени. В)Соотношение единиц данной величины

Учитель начальных классов: Коченова Людмила Борисовна

Предмет: математика 4 «е» класс

201 4 год кабинет № 21 время: 9.55

Тема урока: Время. Единицы времени.

Тип урока: комбинированный

Цели урока:

Обучающая : создать условия для формирования понятий: «Время», «Единицы времени».

Развивающая: способствовать развитию приёмов умственной деятельности: классификация, сравнение, анализ, обобщение.

Способствовать развитию навыков перевода из одних единиц времени в другие.

Воспитательная: воспитывать толерантное отношение друг к другу, умение выслушивать собеседника и принимать его точку зрения.

Методы работы: объяснительно – иллюстративные, частично – поисковые,словесные, наглядные, практические.

Ожидаемые результаты:

- повышение активности учащихся на уроках;

- улучшение результатов обучения;

- использование учащимися приобретённых знаний и умений в

практической деятельности и повседневной жизни.

Ход урока

1.Орг момент . Психологический настрой учащихся.

Учитель:

Прежде чем работать сесть,
Посмотрели, всё ли есть.

Мотивация.

Начинаем наш урок,
Он пойдёт ребятам впрок,
Постарайтесь всё понять,
Учитесь тайны открывать,
Ответы полные давать,
Чтоб за работу получать
Только лишь отметку 5.

2. Актуализация знаний.

Задание 1 . Запишите единицы измерения в порядке возрастания: см, дм, мм, м, км

-Какую величину измеряют данными единицами измерения? (длину)

Задание 2 . Запишите единицы измерения в порядке убывания: кг, г, т, ц, г

- Что скажите про данные единицы измерения? (измеряют массу)

Задание 3 . Запишите единицы измерения в порядке возрастания: месяц, сутки, год, неделя, век.

Учитель: Скажите, к какой группе относятся данные единицы измерения к первой или второй?

Определите тему нашего урока: Единицы измерения времени

Чему будем учиться?

3.Повторение пройденного материала: №9 стр137(1 столбик)

(у доски 2 человека)

А теперь продолжаем работать по теме нашего урока \

4. Постановка учебной задачи.

Составление плана для достижения учебной задачи.

А)Что я знаю об этой величине?

Б)Какие я знаю единицы измерения данной величины?

В)Соотношение единиц данной величины

Г)Перевод единиц данной величины

Д)Сравнение единиц данной величины

Е)Арифметические действия с единицами измерения

5.Реализация плана.

Что вы знаете о величине – время?

ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ? Этим вопросом, вероятно, задавался каждый человек. В современном мире очень важно знать, что такое время. Отправление поездов, вылет самолетов, начало рабочего дня, занятий в школах, спортивных соревнований и передач по телевидению - все это происходит в точно назначенный час.

- Людям, каких профессий необходимо точное время?

(учитель, врач, хирург; людям управляющим транспортом: летчики, машинисты, космонавты, моряки, диспетчеры; историки, археологи, астрономы, часовых дел мастера, оперативный дежурный персонал и т.д.)

ВРЕМЯ, понятие, позволяющее установить, когда произошло то или иное событие по отношению к другим событиям, т. е. определить, на сколько секунд, минут, часов, дней, месяцев, лет или столетий одно из них случилось раньше или позже другого.

Во многих европейских языках “время” – одно из самых употребительных имен существительных. В русском языке мы тоже можем найти немало выражений с этим словом. Какие знаете вы?

-Нет времени.

-Время летит.

-Время как резиновое.

-Тратить время.

-Убить время!

-Времени хоть отбавляй!

-Экономить время.

Проснувшись утром, мы сразу же задаем себе вопрос: «Который час?» - и смотрим на часы, чтобы решить, то ли еще поспать, то ли вставать. И в течение всего дня постоянно помним о времени. Взглянув на часы, мы понимаем, что пора, скажем, уходить или обедать, встречаться с другом или включать любимую телепередачу. В самом деле, буквально вся наша жизнь организована по часам, и трудно вообразить, как можно было бы прожить день, не следя за временем. Оно помогает составить распорядок дня. По часам мы определяем, чем должны заняться или какое событие скоро наступит.

-Как вы думаете, давно ли люди умеют ориентироваться во времени?

Люди, жившие в древние времена в Египте и на Ближнем Востоке, также хотели ориентироваться во времени, однако у них не было часов. Тем не менее, пять тысяч лет тому назад астрономы из древнего города Вавилон в Месопотамии разделили период времени от восхода солнца до следующего восхода на 24 часа. Сегодня, когда у нас есть часы, измеряющие время до мельчайших долей секунды, древние единицы времени по-прежнему остаются в силе.

ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ

Ещё в древние времена люди умели ориентироваться во времени и в пространстве: по звёздам, по Солнцу, ещё тогда были изобретены первые солнечные часы. За много веков до наших дней в различных культурах создавались инструменты для отсчёта времени.

Тысячи лет назад люди определяли время, наблюдая за сменой дней, ночей и времен года. Простейшими часами, указывающими течение времени, были солнечные часы. Впервые такими часами начали пользоваться в Древнем Египте.

