عد الوقت. تحديد خط الطول الجغرافي. التقويم. الفصل السادس. تخزين وتحويل الاوقات الدقيقة تخزين ونقل الاوقات الدقيقة

يتم حل المهمة الأولى فقط من خدمة الوقت بالحصول على النقاط في الوقت المناسب. المهمة التالية هي تخزين الوقت الدقيق في الفواصل الزمنية بين التعريفات الفلكية. تم حل هذه المهمة بمساعدة ساعة فلكية.

للحصول على دقة توقيت عالية في تصنيع الساعات الفلكية ، بقدر الإمكان ، يتم أخذ جميع مصادر الخطأ في الاعتبار والقضاء عليها ، ويتم تهيئة الظروف الأكثر ملاءمة لتشغيلها.

أهم جزء في الساعة هو البندول. تعمل الينابيع والعجلات كآلية نقل ، والسهام - للإشارة ، والبندول يقيس الوقت. لذلك ، في الساعة الفلكية ، يحاولون تهيئة أفضل الظروف الممكنة لتشغيلها: لجعل درجة حرارة الغرفة ثابتة ، والقضاء على الصدمات ، وإضعاف مقاومة الهواء ، وأخيراً ، جعل الحمل الميكانيكي منخفضًا قدر الإمكان.

ولضمان الدقة العالية ، توضع الساعة الفلكية في قبو عميق ، محمية من الصدمات ، وتُحفظ الغرفة في درجة حرارة ثابتة طوال العام. لتقليل مقاومة الهواء والقضاء على تأثير التغيرات في الضغط الجوي ، يتم وضع بندول الساعة في غلاف يتم فيه تقليل ضغط الهواء إلى حد ما (الشكل 20).

تتميز الساعات الفلكية ذات البندولين (ساعات شورت) بدقة عالية جدًا ، واحدة منها - ليست حرة ، أو "تابعة" ، متصلة بآليات النقل والإشارة ، ويتم التحكم في نفسها بواسطة أخرى - بندول حر غير متصل بأي عجلات والينابيع (شكل 21).

يتم وضع البندول الحر في قبو عميق في علبة معدنية. هناك ضغط منخفض في هذه الحالة. يتم توصيل البندول الحر بآخر غير حر من خلال مغناطيسين كهربائيين صغيرين ، يتأرجح بالقرب منه. يتحكم البندول الحر في البندول "العبد" ، مما يجبره على التأرجح في الوقت المناسب مع نفسه.

يمكن تحقيق خطأ صغير جدًا في الساعة ، لكن لا يمكن إزالته تمامًا. ومع ذلك ، إذا كانت الساعة تعمل بشكل غير صحيح ، ولكن من المعروف مسبقًا أنها في عجلة من أمرك أو متأخرة بعدد معين من الثواني في اليوم ، فليس من الصعب حساب الوقت الدقيق من هذه الساعة غير الصحيحة. للقيام بذلك ، يكفي معرفة ما تعمل الساعة ، أي عدد الثواني في اليوم الذي يكونون فيه في عجلة من أمرهم أو متأخرون. يتم تجميع جداول التصحيح لنسخة معينة من الساعة الفلكية على مدار الأشهر والسنوات. لا تُظهر عقارب الساعة الفلكية الوقت بالضبط تقريبًا ، ولكن بمساعدة جداول التصحيح ، من الممكن تمامًا الحصول على طوابع زمنية بدقة تصل إلى جزء من الألف من الثانية.

لسوء الحظ ، لا يظل معدل الساعة ثابتًا. عندما تتغير الظروف الخارجية - درجة حرارة الغرفة وضغط الهواء - بسبب عدم الدقة الموجود دائمًا في تصنيع الأجزاء وتشغيل الأجزاء الفردية ، يمكن للساعة نفسها أن تغير مسارها بمرور الوقت. التغيير أو الاختلاف في سياق الساعة هو المؤشر الرئيسي لجودة عملها. كلما كان التباين في معدل الساعة أصغر ، كانت الساعة أفضل.

وبالتالي ، يمكن أن تكون الساعة الفلكية الجيدة متسرعة للغاية وبطيئة للغاية ، ويمكن أن تتقدم أو تتأخر حتى بعشر ثانية في اليوم ، ومع ذلك يمكن استخدامها للحفاظ على الوقت بشكل موثوق والحصول على قراءات دقيقة بشكل معقول ، إذا كان سلوكها فقط ثابت ، أي أن التباين اليومي للدورة التدريبية صغير.

في الساعة الفلكية للبندول القصير ، يكون التباين اليومي للسكتة الدماغية 0.001-0.003 ثانية. ظلت هذه الدقة العالية غير مسبوقة لفترة طويلة ، ففي الخمسينيات من هذا القرن قام المهندس F.M. Fedchenko بتحسين تعليق البندول وتحسين تعويضه الحراري. سمح له ذلك بتصميم ساعة تم فيها تقليل التباين اليومي للسكتة الدماغية إلى 0.0002-0.0003 ثانية.

الخامس السنوات الاخيرةلم يعد الميكانيكيون يشغلون بناء الساعات الفلكية ، بل يشغلها فنيو الكهرباء ومهندسو الراديو. لقد صنعوا ساعة يتم فيها استخدام الاهتزازات المرنة لبلورة الكوارتز بدلاً من اهتزازات البندول لحساب الوقت.

تتميز بلورة الكوارتز المقطوعة بشكل مناسب بخصائص مثيرة للاهتمام. إذا تم ضغط أو ثني مثل هذه اللوحة ، المسماة piezoquartz ، فإن الشحنات الكهربائية ذات العلامات المختلفة تظهر على الأسطح المقابلة لها. إذا تم تطبيق تيار كهربائي متناوب على الأسطح المقابلة للوحة كوارتز بيزو ، فإن الكوارتز البيزو يهتز. كلما قل التخميد لجهاز التذبذب ، كلما كان تردد التذبذب أكثر ثباتًا. يتميز Piezoquartz بخصائص جيدة للغاية في هذا الصدد ، نظرًا لأن التخميد في اهتزازاته صغير جدًا. يستخدم هذا على نطاق واسع في هندسة الراديو للحفاظ على تردد ثابت لأجهزة الإرسال اللاسلكية. نفس خاصية الكوارتز الكهرضغطية - الثبات العالي لتردد الاهتزاز - جعلت من الممكن بناء ساعة كوارتز فلكية دقيقة للغاية.

تتكون ساعة الكوارتز (الشكل 22) من مولد تقني راديوي مثبت بواسطة كوارتز كهرضغطية ، وشلالات تقسيم التردد ، ومحرك كهربائي متزامن وقرص به أسهم مؤشر.

يولد المولد التقني الراديوي تيارًا متناوبًا بتردد عالٍ ، ويحافظ الكوارتز الكهرضغطية على تردد ثابت لتذبذباته بدقة كبيرة. في شلالات تقسيم التردد ، يتم تقليل تردد التيار المتردد من عدة مئات من الآلاف إلى عدة مئات من التذبذبات في الثانية. محرك كهربائي متزامن يعمل على تيار متناوب منخفض التردد يقوم بتدوير أسهم المؤشر ، وإغلاق مرحلات إشارة الوقت ، وما إلى ذلك.

تعتمد سرعة دوران المحرك الكهربائي المتزامن على تردد التيار المتردد الذي يتم تزويده به. وهكذا ، في ساعات الكوارتز ، يتم تحديد سرعة دوران مؤشرات العقارب في النهاية من خلال تردد اهتزاز الكوارتز الكهروإجهادي. يضمن الثبات العالي لتكرار اهتزازات لوحة الكوارتز توحيد الدورة والدقة العالية لمؤشرات ساعة الكوارتز الفلكية.

ساعات الكوارتز يتم انتاجها حاليا من أنواع مختلفةوالتعيينات ذات الاختلاف اليومي للسكتة الدماغية لا تتجاوز المئات أو حتى الألف من الثانية.

كانت التصميمات الأولى لساعات الكوارتز ضخمة نوعًا ما. بعد كل شيء ، فإن التردد الطبيعي لاهتزازات لوح الكوارتز مرتفع نسبيًا ولحساب الثواني والدقائق ، من الضروري تقليله باستخدام سلسلة من شلالات تقسيم التردد. وفي الوقت نفسه ، فإن أجهزة الراديو المصباح المستخدمة لهذا الغرض تشغل مساحة كبيرة. في العقود الأخيرة ، تطورت هندسة الراديو شبه الموصلة بسرعة وتم تطوير معدات الراديو المصغرة والصغيرة على أساسها. أتاح ذلك بناء ساعة كوارتز صغيرة الحجم محمولة للملاحة البحرية والجوية ، بالإضافة إلى العديد من الأعمال الاستكشافية. لا تتجاوز كرونومتر الكوارتز المحمول حجم ووزن الكرونومتر الميكانيكي التقليدي.

ومع ذلك ، إذا كان للكرونومتر البحري الميكانيكي من الفئة الثانية خطأ يومي لا يزيد عن ± 0.4 ثانية ، ومن الدرجة الأولى - لا يزيد عن ± 0.2 ثانية ، فإن كرونومتر الكوارتز الحديث المحمول له تباين يومي يبلغ 0.1 ± ؛ ± 0.01 وحتى ± 0.001 ثانية.

على سبيل المثال ، تبلغ أبعاد Chronotom المصنعة في سويسرا 245 × 137 × 100 مم ، ولا يتجاوز عدم استقرار حدتها في اليوم ± 0.02 ثانية. يحتوي كرونومتر الكوارتز الثابت "Izotom" على عدم استقرار نسبي طويل المدى لا يزيد عن 10 -8 ، أي أن التباين اليومي به خطأ يبلغ حوالي ± 0.001 ثانية.

ومع ذلك ، فإن ساعات الكوارتز لا تخلو من عيوب خطيرة ، ووجودها ضروري للقياسات الفلكية عالية الدقة. تتمثل العيوب الرئيسية لساعات الكوارتز الفلكية في اعتماد تردد اهتزازات الكوارتز على درجة الحرارة. بيئةو "شيخوخة الكوارتز" ، أي التغيير في تردد اهتزازه بمرور الوقت. تم التغلب على العيب الأول من خلال الترموستات الدقيق لجزء الساعة الذي توجد فيه لوحة الكوارتز. لم يتم القضاء على تقادم الكوارتز ، الذي يؤدي إلى الانجراف البطيء للساعة.

"الساعة الجزيئية"

هل من الممكن إنشاء جهاز لقياس الفترات الزمنية بدقة أعلى من الساعات الفلكية البندول والكوارتز؟

بحثًا عن طرق مناسبة لذلك ، لجأ العلماء إلى الأنظمة التي تحدث فيها الاهتزازات الجزيئية. لم يكن مثل هذا الاختيار ، بالطبع ، عرضيًا وكان هو الذي قرر مسبقًا المزيد من النجاح. جعلت "الساعات الجزيئية" من الممكن ، في البداية ، بالآلاف ، وعن طريق الاقتراض ، بمئات الآلاف من المرات ، زيادة دقة قياس الوقت. ومع ذلك ، تبين أن المسار من الجزيء إلى مؤشر الوقت صعب وصعب للغاية.

لماذا لم يكن من الممكن تحسين دقة الساعات الفلكية البندول والكوارتز؟ كيف تكون الجزيئات أفضل من البندولات وألواح الكوارتز من حيث قياس الوقت؟ ما هو مبدأ تشغيل وهيكل الساعة الجزيئية؟

تذكر أن أي ساعة تتكون من كتلة يتم فيها تنفيذ التذبذبات الدورية ، وآلية عد لحساب عددها وجهاز يتم فيه تخزين الطاقة اللازمة للحفاظ عليها. ومع ذلك ، فإن دقة الساعة هي في الغالب يعتمد على استقرار عمل هذا العنصريقيس الوقت.

لزيادة دقة الساعة الفلكية البندول ، يتكون بندولها من سبيكة خاصة ذات معامل تمدد حراري أدنى ، موضوعة في منظم حرارة ، معلقة بطريقة خاصة ، موجودة في وعاء يتم ضخ الهواء منه ، إلخ. تصل ساعات البندول الفلكي إلى جزء من الألف من الثانية في اليوم. ومع ذلك ، فإن التآكل التدريجي للأجزاء المتحركة والفرك ، والتغيرات البطيئة التي لا رجعة فيها في المواد الهيكلية ، بشكل عام ، "تقادم" هذه الساعات لم يسمح بمزيد من التحسين لدقتها.

في ساعات الكوارتز الفلكية ، يتم قياس الوقت بواسطة مذبذب مستقر بالكوارتز ، ويتم تحديد دقة هذه الساعات من خلال ثبات تردد التذبذب للوحة الكوارتز. بمرور الوقت ، تحدث تغييرات لا رجعة فيها في لوحة الكوارتز والتلامسات الكهربائية المرتبطة بها. وبالتالي ، فإن سائق ساعة الكوارتز هذا "الشيخوخة". في هذه الحالة ، يتغير تردد الاهتزاز للوحة الكوارتز إلى حد ما. هذا هو سبب عدم استقرار هذه الساعات ويضع حدًا للزيادة الإضافية في دقتها.

تم تصميم الساعات الجزيئية بحيث يتم تحديد قراءاتها في نهاية المطاف من خلال تردد الموجات الكهرومغناطيسية الممتصة والمنبعثة من الجزيئات. في غضون ذلك ، تمتص الذرات والجزيئات وتصدر الطاقة بشكل متقطع فقط ، فقط في أجزاء معينة ، تسمى كوانتا الطاقة. يتم تمثيل هذه العمليات حاليًا على النحو التالي: عندما تكون الذرة في حالة طبيعية (غير مستثارة) ، فإن إلكتروناتها تحتل مستويات الطاقة المنخفضة وتكون في نفس الوقت على أقرب مسافة من النواة. إذا كانت الذرات تمتص الطاقة ، على سبيل المثال الطاقة الضوئية ، فإن إلكتروناتها تقفز إلى مواقع جديدة وتوجد إلى حد ما بعيدًا عن نواتها.

دعونا نحدد طاقة الذرة المقابلة لأدنى موضع للإلكترون عبر E والطاقة المقابلة لموقعها الأبعد عن النواة - عبر E 2. عندما تنبعث الذرات من الاهتزازات الكهرومغناطيسية (على سبيل المثال ، الضوء) ، من حالة مثارة بطاقة E 2 تنتقل إلى حالة غير مستثارة مع الطاقة E 1 ، فإن الجزء المنبعث من الطاقة الكهرومغناطيسية يساوي ε = E 2 -E 1. من السهل أن نرى أن النسبة أعلاه ليست أكثر من تعبير عن قانون الحفاظ على الطاقة.

في هذه الأثناء ، من المعروف أن طاقة كمية من الضوء تتناسب مع ترددها: ε = hv ، حيث هي طاقة التذبذبات الكهرومغناطيسية ، v هي ترددها ، h = 6.62 * 10 -27 erg * sec هو ثابت بلانك . من هاتين النسبتين ، ليس من الصعب إيجاد التردد v للضوء المنبعث من الذرة. من الواضح أن v = (E 2 - E 1) / h sec -1

كل ذرة من نوع معين (على سبيل المثال ، هيدروجين ، أكسجين ، إلخ) لها مستويات طاقتها الخاصة. لذلك ، فإن كل ذرة مثارة ، عند الانتقال إلى الحالات السفلية ، تصدر اهتزازات كهرومغناطيسية مع مجموعة محددة تمامًا من الترددات ، أي أنها تعطي خاصية التألق الخاصة بها فقط. الوضع هو نفسه تمامًا مع الجزيئات ، مع الاختلاف الوحيد في أن لديهم عددًا من مستويات الطاقة الإضافية المرتبطة بالترتيب المختلف للجزيئات المكونة لها وبحركتها المتبادلة ،

وبالتالي ، فإن الذرات والجزيئات قادرة على امتصاص وإصدار الاهتزازات الكهرومغناطيسية بتردد محدود فقط. إن الاستقرار الذي تقوم به الأنظمة الذرية بهذا الأمر مرتفع للغاية. إنه أعلى بمليارات المرات من استقرار أي أجهزة عيانية ترى أو تصدر أنواعًا معينة من الاهتزازات ، على سبيل المثال ، الأوتار ، والشوكات الرنانة ، والميكروفونات ، وما إلى ذلك ، وتكون القوى التي تضمن استقرارها في معظم الحالات عشرات أو مئات من مرات أكبر من القوى الخارجية. لذلك ، مع مرور الوقت ومع التغيرات في الظروف الخارجية ، تتغير خصائص هذه الأجهزة إلى حد ما. هذا هو السبب في أن الموسيقيين يضطرون إلى ضبط آلات الكمان والبيانو في كثير من الأحيان. على العكس من ذلك ، في النظم الدقيقة ، على سبيل المثال ، الذرات والجزيئات ، تعمل مثل هذه القوى العظمى بين الجسيمات التي تتكون منها بحيث تكون التأثيرات الخارجية العادية أصغر بكثير من حيث الحجم. لذلك ، فإن التغييرات العادية في الظروف الخارجية - درجة الحرارة ، والضغط ، وما إلى ذلك - لا تسبب أي تغييرات ملحوظة داخل هذه النظم الدقيقة.