Эти часы были изобретены в Китае свыше тысячи лет назад. Внутри находилось водяное колесо, к которому были прикреплены чашки, наполняемые водой. Когда чашки становились слишком тяжелыми, колесо вращалось, приводя в действие шестеренки асового механизма. Клепсидра, в буквальном смысле «воровка воды».

Первыми точными часами были маятниковые часы . Маятник - грузик на конце длинного стержня - качается с равными интервалами. В настенных часах он затрачивает на одно качание секунду. Маятник соединен с подвешенной гирькой системой зубчатых колес - шестеренок. Благодаря анкерному механизму стрелки, приводимые в движение висящей гирей, равномерно движутся по кругу.

Какие вы ещё знаете единицы измерения времени?

Тысячелетие – промежуток времени, равный 1000 годам.

Век – промежуток времени, равный 100 календарным годам. XXI век длится с 1 января 2001 года по31 декабря 2100г.

Год – промежуток времени, приблизительно равный периоду обращения Земли вокруг Солнца. В астрономии различают звёздный, солнечный, лунный, календарный (365, 366дней).

Месяц – промежуток времени, близкий к периоду обращения Луны вокруг Земли. Время от одного полнолуния до другого составляет 29 с половиной дней.

Неделя – промежуток времени, равный 7 суткам. Впервые введён на Древнем Востоке. (Семь дней недели отождествляли с известными в то время планетами.)

Сутки – единица времени, равная 24ч.

Час – единица времени, равная 60 мин.

Минута – единица времени, равная 60 с, от латинского «маленький, мелкий».

Секунда – единица времени, от латинского «второе деление»

По опорным словам, которые появились у нас на доске, опишите сегодняшний день, используя как можно больше единиц измерения времени. (Например: "Сегодня ноября, вторник, осень, 2014 год, ХХ I век, 9 часов" и т.п.)

6.Физминутка.

«Неделька»

В понедельник я купался,

А во вторник рисовал,

В среду долго умывался,

А в четверг в четверг в футбол играл,

В пятницу я прыгал, прыгал,

Очень долго танцевал,

А в субботу, в воскресенье

Очень долго отдыхал.

Давайте проведем исследование, как взаимосвязаны между собой данные единицы времени.

Дети на завернутых досках, «Кто быстрее? »

1век 100 лет

1год 12мес 365 или 366 суток

1 сут 24ч

1ч 60мин

1 мин 60 сек

1 неделя 7 суток

1 месяц 4 недели или 30,31,28,29 дней

На партах у учащихся тоже такие листочки (проверка по доске)

7.Закрепление нового материала

Используя таблицу, которую вы составили, вырази:

(листочки у каждого на парте)

в сутках: 48ч, 96ч; 2 суток, 4 суток

в часах: 2 сут., 120 мин; 48часов,2 часа

в месяцах: 3 года, 8 лет и 4 мес. 36 мес, 100 мес .

в годах: 60 мес., 84 мес. 5 лет, 7 лет

в секундах: 5 мин, 16мин; 300 сек,960 сек

в минутах: 600с, 5ч. 10мин, 300мин

Самопроверка по шаблону

Какую работу выполняли?

Что изучаем дальше?

8. Задача: по учебнику № 6 стр 136

Алладин -Т-2ч V -58км /ч- Ѕкм

Принцесса- Т-3ч V -36 км /ч- Ѕкм

На больше, меньше км?

1)58х2=116км

2)3х36=108км

3)116-108км= на 8 км больше пролетел Алладин

9.Итог урока. Рефлексия.

Что изучали? Как?

Выставление оценок за урок.

(изображение лесенки со ступенями)

А)Ничего не понятно на уроке.

Б)Все понятно на уроке, затруднений нет.

В)Хочу знать больше.

10.Домашнее задание: № 2, 8,9(2) стр 136-137

«Обнаружить» время, ощутить его можно лишь по изменениям каких-либо свойств окружающего мира. Чем наглядней эти изменения, тем легче сознавать, что они протекают во времени. Так с течением времени меняется положение стрелки на циферблате, положение солнца на небосклоне, температура воды в чайнике при нагревании, вид страницы в учебнике при выполнении заданий …

Что можно принять за меру времени?

Первой естественной единицей времени, тесно связанной с чередованием труда и отдыха человека, стали сутки . Слово это происходит от восточнославянского «сътъкъ» - «столкновение», т.е. буквально столкновение, слияние дня и ночи. Сутки - период обращения Земли вокруг своей оси.

Древние народы обратили внимание на то, что Луна периодически меняет свой внешний вид, попеременно переходя от новолуния к первой четверти, затем к полнолунию, последней четверти и вновь - к новолунию. Разные виды Луны назвали фазами Луны. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами первоначально определялся в 30 дней, которые составили новую, более крупную единицу времени - лунный месяц. Месяц - период обращения Луны вокруг Земли.

Наблюдения за Луной показали, что промежуток времени между двумя соседними фазами составляет примерно семь дней. Так появилась семидневная неделя.