وهذا يفسر الدقة العالية للتحليل الطيفي والعديد من الطرق والأجهزة الأخرى القائمة على استخدام الاهتزازات الذرية والجزيئية. هذا يجعل استخدام هذه الأنظمة الكمومية عنصرًا رئيسيًا في الساعات الفلكية أمرًا جذابًا للغاية. بعد كل شيء ، لا تغير هذه النظم الدقيقة خصائصها بمرور الوقت ، أي أنها لا "تتقدم في العمر".

عندما بدأ المهندسون في تصميم الساعات الجزيئية ، كانت طرق الاهتزازات الذرية والجزيئية المثيرة معروفة بالفعل. أحدها هو أن التذبذبات الكهرومغناطيسية عالية التردد يتم إمدادها بسفينة مملوءة بغاز واحد أو آخر. إذا كان تردد هذه الاهتزازات يتوافق مع طاقة الإثارة لهذه الجسيمات ، يحدث امتصاص طنين للطاقة الكهرومغناطيسية. بعد مرور بعض الوقت (أقل من جزء من المليون من الثانية) ، تنتقل الجسيمات المُثارة (الذرات والجزيئات) تلقائيًا من الحالة المثارة إلى الحالة الطبيعية ، وفي نفس الوقت تُصدر هي نفسها كميات من الطاقة الكهرومغناطيسية.

يبدو أن الخطوة التالية في تصميم مثل هذه الساعة يجب أن تكون حساب عدد هذه التذبذبات ، لأن عدد اهتزازات البندول يُحسب في ساعة البندول. ومع ذلك ، كان هذا المسار "الأمامي" المستقيم صعبًا للغاية. الحقيقة هي أن تواتر التذبذبات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الجزيئات مرتفع جدًا. على سبيل المثال ، في جزيء الأمونيا لإحدى التحولات الرئيسية ، يكون 23،870،129،000 دورة في الثانية. تردد الاهتزازات الكهرومغناطيسية المنبعثة من ذرات مختلفة من نفس الحجم أو أعلى. لا يوجد جهاز ميكانيكي مناسب لحساب عدد هذه الاهتزازات عالية التردد. علاوة على ذلك ، ثبت أيضًا أن الأجهزة الإلكترونية التقليدية غير مناسبة لذلك.

تم العثور على طريقة للخروج من هذه الصعوبة بمساعدة حل بديل أصلي. تم وضع غاز الأمونيا في أنبوب معدني طويل (الدليل الموجي). لسهولة التعامل ، يتم لف هذا الأنبوب. تم تغذية التذبذبات الكهرومغناطيسية عالية التردد من مولد إلى أحد طرفي هذا الأنبوب ، وتم تركيب جهاز في الطرف الآخر لقياس شدتها. جعل المولد من الممكن ، ضمن حدود معينة ، تغيير وتيرة التذبذبات الكهرومغناطيسية التي يثيرها.

من أجل انتقال جزيئات الأمونيا من حالة غير مستثارة إلى حالة مثارة ، هناك حاجة إلى طاقة محددة جيدًا ، وبالتالي ، هناك حاجة إلى تردد محدد جيدًا للتذبذبات الكهرومغناطيسية (ε = hv ، حيث ε هي الطاقة الكمومية ، v هو تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية ، h هو ثابت بلانك). طالما أن تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية الناتجة عن المولد أكبر أو أقل من تردد الرنين هذا ، فإن جزيئات الأمونيا لا تمتص الطاقة. عندما تتزامن هذه الترددات ، يمتص عدد كبير من جزيئات الأمونيا الطاقة الكهرومغناطيسية وينتقل إلى حالة الإثارة. بالطبع ، في هذه الحالة (بموجب قانون حفظ الطاقة) في نهاية الدليل الموجي حيث يتم تثبيت جهاز القياس ، تكون شدة التذبذبات الكهرومغناطيسية أقل. إذا قمت بتغيير تردد المولد بسلاسة وسجلت قراءات جهاز القياس ، فعند تردد الرنين ، يتم الكشف عن انخفاض في شدة التذبذبات الكهرومغناطيسية.

الخطوة التالية في تصميم ساعة جزيئية هي بالتحديد استخدام هذا التأثير. لهذا ، تم تجميع جهاز خاص (الشكل 23). في ذلك ، يولد مولد عالي التردد مزود بمصدر طاقة تذبذبات كهرومغناطيسية عالية التردد. لزيادة ثبات وتيرة هذه التذبذبات ، يتم تثبيت المولد مع. باستخدام الكوارتز كهرضغطية. في الأجهزة الموجودة من هذا النوع ، يتم اختيار تردد التذبذبات لمولد عالي التردد يساوي عدة مئات الآلاف من الفترات في الثانية وفقًا للتردد الطبيعي للتذبذبات لألواح الكوارتز المستخدمة فيها.

أرز. 23- مخطط "الساعة الجزيئية"

نظرًا لأن هذا التردد مرتفع جدًا من أجل التحكم المباشر في أي جهاز ميكانيكي ، بمساعدة وحدة تقسيم التردد ، يتم تقليله إلى عدة مئات من التذبذبات في الثانية وبعد ذلك فقط يتم تغذيته إلى مرحلات الإشارة ومحرك كهربائي متزامن يدور أسهم المؤشر الموجودة على قرص الساعة. وهكذا ، فإن هذا الجزء من الساعة الجزيئية يتبع نمط ساعة الكوارتز الموصوفة سابقًا.

من أجل إثارة جزيئات الأمونيا ، يتم تغذية بعض التذبذبات الكهرومغناطيسية الناتجة عن المولد عالي التردد إلى مضاعف تردد التيار المتردد (انظر الشكل 23). يتم اختيار عامل مضاعفة التردد بحيث يصل إلى الرنين. من خرج مضاعف التردد ، يتم تغذية التذبذبات الكهرومغناطيسية إلى الدليل الموجي بغاز الأمونيا. يلاحظ الجهاز الموجود في خرج الدليل الموجي - وهو أداة تمييز - شدة التذبذبات الكهرومغناطيسية التي تمر عبر الدليل الموجي ويعمل على المولد عالي التردد ، مما يغير تردد التذبذبات التي يثيرها. تم تصميم أداة التمييز بحيث عندما تصل التذبذبات ذات التردد الأقل من الطنين إلى مدخل الدليل الموجي ، فإنها تعدل المولد ، مما يزيد من تواتر التذبذبات. إذا تم استقبال التذبذبات بتردد أعلى من تردد الطنين عند إدخال الدليل الموجي ، فإنه يقلل من تردد المولد. في هذه الحالة ، يكون ضبط الرنين أكثر دقة ، وكلما زاد انحدار منحنى الامتصاص. وبالتالي ، من المستحسن أن يكون الانخفاض في شدة التذبذبات الكهرومغناطيسية ، بسبب امتصاص الرنين لطاقتها بواسطة الجزيئات ، ضيقًا وعميقًا قدر الإمكان.

كل هذه الأجهزة المترابطة - المولد والمضاعف ودليل الموجة لغاز الأمونيا والمميز - عبارة عن دائرة تعليق، حيث يتم تحفيز جزيئات الأمونيا بواسطة المولد والتحكم فيها في نفس الوقت ، مما يجبرها على إنتاج تذبذبات بالتردد المطلوب. وهكذا ، في النهاية ، تستخدم الساعة الجزيئية جزيئات الأمونيا كمعيار للتردد والوقت. في أول ساعة أمونيا جزيئية ، تم تطويرها وفقًا لهذا المبدأ بواسطة G. Lions في عام 1953 ، كان عدم استقرار الدورة حوالي 10-7 ، أي أن التغيير في التردد لم يتجاوز عشرة ملايين جزء. بعد ذلك ، تم تقليل عدم الاستقرار إلى 10 -8 ، وهو ما يتوافق مع خطأ في قياس الفترات الزمنية بمقدار ثانية واحدة على مدار عدة سنوات.