Период обращения Земли вокруг Солнца - год - 365-366 дней.

Как возникли другие единицы времени - час, минута, секунда? Деление суток на 24 равных часа , деление часа на 60 минут , а минуты на 60 секунд было введено в Древнем Вавилоне.

Сложность измерения и «хранения» времени побуждала людей к изобретению приборов, которые облегчили бы решение проблем измерения времени. История создания таких приборов чрезвычайно богата интересными фактами.

Какие приборы для измерения времени знаете вы?

Тема урока была мною выбрана не случайно. При изучении остальных величин (массы, длины, площади) числа связаны между собой кратно 10, 100, 1000 и т.д. В единицах времени совсем другие числа. Часто дети путают и

1ч становится равным 100 мин. Надеюсь, применение технологии критического мышления обеспечит достижение качественно нового результата и такие ошибки исчезнут.

Попробуйте сходу дать точное определение: что такое время? Мысль вертится вокруг этого понятия, пытается ухватиться, но вот сформулировать однозначное определение сложно. Есть разные концепции и трактовки времени в философии, физике, метрологии.

В классической механике и теории относительности используются совершенно разные концепции времени. В первом случае время характеризует последовательность событий, происходящих в трехмерном пространстве. Во втором рассматривается еще и как четвертая координата.

Но обо всем по порядку. Давайте узнаем, как люди измеряли время, почему секунда - его мельчайшая принятая единица. Также определим понятие времени в физике, рассмотрим явления релятивистского и гравитационного замедления времени.

Что такое время?

Течение времени – совершенно естественное явление. Время идет, все вокруг меняется, происходят разные события. Именно поэтому о времени с точки зрения физики, в первую очередь, стоит говорить в контексте событий.

Если бы вокруг ничего не происходило, понятие времени не имело бы традиционного смысла. Другими словами, без событий времени не существует. Итак:

Время – мера того, как меняется окружающий мир. Время определяет длительность существования объектов, изменение их состояний и процессы, протекающие в них.

В системе СИ время измеряется в секундах и обозначается буквой t .

Как люди измеряли время?

Для измерения времени нужны какие-либо повторяющиеся с одинаковым периодом события. Например, смена дня и ночи. Солнце каждый день встает на востоке и садится на западе, а Луна каждый синодический месяц проходит весь цикл фаз освещенности солнцем - от тоненького серпа полумесяца до полнолуния.

Синодический месяц – время от одного новолуния до другого. За синодический месяц Луна совершает оборот вокруг Земли.

Древним людям ничего не оставалось, как привязать отсчет времени к движению небесных тел и событиям, связанным с ним. А именно – к смене дней, ночей и сезонов года.

В году 4 сезона и 12 месяцев. Именно столько раз за весну, лето, осень и зиму Луна меняет свои фазы.

По мере развития прогресса методы измерения времени совершенствовались, появились солнечные, водяные, песочные, огненные, механические, электронные и, наконец, молекулярные часы.

Часы FOCS 1 Часы FOCS 1 в Швейцарии измеряют время с погрешностью хода около одной секунды за 30 миллионов лет. Это очень точные часы, но через 30 миллионов лет их все же придется "подвести".

Почему в часе 60 минут, в минуте – 60 секунд, а в сутках – 24 часа?

Сразу оговоримся, что изложенное ниже во многом является личными предположениями автора, сделанными на основе исторических сведений. Если у наших читателей появятся уточнения или вопросы, мы будем рады видеть их в обсуждениях.

Древним народам нужна была какая-то основа, чтобы строить свои системы счисления. В Вавилоне за такую основу было взято число 60 .

Именно благодаря шестидесятеричной системе счисления, придуманной шумерами и позже распространившейся в Древнем Вавилоне, окружность содержит 360 градусов, градус – 60 минут, а минута – 60 секунд.

Год можно представить в виде окружности, содержащей 360 градусов. Возможно, число 360 в данном контексте взялось оттого, что в году 365 дней, и эту цифру просто округлили до 360 .

Когда-то самой короткой единицей измерения времени был час . Древние вавилоняне были сильными математиками и решили ввести меньшие единицы времени, используя свое любимое число 60 . Поэтому, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд.

Но почему день делится на 12 часов? За это нужно сказать спасибо древним египтянам и их двенадцатиричной системе. День и ночь делились на 12 раных частей, считаясь разными царствами бытия. Скорее всего, первоначально использование числа 12 связано с количеством оборотов Луны вокруг Земли за год.

Самая большая единица измерения времени

Самая большая единица измерения времени – кальпа . Кальпа является понятием из индуизма и буддизма. Она равняется примерно 4,32 миллиардам лет, что совпадает с возрастом Земли с точностью до 5% .

Как в голову древним индуистам пришли такие цифры? Ответа на этот вопрос мы не знаем, но вся система как будто говорит нам, что тогда люди знали о Вселенной немного больше, чем мы.

Кальпу в индуизме еще называют «днем Брахмы». День сменяется ночью, равной ему по продолжительности. 30 дней и ночей составляют месяц, а год состоит из 12 месяцев. Вся жизнь Брахмы – 100 лет, по прошествии которых мир погибает вместе с ним.

Если перевести сто лет Брахмы в наши традиционные годы, получится 311 триллионов и 40 миллиардов лет! Нынешнему Брахме 51 год.

Вывод: если все это правда, то беспокоится не стоит - Вселенная будет существовать еще долгое время.

Кальпа – самая большая единица измерения времени согласно книге рекордов Гиннеса.

Первые часы

Сначала было достаточно палочки, на которой каменным топором можно делать зарубки и тем самым отсчитывать прошедшие дни. Но это скорее был календарь, а не часы.

Первые и самые древние часы – солнечные. Их действие основано на изменении длины тени предметов по мере того, как солнце движется по небосводу. Такие часы представляли собой гномон – длинный шест, воткнутый в землю. Солнечные часы применялись в Древнем Египте и Китае. О них было доподлинно известно уже в 1200 году до нашей эры.

Затем появились водяные , песочные и огненные часы . Работа этих механизмов не была привязана к движению небесных светил. Долгое время водяные часы были главным инструментом для измерения времени.

Первые механические часы были изготовлены китайскими мастерами в 725 году нашей эры. Однако широкое распространение они получили относительно недавно.

В средневековой Европе механические часы устанавливались в башнях соборов и имели только одну стрелку – часовую. Карманные часы появились только в 1675 году (изобретение запатентовал Гюйгенс), а наручные – намного позже.

Первые наручные часы были исключительно женским аксессуаром. Они представляли собой богато украшенные изделия, точность хода которых отличалась огромными погрешностями. У уважающего себя мужчины не могло быть и мысли о том, чтобы носить наручные часы.

Современные часы

Сейчас механические или электронные часы есть у каждого. Они измеряют время с относительно небольшими погрешностями. Однако самыми точными часами в мире являются атомные часы. Их еще называют молекулярными или квантовыми.

Биг Бен - знаменитые башенные часы

Как мы помним, для определения единицы времени необходим какой-то периодический процесс. Когда-то самой короткой единицей был день. То есть единица измерения время была привязана к периодичности восхода и заката солнца. Потом минимальной единицей стал час, и так далее.

С 1967 года, согласно международной системе СИ , определение одной секунды привязано к периоду электромагнитного излучения, возникающего при переходе между сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия-133 . А именно: одна секунда равна 9 192 631 770 таким периодам.

Время в физике

На данный момент не существует определенной и единой концепции определения времени в физике.

В классической механике время считается непрерывной, априорной и ничем не определяемой характеристикой мира.

Для измерения времени используется какая-либо периодическая последовательность событий. В классической физике время инвариантно относительно любой системы отсчета. То есть во всех системах события происходят одновременно.

Как найти время в физике? Простейшая формула, определяющая связь между пройденным путем, скоростью и временем, известна каждому школьнику и имеет вид:

Это формула времени для равномерного и прямолинейного движения. Здесь t - время, S - пройденное расстояние, v - cкорость.

Но самое интересное начинается в релятивистской физике . Приведем цитату Стивена Хокинга, физика, написавшего краткую историю времени.

Нам приходится принять, что время не отделено полностью от пространства и не независимо от него, но вместе с ним образует единый объект, который называется пространством-временем

Также в релятивистской физике время перестает быть инвариантом и можно говорить об относительности времени. Другими словами, ход времени зависит от движения системы отсчета.

Это так называемое релятивистское замедление времени. Если часы находятся в неподвижной системе отсчета, то в движущемся теле все процессы происходят медленнее, чем в неподвижном. Именно поэтому космонавт, путешествующий в космосе на супер скоростном корабле, практически не постареет по сравнению со своим братом близнецом, оставшимся на Земле.

Помимо релятивистского существует гравитационное замедление времени. Что это такое? Гравитационное замедление времени – изменение хода часов в гравитационном поле. Чем сильнее поле гравитации, тем сильнее замедление.

Вспомним о том, что секунда – это время, за которое атом изотопа цезия совершает 9 192 631 770 квантовых переходов. В зависимости от того, где находится атом (на земле, в космосе, вдали от любого объекта или у черной дыры) секунда будет иметь разные значения.

Поэтому и время процессов, связанных с данной системой отсчета, будет отличаться. Так, для наблюдателя у горизонта событий Шварцшильдовской черной дыры время практически остановится, а для наблюдателя на Земле все произойдет почти мгновенно.

Людей всегда волновала тема путешествий во времени. Предлагаем вам посмотреть научно-популярный фильм на эту тему и напоминаем, что если у вас совершенно нет времени на учебные дела, наш студенческий сервис всегда поможет справится с актуальными задачами и проблемами.

План:

Введение

• 1 Сутки, час, минута и секунда
  • 1.1 Использование для обозначения времени суток
  • 1.2 Использование для обозначения временно́го интервала
  • 1.3 Эталонизация
  • 1.4 Кратные и дольные единицы
• 2 Год, месяц, неделя
• 3 Век, тысячелетие
• 4 Редкие и устаревшие единицы

Введение

Современные единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов; смена фаз Луны влияет на высоту приливов.