بشكل عام ، هذه بالطبع دقة ممتازة. ومع ذلك ، اتضح أنه في الجهاز المصمم ، تبين أن منحنى امتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية بعيد كل البعد عن أن يكون حادًا كما هو متوقع ، ولكنه "ملطخ" إلى حد ما. وفقًا لذلك ، تبين أن دقة الجهاز بالكامل أقل بكثير مما كان متوقعًا. أتاحت الدراسات الشاملة لهذه الساعة الجزيئية التي أجريت في السنوات اللاحقة معرفة أن قراءاتها تعتمد إلى حد ما على تصميم الدليل الموجي ، وكذلك على درجة حرارة الغاز وضغطه. وقد وجد أن هذه التأثيرات بالذات هي مصادر عدم الاستقرار في تشغيل مثل هذه الساعات وتحد من دقتها.

بعد ذلك ، لم يتم التخلص تمامًا من عيوب الساعة الجزيئية. ومع ذلك ، كان من الممكن ابتكار أنواع أخرى أكثر تقدمًا من أجهزة قياس الوقت الكمومي.

الساعة الذرية السيزيوم

تم تحقيق مزيد من التحسينات في معايير التردد والوقت بناءً على فهم واضح لأسباب أوجه القصور في الساعة الجزيئية للأمونيا. دعونا نتذكر أن العيوب الرئيسية للساعة الجزيئية للأمونيا هي "تلطيخ" معين لمنحنى امتصاص الرنين واعتماد هذه الساعات على درجة حرارة وضغط الغاز في الدليل الموجي.

ما هي أسباب هذه العيوب؟ هل يمكن القضاء عليهم؟ اتضح أن تلطيخ الرنين يحدث نتيجة للحركة الحرارية لجزيئات الغاز التي تملأ الدليل الموجي. في الواقع ، تتحرك بعض جسيمات الغاز نحو الموجة الكهرومغناطيسية ، وبالتالي فإن تردد التذبذب بالنسبة لها يكون أعلى قليلاً من ذلك الذي يقدمه المولد. على العكس من ذلك ، تتحرك جسيمات الغاز الأخرى من الموجة الكهرومغناطيسية الواردة ، كما لو كانت تبتعد عنها ؛ بالنسبة لهم ، فإن تواتر التذبذبات الكهرومغناطيسية أقل قليلاً من التردد الاسمي. فقط بالنسبة لعدد صغير جدًا نسبيًا من جسيمات الغاز الثابتة ، فإن تواتر التذبذبات الكهرومغناطيسية التي تدركها يساوي التردد الاسمي ، أي قدمها المولد.

الظاهرة الموصوفة هي تأثير دوبلر الطولي المعروف. هو الذي يؤدي إلى حقيقة أن منحنى الرنين يتم تسويته وتشويهه ويتم الكشف عن اعتماد التيار عند خرج الدليل الموجي على سرعة حركة جزيئات الغاز ، أي على درجة حرارة الغاز.

تمكن فريق من العلماء من المكتب الأمريكي للمعايير من التغلب على هذه الصعوبات. ومع ذلك ، فإن ما فعلوه بشكل عام أصبح معيارًا جديدًا وأكثر دقة للتردد والوقت ، على الرغم من أنه استخدم بعض الأشياء المعروفة بالفعل.

لم يعد هذا الجهاز يستخدم الجزيئات ، ولكن الذرات. هذه الذرات لا تملأ الوعاء فحسب ، بل تتحرك في شعاع. وبذلك يكون اتجاه حركتهم عموديًا على اتجاه انتشار الموجة الكهرومغناطيسية. من السهل أن نفهم أنه في هذه الحالة يكون تأثير دوبلر الطولي غائبًا. يستخدم الجهاز ذرات السيزيوم ، التي يحدث إثارة لها بتردد اهتزازات كهرومغناطيسية تساوي 9192 631831 دورة في الثانية.

يتم تثبيت الجهاز المقابل في أنبوب ، يوجد في أحد طرفيه فرن كهربائي 1 ، والذي يسخن السيزيوم المعدني حتى التبخر ، وفي الطرف الآخر ، كاشف 6 ، الذي يحسب عدد ذرات السيزيوم التي وصلت إليه ( الشكل 24). فيما بينها: المغناطيس الأول 2 ، الدليل الموجي 3 ، الذي يوفر التذبذبات الكهرومغناطيسية عالية التردد ، الموازاة 4 والمغناطيس الثاني 5. عند تشغيل الفرن ، تنفجر الأبخرة المعدنية في الأنبوب من خلال الفتحة وشعاع ضيق من تطير ذرات السيزيوم على طول محورها ، وتتعرض على طول الطريق لمجالات مغناطيسية تم إنشاؤها بواسطة مغناطيس دائم وعالي التردد حقل كهرومغناطيسييتم توفيره عن طريق دليل موجي من المولد إلى الأنبوب بحيث يكون اتجاه انتشار الموجة عموديًا على اتجاه طيران الجسيمات.

مثل هذا الجهاز يجعل من الممكن حل الجزء الأول من المشكلة: إثارة الذرات ، أي نقلها من حالة إلى أخرى ، وفي نفس الوقت تجنب تأثير دوبلر الطولي. إذا اقتصر الباحثون على هذا التحسين فقط ، فعندئذٍ دقة الجهاز ، على الرغم من أنه سيزيد ، ولكن ليس كثيرًا. في الواقع ، في حزمة من الذرات المنبعثة من مصدر وهاج ، هناك دائمًا ذرات غير مهتمة ومثيرة. وهكذا ، عندما تطير الذرات المنبعثة من المصدر عبر المجال الكهرومغناطيسي وتكون متحمسة ، يتم إضافة عدد معين من الذرات المثارة إلى الذرات المثارة الموجودة بالفعل. لذلك ، فإن التغيير في عدد الذرات المثارة ليس كبيرًا نسبيًا ، وبالتالي ، فإن تأثير عمل الموجات الكهرومغناطيسية على حزمة الجسيمات ليس حادًا جدًا. من الواضح أنه إذا لم تكن هناك ذرات مثارة في البداية ، ثم ظهرت بعد ذلك ، فسيكون التأثير العام أكثر تباينًا.

لذلك ، تنشأ مهمة إضافية: في القسم من المصدر إلى المجال الكهرومغناطيسي ، دع الذرات في الحالة الطبيعية تمر عبرها وتزيل الذرات المثارة. لحلها ، لا بد من اختراع أي شيء جديد ، لأنه في الأربعينيات من القرن الحالي طور الحاخام ثم رامزي الطرق المقابلة للدراسات الطيفية. تعتمد هذه الطرق على حقيقة أن كل الذرات والجزيئات لها خواص كهربائية ومغناطيسية معينة ، وتختلف هذه الخصائص بالنسبة للجسيمات المثارة وغير المثارة. لذلك ، في المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، تنحرف الذرات والجزيئات المُثارة وغير المُثيرة بطرق مختلفة.

في ساعة السيزيوم الذرية الموصوفة ، على مسار حزمة الجسيمات بين المصدر والمجال الكهرومغناطيسي عالي التردد ، تم تثبيت المغناطيس الدائم 2 (انظر الشكل 24) بحيث تركز الجسيمات غير المستثارة على شق الموازاة ، و تمت إزالة المتحمسين من الشعاع. تم تثبيت المغناطيس الثاني 5 ، الذي يقف بين المجال الكهرومغناطيسي عالي التردد والكاشف ، على العكس من ذلك ، بحيث تمت إزالة الجسيمات غير المستثارة من الحزمة ، وتم تركيز الجسيمات المثارة فقط على الكاشف. يؤدي هذا الفصل المزدوج إلى حقيقة أن الكاشف لا يتم الوصول إليه إلا من خلال تلك الجسيمات التي لم يتم تحفيزها قبل دخول المجال الكهرومغناطيسي ، ثم انتقلت إلى حالة الإثارة في هذا المجال. في هذه الحالة ، يتضح أن اعتماد قراءات الكاشف على وتيرة التذبذبات الكهرومغناطيسية حاد للغاية ، وبناءً عليه ، يتضح أن منحنى الرنين لامتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية ضيق للغاية وحاد.