1. Сутки, час, минута и секунда

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят «день»), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. В результате деления суток на меньшие временны́е интервалы точной длины возникли часы, минуты и секунды. Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления, которой придерживались древние. [уточнить ] Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут . Каждую минуту - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд; в сутках 24 часа = 1440 минут = 86 400 секунд.

Считая, что в году 365 (в високосном 366) суток, получаем, что в году 31 536 000 (31 622 400) секунд.

Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход, стали естественно восприниматься даже на фоне десятичной системы счисления. Сейчас именно эти единицы (в первую очередь секунда) являются основными для измерения промежутков времени. Секунда стала основной единицей измерения времени в СИ и СГС.

Секунда обозначается «с» (без точки); ранее использовалось обозначение «сек» , которое и поныне часто употребляется в речи (из-за большего удобства в произношении, нежели «с»). Минута обозначается «мин», час - «ч». В астрономии используют обозначения ч , м , с (или h , m , s ) в верхнем индексе: 13 ч 20 м 10 с (или 13 h 20 m 10 s).

1.1. Использование для обозначения времени суток

Отображение времени в часах

В первую очередь часы, минуты и секунды были введены для облегчения указания временной координаты в пределах суток.

Точка на оси времени в пределах конкретно взятых календарных суток обозначается указанием целого количества часов, которые прошли с начала суток; затем целого количества минут, которые прошли с начала текущего часа; затем целого количества секунд, которые прошли с начала текущей минуты; при необходимости ещё точнее указать временную позицию далее используют десятичную систему, указывая десятичной дробью прошедшую долю текущей секунды (обычно до сотых или до тысячных).

На письме обычно не пишут буквенные обозначения «ч», «мин», «с», а указывают только числа через двоеточие или точку. Номер минуты и номер секунды может быть в пределе от 0 до 59 включительно. Если высокая точность не требуется, количество секунд не указывают.

Существует две системы указания времени суток. В так называемой французской системе не учитывается разделение суток на два интервала по 12 часов (день и ночь), а считается, что сутки напрямую делятся на 24 часа. Номер часа может быть от 0 до 23 включительно. В английской системе это разделение учитывается. Часы указывают с момента начала текущих полусуток, а после цифр пишут буквенный индекс половины суток. Первую половину суток (ночь, утро) обозначают AM, вторую (день, вечер) - PM от лат. Ante Meridiem/Post Meridiem (до полудня/после полудня). Номер часа в 12 часовых системах в разных традициях записывается по разному: от 0 до 11 либо 12, 1, 2, ..., 11. Поскольку все три временные субкоординаты не превосходят ста, для записи их в десятичной системе достаточно двух цифр; поэтому значения часов, минут и секунд пишут двузначным десятичным числом, добавляя ноль перед числом, если это необходимо (в английской системе, впрочем, номер часа пишут одно- или двузначным десятичным числом).

За начало отсчёта времени принята полночь. Таким образом, полночь во французской системе - это 00:00:00, а в английской - 12:00:00 AM . Полдень - 12:00:00 (12:00:00 PM ). Момент времени по прошествии 19 часов и ещё 14 минут с полуночи - 19:14 (в английской системе 7:14 PM ).

На циферблатах большинства современных часов (со стрелками) используется именно английская система. Однако выпускаются и такие стрелочные часы, где используется французская 24-часовая система. Такие часы находят применение в тех областях, где судить о дне и ночи затруднительно (например, на подводных лодках или за Полярным кругом, где существует полярная ночь и полярный день).

1.2. Использование для обозначения временно́го интервала

Для измерения интервалов времени часы, минуты и секунды не очень удобны, поскольку не используют десятичную систему счисления. Поэтому для измерения временны́х интервалов обычно используют только секунды.

Тем не менее, иногда используют и собственно часы, минуты и секунды. Так, продолжительность 50 000 с можно записать как 13 ч 53 мин 20 с.

1.3. Эталонизация

На деле длительность солнечных суток - величина не постоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Солнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток. Поэтому от определения «час - 1/24 суток; минута - 1/60 часа; секунда - 1/60 минуты» перешли к определению секунды в качестве основной единицы, основанной на периодическом внутриатомном процессе, не связанном с какими-либо движениями небесных тел (на неё иногда ссылаются как на секунду СИ или «атомную секунду», когда по контексту её можно спутать с секундой, определённой из астрономических наблюдений).

В настоящее время принято следующее определение «атомной секунды»: одна секунда - это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного квантового состояния атома цезия-133 в покое при 0 К . Это определение было принято в 1967 году (уточнение относительно температуры и состояния покоя появилось в 1997 году).

Отталкиваясь от секунды СИ, минуту определяют как 60 секунд, час как 60 минут, и календарные (юлианские) сутки как равные точно 86 400 с . В настоящее время юлианские сутки короче средних солнечных суток примерно на 2 миллисекунды; для устранения накапливающихся расхождений вводят високосные секунды. Определяют также юлианский год (точно 365,25 юлианских суток, или 31 557 600 с ), иногда называемый научным годом.

В астрономии и в ряде других областей наряду с секундой СИ применяется эфемеридная секунда, определение которой основано на астрономических наблюдениях. Считая, что в тропическом году 365,242 198 781 25 суток, а сутки полагая постоянной длительности (т. н. эфемеридное исчисление), получают, что в году 31 556 925,9747 секунд. Тогда полагают, что секунда - это 1/31 556 925,9747 часть тропического года. Вековое изменение продолжительности тропического года заставляет привязывать это определение к определённой эпохе; так, данное определение относится к тропическому году в момент 1900,0.

1.4. Кратные и дольные единицы

Секунда - единственная единица времени, с которой используются приставки СИ для образования дольных и (редко) кратных единиц.

2. Год, месяц, неделя

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год, месяц и неделя, состоящие из целого числа суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (так называемому синодическому месяцу, равному 29,53 суток).

В наиболее распространённом григорианском, а также в юлианском календаре за основу принят год. Так как период обращения Земли не равен точно целому числу суток, для более точной синхронизации календаря с движением Земли используются високосные года, продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (28, 29, 30, 31 день), длительность которых, начало и конец не связаны ни с каким астрономическим событием.

В еврейском календаре основой является лунный синодический месяц и тропический год, при этом год может содержать 12 или 13 лунных месяцев. В длительной перспективе одни и те же месяцы календаря приходятся на примерно одно и то же время.

В исламском календаре основой является лунный синодический месяц, а год содержит всегда строго 12 лунных месяцев, т. е. около 354 дней, что на 11 дней меньше тропического года. Благодаря этому начало года и все мусульманские праздники происходят каждый год в разное время (относительно дат григорианского календаря).

Неделя, состоящая из 7 дней, не привязана к какому-либо астрономическому событию, однако широко используется как единица времени. Можно считать, что недели формируют независимый календарь, используемый параллельно с различными другими календарями. Предполагают, что продолжительность недели берет начало от округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны.

3. Век, тысячелетие

Еще более крупные единицы времени - век (100 лет) и тысячелетие (1000 лет). Век иногда делят на десятилетия. В таких науках как астрономия и геология, которые изучают очень продолжительные периоды времени (миллионы и миллиарды лет), иногда применяют и ещё большие единицы измерения времени, например гигагод (миллиард лет).

4. Редкие и устаревшие единицы

В Великобритании и странах Содружества наций используется единица измерения времени фортнайт, равная двум неделям.

В СССР в разное время вместо недели использовались шести- и пятидневки, а также, в целях экономического планирования, пятилетки.

В основном для целей бухгалтерского учёта используется единица квартал, равная трём месяцам (четверть года).

В сфере образования используется единица измерения времени академический час (45 минут). Также в средних школах нередко встречается слово «час» в значении длительности одного урока, то есть 40 минут), «четверть» (примерно ¼ учебного года), примерно равный последней «триместр» (от лат. tri - три, mensis - месяц; приблизительно 3 месяца) и «семестр» (от лат. sex - шесть, mensis - месяц; приблизительно 6 месяцев), совпадающий с «полугодием». Триместр используется также в акушерстве и гинекологии для указания сроков беременности, в этом случае он точно равен трём месяцам.

Иногда встречается единица терция, равная 1/60 секунды.

Единица декада, в зависимости от контекста, может относиться к 10 дням или (реже) к 10 годам.

Индикт (индиктион), использовавшийся в Римской империи (со времён Диоклетиана), позже в Византии, древней Болгарии и Древней Руси, равен 15 годам.

Олимпиада в античности использовалась как единица измерения времени и была равна 4 годам.

Сарос - период повторения затмений, равный 18 годам 11⅓ дням и известный ещё древним вавилонянам. Саросом назывался также календарный период в 3600 лет; меньшие периоды носили названия нерос (600 лет) и соссос (60 лет).

В теории время представляет собой непрерывно изменяющуюся независимую переменную. Во всех процессах, связанных с движением, время играет роль определяющего параметра, так как записанное в виде выражения х=х(t) – означает, что процесс известен исследователю полностью во все моменты времени. Любое измерение времени означает установление равномерно следующих одна за другой меток, поддающихся счету. Расстояние между двумя такими метками во времени может быть выбрано в качестве единицы времени.

Введение равномерной шкалы времени основывалось на равномерной смене и неизменно вращении звезд и планет, периодической смене дня и ночи, циклической смене времен года и тд.

Точное значение единицы времени требовалось в физических исследованиях атомного ядра и элементарных частиц. Официально принятая единица времени установлена на базе методов атомной физики.

Исторически сложилось деление одной части (часа) на 60 минут, а затем уже в 15 веке, астрономы определяли секунду как 1/60 мин.

Время как физ. величина, измеряемая в процессах контроля или диагностирования, выступает либо в виде фиксируемого момента, соответствующего некоторому событию, либо в виде интервала времени между событиями.