نتيجة للتدابير الموصوفة ، تبين أن وحدة القيادة لساعة السيزيوم الذرية قادرة على الاستجابة حتى لفك صغير جدًا للمولد عالي التردد ، وبالتالي تم تحقيق دقة استقرار عالية جدًا.

يكرر باقي الجهاز ، بشكل عام ، مفهوم الساعة الجزيئية: يتحكم المولد عالي التردد في الساعة الكهربائية ويثير الجسيمات في نفس الوقت من خلال دوائر مضاعفة التردد. يتفاعل المميّز المتصل بأنبوب السيزيوم والمولد عالي التردد مع تشغيل الأنبوب ويضبط المولد بحيث يتزامن تواتر التذبذبات التي يولدها مع تردد إثارة الجسيمات.

كل هذا الجهاز ككل يسمى ساعة السيزيوم الذرية.

في النماذج الأولى لساعات السيزيوم (على سبيل المثال ، ساعة السيزيوم في مختبر الفيزياء الوطني في إنجلترا) كان عدم الاستقرار من 1-9 فقط. في الأجهزة من هذا النوع ، التي تم تطويرها وصنعها في السنوات الأخيرة ، تم تقليل عدم الاستقرار إلى 10-12-10-13.

لقد قيل بالفعل أنه حتى أفضل الساعات الفلكية الميكانيكية ، بسبب تآكل أجزائها ، تغير مسارها إلى حد ما بمرور الوقت. حتى ساعة الكوارتز الفلكية لا تخلو من هذا العيب ، لأنه بسبب تقادم الكوارتز ، هناك انجراف بطيء في قراءاتها. لم يتم العثور على انجراف التردد في الساعات الذرية السيزيوم.

عند مقارنة نسخ مختلفة من هذه الساعات مع بعضها البعض ، تزامن تردد تذبذباتها في حدود ± 3 * 10-12 ، وهو ما يتوافق مع خطأ قدره ثانية واحدة فقط في 10000 سنة.

ومع ذلك ، فإن هذا الجهاز لا يخلو من عيوبه: تشوهات شكل المجال الكهرومغناطيسي والمدة القصيرة النسبية لتأثيره على ذرات الحزمة تحد من الزيادة الإضافية في دقة قياس الفترات الزمنية بمساعدة هذه الأنظمة.

ساعة فلكية بمولد كمي

تم اتخاذ خطوة أخرى نحو زيادة دقة قياس الفترات الزمنية باستخدام المولدات الجزيئية- الأجهزة التي يستخدم فيها انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق الجزيئات.

كان هذا الاكتشاف غير متوقع ومنطقي. غير متوقع - لأنه بدا أن إمكانيات الأساليب القديمة قد استنفدت ، ولم يكن هناك غيرها. طبيعي - لأن عددًا من التأثيرات المعروفة تكونت بالفعل تقريبًا جميع أجزاء الطريقة الجديدة وبقيت فقط لدمج هذه الأجزاء بشكل صحيح. ومع ذلك ، فإن مجموعة جديدة من الأشياء المعروفة هي جوهر العديد من الاكتشافات. يتطلب الأمر دائمًا الكثير من الشجاعة للتفكير من أجل التوصل إليه. في كثير من الأحيان ، بعد القيام بذلك ، كل شيء يبدو بسيطًا جدًا.

تسمى الأجهزة التي يستخدم فيها الإشعاع الجزيئي للحصول على معيار تردد ماساتر ؛ تتكون هذه الكلمة من الأحرف الأولية للتعبير: تضخيم الميكروويف عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع ، أي تضخيم موجات الراديو في نطاق السنتيمتر باستخدام الإشعاع المستحث. حاليًا ، غالبًا ما يشار إلى الأجهزة من هذا النوع باسم مكبرات الصوت أو مولدات الكم.

ما الذي أعد لاكتشاف المولد الكمومي؟ ما هو مبدأ عملها وهيكلها؟

كان الباحثون يعلمون أنه عندما تنتقل الجزيئات المثارة ، مثل الأمونيا ، إلى مستويات طاقة منخفضة وتنبعث منها إشعاعات كهرومغناطيسية ، عندها العرض الطبيعي لخطوط الانبعاث هذه صغير للغاية، على أي حال ، عدة مرات أقل من عرض خط الامتصاص المستخدم في الساعات الجزيئية. وفي الوقت نفسه ، عند مقارنة تردد تذبذبين ، تعتمد حدة منحنى الرنين على عرض الخطوط الطيفية ، وتعتمد دقة التثبيت التي يمكن تحقيقها على حدة منحنى الرنين.

من الواضح أن الباحثين كانوا مهتمين للغاية بإمكانية تحقيق دقة أعلى في قياس الفترات الزمنية ليس فقط باستخدام الامتصاص ، ولكن أيضًا إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة الجزيئات. يبدو أن هناك بالفعل كل شيء لهذا الغرض. في الواقع ، في الدليل الموجي لساعة جزيئية ، تضيء جزيئات الأمونيا المثارة تلقائيًا ، أي أنها تنتقل إلى مستويات طاقة أقل وفي نفس الوقت تنبعث إشعاعًا كهرومغناطيسيًا بتردد 23.870.129.000 دورة في الثانية. إن عرض الخط الطيفي للانبعاث هذا صغير جدًا بالفعل. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الدليل الموجي للساعة الجزيئية مليء بالذبذبات الكهرومغناطيسية التي يتم توفيرها من المولد ، ويكون تردد هذه التذبذبات مساويًا لتردد كمية الطاقة المنبعثة من جزيئات الأمونيا ، إذن الناجم عنانبعاث جزيئات الأمونيا المثارة ، والتي يكون احتمال حدوثها أعلى بكثير من الانبعاث التلقائي. وبالتالي ، تزيد هذه العملية من العدد الإجمالي للأحداث الإشعاعية.

ومع ذلك ، فقد تبين أن نظام نوع الدليل الموجي على مدار الساعة الجزيئية غير مناسب تمامًا لرصد واستخدام الإشعاع الجزيئي. في الواقع ، في مثل هذا الدليل الموجي ، يوجد الكثير من جسيمات الأمونيا غير المستثارة أكثر من الجسيمات المثارة ، وحتى مع الأخذ في الاعتبار الإشعاع المستحث ، تحدث أعمال امتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية في كثير من الأحيان أكثر من أعمال الانبعاث. بالإضافة إلى ذلك ، ليس من الواضح كيف يمكن في مثل هذا الدليل الموجي فصل كمية الطاقة المنبعثة من الجزيئات عندما يتم ملء الحجم نفسه بالإشعاع الكهرومغناطيسي من المولد ، وهذا الإشعاع له نفس التردد وكثافة أعلى بكثير.

أليس صحيحًا أن جميع العمليات مختلطة لدرجة أنه يبدو للوهلة الأولى أنه من المستحيل تحديد العملية الضرورية؟ ومع ذلك ، فهي ليست كذلك. بعد كل شيء ، من المعروف أنه في خواصها الكهربائية والمغناطيسية ، تختلف الجزيئات المثارة عن الجزيئات غير المستثارة ، وهذا يجعل من الممكن فصلها.

في 1954-1955. تم حل هذه المشكلة ببراعة بواسطة N.G Basov و A M. استفاد هؤلاء المؤلفون من حقيقة أن الحالات الكهربائية لجزيئات الأمونيا المتحمسة وغير المستثارة مختلفة إلى حد ما ، وتتحرك عبر مجال كهربائي غير متجانس ، وتنحرف بطرق مختلفة.

* (ج. سينجر ، ماسيرز ، إيل ، إم ، 1961 ؛ Basov NG ، Letokhov VS ، معايير التردد البصري ، Phys. 4 ، 1968.)

تذكر أن مجالًا كهربائيًا منتظمًا يتكون بين لوحين متوازيين مشحونين كهربائيًا ، على سبيل المثال ، لوحات مكثف ؛ بين لوحة مشحونة ونقطة أو نقطتين مشحونة - غير متجانسة. إذا صورت المجالات الكهربائيةبمساعدة خطوط القوة ، يتم تمثيل الحقول المتجانسة بخطوط من نفس الكثافة ، ويتم تمثيل الحقول غير المنتظمة بخطوط ذات كثافة غير متكافئة ، على سبيل المثال ، أقل عند المستوى وأكبر عند الطرف ، حيث تتلاقى الخطوط . لطالما عُرفت طرق الحصول على المجالات الكهربائية غير المتجانسة بشكل أو بآخر.