Количественной оценкой в первом случае служит дата времени, а во втором – интервал времени. Естественной системой для измерения времени первоначально служил вращающийся Земной шар. В этой системе секунда определялась как 1/86400 части периода обращения Земли вокруг своей оси (среднесолнечных суток). Однако период вращения Земли вокруг своей оси изменяется по трем причинам:

1. За счет векового постепенного замедления (получено на основании данных по солнечным затмениям). Это привело к увеличению суток на 0,0023 с за каждые 100 лет.

2. За счет периодического (сезонного) изменения продолжительности суток (получено на основании данных по астрономическим измерениям, сопоставленных с астрономическими часами). Что приводит к неточности равной ∼ 0,001 с за год.

3. За счет непериодического (скачкообразного) изменения скорости вращения Земли (получено на основании данных о нерегулярности движения Луны, планет и Солнца). В этом случае ошибка составляет ∼ 0,0034 с.

Поэтому в 1956 г. был сделан переход от секунды, основанной на часах «Вращающаяся вокруг своей оси Земля» к секунде, основанной на часах «Земля, вращающаяся вокруг Солнца». В этой системе значение секунды равно 1/31556925,9747 тропического года.

Тропическим годом называют интервал времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Но в этом случае единица времени утрачивает воспроизводимость. В связи с чем, эталонную секунду привязали к продолжительности 1900 г.

Погрешность секунды в последнем случае стала меньше, т.к. она была привязана к году, величине более стабильной, чем сутки. Однако при практической реализации и в этом случае погрешности остаются значительными. Учитывая, что молекулы и атомы некоторых веществ в переменном электрическом поле возбуждаются и изменяют свое энергетическое состояние на резонансной частоте, свойственной только молекулам (атомам) данного вещества, в 1967 г. была принята новая единица измерения времени – атомная секунда. Атомная секунда это интервал времени, в течение которого совершается 1420405751,8 энергетических переходов в атоме водорода. Таким образом, в настоящее время параллельно существуют две системы измерения времени: астрономическая система измерения времени, и атомная система измерения времени, которые дополняют друг друга.

Под шкалой времени понимают непрерывную последовательность интервалов времени определенной длительности, отсчитываемую от начального момента. Шкалу времени можно воспроизвести, наблюдая за периодическим (хронометрическим) процессом протекающим непрерывно.

Мера времени это средство измерения времени, предназначенное для воспроизведения интервалов времени заданной длительности или заданных моментов времени.

К типичным временным величинам относятся период вращения, длительность периода колебания, период полураспада радиоактивного вещества, длительность импульса и др.

Секунда - единственная единица времени, с которой используются приставки СИ для образования дольных и (редко) кратных единиц. В настоящее время секунда определяется следующим образом: секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями (f = 4 и f = 3) основного состояния атома цезия-133 (1967 г.).

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год, месяц и неделя, состоящие из целого числа солнечных суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365,25 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (называемому синодическим месяцем, равным 29,53 суток).

Ещё более крупные единицы времени - век (100 лет) и тысячелетие (1000 лет). Век иногда делят на десятилетия. В таких науках как астрономия и геология, которые изучают очень продолжительные периоды времени (миллионы и миллиарды лет), иногда применяют и ещё большие единицы измерения времени, например гигагод (миллиард лет).

Приборы и устройства времени по функциональным свойствам разделяются на следующие группы:

а) измерители текущего времени, которые позволяют устанавливать час, минуту, сек;

б) измерители интервалов времени (секундомеры, реле времени и т.д.);

в) измерители временных физических характеристик (тахометры, счетчики оборотов);

с) программно-временные датчики интервалов времени (таймеры);

д) датчики равномерной скорости (стабилизаторы частоты вращения двигателей, часовые механизмы самопишущих приборов идр.).

При измерении времени, как правило, используются два основных принципа: принцип периодической хронометрии и принцип апериодической хронометрии.

Основные элементы любого измерителя времени это источник энергии, колебательная система (осциллятор), счетчик, выходное устройство. Процедура измерения времени сводится к счету строго периодической последовательности импульсов, формируемых с помощью колебаний осциллятора.

Люди очень рано начали использовать астрономические явления для измерения времени. Намного позднее они поняли, что основные единицы такого измерения не могут быть установлены произвольно, так как зависят от определенных астрономических закономерностей.

Одной из первых единиц измерения времени, естественно, были сутки, т. е. то время, в течение которого Солнце, появившись на небосклоне, "обходит" Землю и вновь появляется в первоначальной точке. Деление суток на две части – дневную и ночную облегчало фиксацию этого отрезка времени. У разных народов время смены суток связывалось со сменой дня и ночи. Русское слово "сутки" происходит от древнего "сутыкать", т. е. соединять две части в целое, в данном случае соединять ночь и день, свет и тьму. В древности началом суток часто считался восход Солнца (культ Солнца), у мусульман – заход Солнца (культ Луны), в наше время наиболее распространенной границей между сутками служит полночь, т. е. время, условно соответствующее нижней кульминации Солнца на данной территории.

Вращение Земли вокруг своей оси происходит равномерно, однако целый ряд причин (прецессия, смещения звезд относительно небесной сферы и др.) затрудняют выбор критерия для точного определения суток. Поэтому существуют понятия: звездные сутки, истинные солнечные и средние солнечные сутки.

Звездные сутки определяются промежутком времени между двумя последовательными верхними кульминациями одной звезды. Их величина служит эталоном для измерения так называемого звездного времени, имеются собственно и производные звездных суток (часы, минуты, секунды) и специальные звездные часы, без которых не обходится ни одна обсерватория в мире. Астрономии необходимо учитывать звездное время.

Обычный распорядок жизни тесно связан с другими, солнечными сутками, с солнечным временем. Солнечные сутки измеряются отрезком времени между последовательными верхними кульминациями Солнца. Продолжительность солнечных суток превышает звездные в среднем на 4 минуты. Кроме того, солнечные сутки из-за неравномерности движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца имеют переменную величину. Пользоваться ими в быту неудобно. Поэтому за эталон приняты абстрактные средние солнечные сутки, определяемые рассчетным равномерным движением воображаемой точки ("среднего Солнца") по небесному экватору вокруг Земли со средней скоростью движения истинного Солнца по эклиптике.

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями такого "среднего Солнца" называется средними солнечными сутками.

Все часы в повседневной жизни отрегулированы по среднему времени, среднее время лежит и в основе современных календарей. Среднее солнечное время, отсчитываемое от полуночи, называется гражданским временем.

В результате наклона эклиптики по отношению к плоскости небесного экватора и наклона оси вращения Земли по отношению к плоскости земной орбиты продолжительность дня и ночи в течение года меняется. Только в период весеннего и осеннего равноденствий на всем земном шаре день равен ночи. В остальное время высота кульминаций Солнца ежедневно меняется, достигая для северного полушария максимума в период летнего солнцестояния и минимума в период зимнего солнцестояния.

Средние солнечные сутки, так же как и звездные, делятся на 24 часа, в каждом из которых по 60 минут, в минутах по 60 секунд.

Более дробное деление суток впервые возникло в Древнем Вавилоне и основано на шестидесятеричной системе счета.

Поскольку сутки – сравнительно короткий промежуток времени, постепенно вырабатывались более крупные единицы его измерения. На первых порах счет велся с помощью пальцев. В результате этого появились такие единицы измерения времени, как десятидневки (декады) и двадцатидневки. Позднее утвердился счет, основанный на астрономических явлениях. За единицу измерения был принят промежуток между двумя одинаковыми фазами Луны. Так как легче всего было заметить появление после безлунных ночей узкого лунного серпа, этот момент было принято считать за начало нового месяца. Греки называли его неоменией, т. е. новолунием. Сутки, в течение которых наблюдался первый заход молодой Луны (в период неомении Луна видна в течение нескольких минут перед заходом), считались началом календарного месяца у народов, ведущих счет по лунному календарю. Для хронологических расчетов важен промежуток времени, отделяющий истинное новолуние от неомении. В среднем он равен 36 часам.

Средняя продолжительность синодического месяца равна 29 дням, 12 часам, 44 минутам и 3 секундам. В практике построения календарей использовалась продолжительность в 29,5 суток, а набегавшая разница устранялась специальным введением дополнительных дней.

Месяцы солнечного календаря не связаны с фазами Луны, поэтому их продолжительность была произвольной (от 22 до 40 суток), но в среднем была близка (30 – 31 сутки) к продолжительности синодического месяца. Это обстоятельство до некоторой степени способствовало сохранению счета суток неделями. Семидневный отрезок времени (неделя) возник не только из-за почитания семерки богов, соответствовавших семи блуждающим небесным телам (Солнце, Луна, Марс, Меркурий, Юпитер, Венера и Сатурн), но и потому, что семь суток составляли приблизительно четвертую часть лунного месяца.

Принятое в большинстве календарей количество месяцев в году (двенадцать) связано с двенадцатью зодиакальными созвездиями эклиптики. В названиях месяцев часто прослеживается их связь с определенными временами года, с более крупными единицами времени – сезонами.

Третья основная единица измерения времени (год) была менее ощутима, особенно в землях, лежащих ближе к экватору, где нет большой разницы между сезонами. Величина солнечного года, т. е. промежутка времени, за которое Земля совершает оборот вокруг Солнца, была с достаточной точностью рассчитана в Древнем Египте, где сезонные изменения природы имели исключительное значение в хозяйственной жизни страны. "Необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию".

Постепенно была определена величина так называемого тропического года, т. е. промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Для современных расчетов используется продолжительность года в 365 суток, 5 часов, 48 минут и 46 секунд.

В некоторых календарях счет лет идее по лунным годам, связанным с определенным количеством лунных месяцев и не имеющим отношения к тропическому году. В современной практике широко применяется деление года не только на месяцы, но и на полугодия (6 месяцев) и кварталы (3 месяца).