المولد الجزيئي هو مزيج من مصدر للجزيئات ، وفاصل كهربائي ورنان ، يتم تجميعها جميعًا في أنبوب يتم ضخ الهواء منه. للتبريد العميق ، يتم وضع هذا الأنبوب في النيتروجين السائل. هذا يحقق ثباتًا عاليًا للجهاز بأكمله. مصدر الجزيئات في المولد الجزيئي هو بالون ضيق التجويف مملوء بغاز الأمونيا. من خلال هذا الثقب ، يدخل شعاع ضيق من الجسيمات الأنبوب بسرعة معينة (الشكل 25 ، أ).

تحتوي الحزمة دائمًا على جزيئات أمونيا غير متحمسة ومثيرة. ومع ذلك ، عادة ما يكون هناك العديد من الأشخاص غير المتحمسين أكثر من الأشخاص المتحمسين. في الأنبوب ، في مسار هذه الجسيمات ، يوجد مكثف مشحون كهربائيًا يتكون من أربعة قضبان - ما يسمى بالمكثف الرباعي. في ذلك ، يكون المجال الكهربائي غير متجانس ، وله شكل (الشكل 25 ، ب) بحيث تنتشر جزيئات الأمونيا غير المستثارة بالمرور على الجانبين ، وتنحرف الجزيئات المثارة إلى محور الأنبوب وبالتالي تركز. لذلك ، في مثل هذا المكثف ، يتم فصل الجسيمات وتصل جزيئات الأمونيا المثارة فقط إلى الطرف الآخر من الأنبوب.

في هذا الطرف الآخر من الأنبوب ، يوجد وعاء بحجم وشكل معين - ما يسمى بالرنان. بمجرد دخولها ، تنتقل جزيئات الأمونيا المُثارة ، بعد فترة قصيرة من الزمن ، تلقائيًا من حالة الإثارة إلى حالة غير مستثارة ، وفي نفس الوقت تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية بتردد معين. ويقال أن هذه العملية مضيئة. وبالتالي ، من الممكن ليس فقط الحصول على الإشعاع الجزيئي ، ولكن أيضًا عزله.

دعونا ننظر في مزيد من تطوير هذه الأفكار. ينقل الإشعاع الكهرومغناطيسي بتردد الرنين ، الذي يتفاعل مع الجزيئات غير المستثارة ، إلى حالة الإثارة. نفس الإشعاع ، الذي يتفاعل مع الجزيئات المثارة ، ينقلها إلى حالة غير مستثارة ، وبالتالي تحفيز انبعاثها. اعتمادًا على الجزيئات الموجودة أكثر ، غير متحمس أو متحمس ، تسود عملية الامتصاص أو الانبعاث المستحث للطاقة الكهرومغناطيسية.

بعد إنشاء حجم معين ، على سبيل المثال ، مرنان ، وهيمنة كبيرة لجزيئات الأمونيا المثارة وتوفير التذبذبات الكهرومغناطيسية لتردد الرنين لها ، من الممكن تضخيم التردد العالي. من الواضح أن هذا التضخيم يحدث بسبب الضخ المستمر لجزيئات الأمونيا المثارة في الرنان.

لا يقتصر دور الرنان على حقيقة أنه وعاء يحدث فيه انبعاث الجزيئات المثارة. نظرًا لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي لتردد الرنين يحفز انبعاث الجزيئات المُثارة ، فكلما زادت كثافة هذا الإشعاع ، كانت عملية الإشعاع المستحث هذه أكثر نشاطًا.

من خلال اختيار أبعاد الرنان وفقًا لطول الموجة لهذه التذبذبات الكهرومغناطيسية ، فمن الممكن بالتالي تهيئة الظروف فيه لحدوث موجات واقفة (على غرار اختيار أبعاد أنابيب الأعضاء لحدوث موجات واقفة من اهتزازات الصوت المرنة المقابلة فيها). من خلال صنع جدران الرنان من مادة مناسبة ، من الممكن التأكد من أنها تعكس التذبذبات الكهرومغناطيسية بأقل خسارة ممكنة. كلا الإجراءين يسمحان بإنشاء كثافة عالية من الطاقة الكهرومغناطيسية في الرنان وبالتالي زيادة كفاءة الجهاز بأكمله.

عند تساوي جميع العوامل الأخرى ، يتضح أن المكسب في هذا الجهاز يكون أكبر ، وكلما زادت كثافة تدفق الجزيئات المُثارة. من اللافت للنظر أنه في بعض كثافة التدفق العالية بما فيه الكفاية للجزيئات المثارة والمعلمات المناسبة للرنان ، تصبح شدة إشعاع الجزيئات عالية بما يكفي لتغطية خسائر الطاقة المختلفة ، ويتحول مكبر الصوت إلى مولد جزيئي لتذبذبات الميكروويف - وهكذا- يسمى مولد الكم. في هذه الحالة ، لم يعد من الضروري إمداد الرنان بطاقة كهرومغناطيسية عالية التردد. يتم دعم عملية الانبعاث المستحث لبعض الجسيمات المستثارة بانبعاثات أخرى. علاوة على ذلك ، في ظل ظروف مناسبة ، لا تنقطع عملية توليد الطاقة الكهرومغناطيسية حتى في حالة تحويل جزء منها إلى الجانب.

مولد كمي ذو ثبات عالي للغاية يعطي اهتزازات كهرومغناطيسية عالية التردد بتردد محدد بدقة ويمكن استخدامه لقياس الفترات الزمنية. في هذه الحالة ليست هناك حاجة لعملها بشكل مستمر. يكفي أن تقارن دوريًا على فترات منتظمة تردد المولد الكهربائي للساعة الفلكية بمعيار التردد الجزيئي هذا ، وإذا لزم الأمر ، إدخال تصحيح.

تم إنشاء مولد الأمونيا الجزيئي المصحح على مدار الساعة الفلكية في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي. لم يتجاوز عدم استقرارهم قصير المدى 10-12 في الدقيقة ، وكان عدم الاستقرار طويل الأمد حوالي 10-10 ، وهو ما يتوافق مع التشوهات في حساب الفترات الزمنية بمقدار ثانية واحدة فقط على مدى عدة مئات من السنين.

تم تحقيق مزيد من التحسين لمعايير التردد والوقت على أساس نفس الأفكار واستخدام بعض الجسيمات الأخرى كوسيط عمل ، على سبيل المثال ، الثاليوم والهيدروجين. في الوقت نفسه ، تبين أن مولدًا كميًا يعمل على حزمة من ذرات الهيدروجين ، تم تطويره وبناؤه في أوائل الستينيات من قبل Goldenberg و Klepner و Ramsey ، كان واعدًا بشكل خاص. يتكون هذا المولد أيضًا من مصدر جسيمات ، وفاصل ورنان مركب في أنبوب (الشكل 26) مغمور في مبرد مناسب. يصدر المصدر شعاعًا من ذرات الهيدروجين. تحتوي هذه الحزمة على ذرات هيدروجين غير مهتمة ومثيرة ، وهناك ذرات غير مهتمة أكثر بكثير من الذرات المثارة.

نظرًا لأن ذرات الهيدروجين المتحمسة تختلف عن ذرات الهيدروجين غير المستثارة في حالتها المغناطيسية (العزم المغناطيسي) ، فإن فصلها لم يعد يستخدم مجالًا كهربائيًا ، بل مجالًا مغناطيسيًا تم إنشاؤه بواسطة زوج من المغناطيس. يحتوي مرنان مولد الهيدروجين أيضًا على ميزات مهمة. وهي مصنوعة على شكل دورق كوارتز مصهور ، جدرانه الداخلية مغطاة بالبارافين. بسبب الانعكاسات المرنة المتعددة (حوالي 10000) لذرات الهيدروجين من طبقة البارافين ، فإن طول طيران الجسيمات ، وبالتالي ، وقت بقائها في الرنان ، مقارنة بالمولد الجزيئي ، يزداد بمعامل يصل إلى آلاف. وبالتالي ، من الممكن الحصول على خطوط طيفية ضيقة جدًا لانبعاث ذرات الهيدروجين ، وبالمقارنة مع المولد الجزيئي ، من الممكن تقليل عدم استقرار الجهاز بأكمله بمعامل الآلاف.

لقد تجاوزت التصميمات الحديثة للساعات الفلكية المزودة بمولد كمي للهيدروجين معيار شعاع السيزيوم الذري من حيث أدائها. لم يتم العثور على الانجراف المنهجي فيها... عدم استقرارهم قصير المدى هو فقط 6 * 10-14 في الدقيقة ، وطويل الأمد - 2 * 10-14 في اليوم ، وهو أقل بعشر مرات من معيار السيزيوم. تبلغ قابلية استنساخ مؤشرات الساعة مع مولد كم الهيدروجين ± 5 * 10 -13 ، في حين أن استنساخ معيار السيزيوم هو ± 3 * 10-12. لذلك ، وفقًا لهذا المؤشر ، يكون مولد الهيدروجين أفضل بحوالي عشر مرات. وبالتالي ، بمساعدة ساعة الهيدروجين الفلكية ، من الممكن ضمان دقة قياس الوقت بترتيب ثانية واحدة على مدى فترة تبلغ حوالي مائة ألف سنة.

وفي الوقت نفسه ، أظهر عدد من الدراسات في السنوات الأخيرة أن هذه الدقة العالية لقياس الفترات الزمنية ، التي تم تحقيقها على أساس مولدات الحزمة الذرية ، لم تحد بعد ويمكن زيادتها.

نقل الوقت بدقة

لا تقتصر مهمة خدمة الوقت على الحصول على الوقت المحدد وتخزينه. جزء لا يقل أهمية منه هو مثل هذا التنظيم لإرسال الوقت الدقيق ، والذي لن تضيع فيه هذه الدقة.

قديماً ، كان نقل إشارات الوقت يتم باستخدام الأجهزة الميكانيكية أو الصوتية أو الضوئية. في بطرسبورغ ، بالضبط عند الظهر ، أطلق مدفع. كان من الممكن أيضًا مقارنة ساعاتك بساعة برج معهد المقاييس ، الذي سمي الآن باسم دي منديليف. في الموانئ البحرية ، تم استخدام الكرة المتساقطة كإشارة زمنية. من السفن الراسية في الميناء ، يمكن للمرء أن يرى كيف سقطت الكرة بالضبط عند الظهيرة من أعلى سارية خاصة وسقطت على قدمها.

للمسار الطبيعي للحياة المكثفة الحديثة جدا مهمة هامةيمثل توفير وقت دقيق السكك الحديديةوالبريد والبرق و المدن الكبرى... إنها لا تتطلب مثل هذه الدقة العالية كما هو الحال في الأعمال الفلكية والجغرافية ، ولكن من الضروري أن تظهر جميع الساعات الوقت بنفس الدقة في جميع أنحاء المدينة ، وفي جميع أنحاء بلادنا الشاسعة. عادة ما يتم إنجاز هذه المهمة بساعة كهربائية.

في صناعة الساعات للسكك الحديدية ومؤسسات الاتصالات ، في صناعة الساعات في مدينة حديثة ، تلعب الساعات الكهربائية دورًا مهمًا. أجهزتهم بسيطة للغاية ، ومع ذلك ، وبدقة دقيقة واحدة ، فإنهم يعرضون نفس الوقت في جميع نقاط المدينة.

الساعات الكهربائية أولية وثانوية. الساعات الكهربائية الأساسية لها بندول وعجلات وميزان وعدادات الوقت الحقيقي. الساعات الكهربائية الثانوية هي مؤشرات فقط: ليس لديها آلية للساعة ، ولكن يوجد فقط جهاز بسيط نسبيًا يحرك العقارب مرة واحدة في الدقيقة (الشكل 27). عند كل فتحة للتيار ، يقوم المغناطيس الكهربائي بإطلاق المحرك ويقوم "الكلب" المتصل بالمحرك ، مستريحًا على عجلة السقاطة ، بتحويله بواسطة سن واحد. يتم تغذية إشارات التيار الكهربائي إلى الساعة الثانوية إما من إعداد مركزي أو من ساعة كهربائية أولية. في السنوات الأخيرة ، ظهرت ساعة نقاش ، مبنية على مبدأ الأفلام الصوتية ، والتي لا تظهر فحسب ، بل تخبرنا أيضًا بالوقت.

للإرسال الوقت بالضبطفي الوقت الحاضر ، يتم إرسال الإشارات الكهربائية بشكل أساسي عبر الهاتف والتلغراف والراديو. على مدى العقود الماضية ، تحسنت تقنية نقلها ، وزادت الدقة وفقًا لذلك. في عام 1904 ، أرسل بيجوردان إشارات زمنية إيقاعية من مرصد باريس ، والتي استقبلها مرصد مونتسوريس بدقة 0.02-0.03 ثانية. في عام 1905 ، بدأ مرصد واشنطن البحري في الإرسال المنتظم لإشارات الوقت ؛ وفي عام 1908 ، بدأت إشارات الوقت الإيقاعي بالانتقال من برج إيفل ، ومن عام 1912 من مرصد غرينتش.

حاليًا ، يتم إرسال إشارات زمنية دقيقة في العديد من البلدان. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، يتم إجراء مثل هذه البث من قبل معهد الدولة الفلكي. P.K.Sternberg ، فضلا عن عدد من المنظمات الأخرى. في نفس الوقت ، يتم استخدام عدد من البرامج المختلفة لنقل متوسط ​​قراءات الوقت الشمسي عن طريق الراديو. على سبيل المثال ، يتم إرسال برنامج إشارات وقت البث في نهاية كل ساعة ويتكون من ست نبضات قصيرة. تتوافق بداية آخرهما مع وقت هذه الساعة أو تلك و 00 دقيقة و 00 ثانية. في الملاحة البحرية والجوية ، يتم استخدام برنامج من خمس سلاسل من 60 نبضة وثلاث سلاسل من ست إشارات قصيرة مفصولة بإشارات أطول. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا عدد من برامج إشارات الوقت الخاصة. يتم نشر معلومات حول مختلف برامج إشارات الوقت الخاصة في إصدارات خاصة.

يبلغ الخطأ في إرسال إشارات الوقت للبرامج الإذاعية حوالي ± 0.01 - 0.001 ثانية ، وللبعض الآخر ± 10 -4 وحتى ± 10 -5 ثوانٍ. وهكذا ، في الوقت الحاضر ، تم تطوير طرق وأجهزة تتيح استقبال الوقت وتخزينه ونقله بدرجة عالية جدًا من الدقة.

في الآونة الأخيرة ، تم تنفيذ أفكار جديدة إلى حد كبير في مجال تخزين ونقل الوقت الدقيق. لنفترض أنه من الضروري في عدد من النقاط في أي منطقة أن دقة قراءات الساعات الواقفة لم تكن أسوأ من ± 30 ثانية ، بشرط أن تعمل كل هذه الساعات بشكل مستمر طوال العام. تنطبق هذه المتطلبات ، على سبيل المثال ، على ساعات المدينة والسكك الحديدية. المتطلبات ليست صارمة للغاية ، ومع ذلك ، من أجل الوفاء بها بمساعدة الساعات المستقلة ، يجب أن يكون المعدل اليومي لكل ساعة أفضل من ± 0.1 ثانية ، وهذا يتطلب دقة كرونومتر كوارتز.

وفي الوقت نفسه ، إذا تم استخدام لحل هذه المشكلة نظام التوقيت العالمي، التي تتكون من ساعات أولية وعدد كبير من الساعات الثانوية المرتبطة بها ، يجب أن تكون الساعات الأولية فقط ذات دقة عالية. وبالتالي ، حتى مع زيادة تكاليف الساعات الأولية ، وبالتالي انخفاض تكاليف الساعات الثانوية ، فمن الممكن ضمان دقة جيدة في النظام بأكمله بتكلفة إجمالية منخفضة نسبيًا.

بالطبع ، في هذه الحالة ، من الضروري التأكد من أن الساعة الثانوية نفسها لا تسبب أخطاء. الساعات الثانوية الموصوفة سابقًا ذات عجلة السقاطة والدقارة ، حيث تتحرك اليد مرة واحدة في الدقيقة على إشارة ، وأحيانًا تكون معطلة. علاوة على ذلك ، بمرور الوقت ، يتراكم الخطأ في قراءاتهم. في الساعات الثانوية الحديثة ، يتم استخدام أنواع مختلفة من التحقق من القراءات وتصحيحها. يتم توفير دقة أكبر من خلال الساعات الثانوية ، التي تستخدم تيارًا متناوبًا للتردد الصناعي (50 هرتز) ، يتم تثبيت تردده بدقة. الجزء الرئيسي من هذه الساعة هو محرك كهربائي متزامن مدفوع بالتيار المتردد. وبالتالي ، في هذه الساعة ، يكون التيار المتردد بحد ذاته إشارة زمنية متصلة بفترة تكرار تبلغ 0.02 ثانية.

حاليًا ، تم إنشاء التزامن العالمي للساعات الذرية (WOSAC). تقع الساعة الأساسية الرئيسية لهذا النظام في روما ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وتتكون من ثلاث كرونات ذرية (ساعات سيزيوم ذرية) ، يتم حساب متوسط ​​قراءاتها. وبالتالي ، دقة التوقيت مضمونة ، تساوي (1-3) * 10 -11. ترتبط هذه الساعة الأساسية بشبكة عالمية من الساعات الثانوية.

أظهر الاختبار أنه عند إرسال إشارات زمنية دقيقة عبر WOZAK من ولاية نيويورك (الولايات المتحدة الأمريكية) إلى جزيرة أواهو (هاواي) ، أي ما يقرب من 30000 كيلومتر ، تمت محاذاة قراءات الوقت بدقة تبلغ 3 ميكروثانية.

تتيح الدقة العالية لتخزين ونقل الطوابع الزمنية ، التي تم تحقيقها اليوم ، إمكانية حل المشكلات المعقدة والجديدة للملاحة الفضائية بعيدة المدى ، وكذلك ، على الرغم من كونها قديمة ، ولكنها لا تزال مهمة ومثيرة للاهتمام حول حركة قشرة الأرض .

إلى أين تبحر القارات؟

الآن يمكننا العودة إلى مشكلة حركة القارات الموضحة في الفصل السابق. هذا أكثر إثارة للاهتمام لأنه في نصف القرن الذي انقضى منذ ظهور أعمال فيجنر حتى عصرنا ، لم يهدأ النقاش العلمي حول هذه الأفكار بعد. على سبيل المثال ، كتب دبليو مونك وج. ماكدونالد في عام 1960: "بعض بيانات فيجنر لا يمكن إنكارها ، لكن معظم حججه تستند بالكامل إلى افتراضات عشوائية". علاوة على ذلك: "حدثت تحولات كبيرة في القارات قبل اختراع التلغراف ، نوبات متوسطة - قبل اختراع الراديو ، وبعد ذلك عمليًا لم تُلاحظ أي تحولات."

هذه الملاحظات اللاذعة لا أساس لها ، على الأقل في الجزء الأول منها. في الواقع ، تم إجراء القياسات الطولية التي قام بها Wegeper ومعاونوه في وقت واحد في بعثاتهم إلى جرينلاند (التي توفي فيجنر بشكل مأساوي في إحداها) بدقة غير كافية للتوصل إلى حل صارم للمهمة المطروحة. هذا ما لاحظه معاصروه.

يعد بي إن كروبوتكين أحد أكثر المؤيدين اقتناعًا بنظرية حركة القارات في نسختها الحديثة. في عام 1962 ، كتب: "تشير البيانات المغنطيسية القديمة والجيولوجية إلى أنه خلال حقبة الدهر الوسيط وحقبة الحياة الحديثة ، كانت الفكرة السائدة لحركة قشرة الأرض هي تجزئة قارتين قديمتين - لوراسيا وجندوانا وانتشار أجزائها نحو المحيط الهادئونذكر أن لوراسيا غطت أمريكا الشمالية وغرينلاند وأوروبا والنصف الشمالي بأكمله من آسيا ، وجندوانا - القارات الجنوبية والهند. امتد محيط تيثيس من البحر الأبيض المتوسط ​​عبر جبال الألب والقوقاز وجبال الهيمالايا الى اندونيسيا.

كتب المؤلف نفسه أيضًا: "لقد تم الآن تتبع وحدة جندوانا من عصر ما قبل الكمبري إلى منتصف العصر الطباشيري ، ويبدو تجزئتها الآن وكأنها عملية طويلة بدأت في العصر الباليوزوي ووصلت إلى نطاق واسع بشكل خاص منذ منتصف العصر الطباشيري. العصر الطباشيري. لقد مرت 80 مليون سنة منذ ذلك الوقت ، وبالتالي زادت المسافة بين إفريقيا وأمريكا الجنوبية بمعدل 6 سم في السنة ، ويتم الحصول على نفس المعدل من البيانات المغنطيسية القديمة لحركة هندوستان من نصف الكرة الجنوبي إلى الشمال ". بعد إعادة بناء موقع القارات في الماضي باستخدام البيانات المغنطيسية القديمة ، توصل PN Kropotkin إلى استنتاج مفاده أنه "في هذا الوقت كانت القارات مترابطة بالفعل في مثل هذه الكتلة ، والتي تشبه الخطوط العريضة للمنصة القارية الأولية في Wegenerian."

لذا ، فإن مجموع البيانات التي تم الحصول عليها بطرق مختلفة يوضح أن الموقع الحالي للقارات ومخططاتها قد تشكلت في الماضي البعيد نتيجة لسلسلة من الأعطال والحركة الكبيرة للكتل القارية.

يتم تحديد مسألة الحركة الحديثة للقارات على أساس نتائج الدراسات الطولية التي أجريت بدقة كافية. ما يعني في هذه الحالة دقة كافية يمكن رؤيته من حقيقة أنه ، على سبيل المثال ، عند خط عرض واشنطن ، يقابل التغيير في خط الطول بمقدار واحد من عشرة آلاف من الثانية إزاحة قدرها 0.3 سم. منذ السرعة المقدرة للحركة هو حوالي 1 متر في السنة ، وخدمات الوقت الحديثة بالفعل منذ تحديد النقاط في الوقت المناسب ، وتخزين ونقل الوقت المحدد بدقة من الألف وعشرة آلاف من الثانية ، ثم للحصول على نتائج مقنعة ، يكفي لإجراء القياسات المقابلة في فاصل زمني من عدة سنوات أو عدة عشرات من السنين.

لهذا الغرض ، في عام 1926 ، تم إنشاء شبكة من 32 نقطة مراقبة وأجريت دراسات فلكية طولية. في عام 1933 ، تم إجراء دراسات فلكية طولية متكررة ، وتم بالفعل تضمين 71 مرصدًا في العمل. هذه القياسات ، التي تم إجراؤها على مستوى حديث جيد ، وإن لم تكن لفترة زمنية طويلة جدًا (7 سنوات) ، أظهرت ، على وجه الخصوص ، أن أمريكا لا تبتعد عن أوروبا بمقدار متر واحد سنويًا ، كما كان يعتقد فيجنر ، ولكنها تقترب بسرعة 60 سم في السنة تقريبًا.

وهكذا ، بمساعدة القياسات الطولية الدقيقة للغاية ، تم تأكيد وجود الحركة الحديثة للصخور القارية الكبيرة. علاوة على ذلك ، كان من الممكن معرفة أن الأجزاء الفردية من هذه الكتل القارية لها حركات مختلفة قليلاً.

يجب أن تكون كل ملاحظة فلكية مصحوبة ببيانات عن النقطة في وقت تنفيذها. يمكن أن تكون دقة اللحظة في الزمن مختلفة ، اعتمادًا على متطلبات وخصائص الظاهرة المرصودة. لذلك ، على سبيل المثال ، في الملاحظات العادية للنيازك والنجوم المتغيرة ، يكفي معرفة اللحظة بدقة تصل إلى دقيقة واحدة. تتطلب عمليات رصد الكسوف الشمسي ، وتغطية القمر للنجوم ، ولا سيما مراقبة حركة الأقمار الصناعية للأرض ، تحديد اللحظات بدقة لا تقل عن عُشر ثانية. الملاحظات الفلكية الدقيقة للدوران النهاري للكرة السماوية تجبرنا على استخدام طرق خاصة لتسجيل لحظات الوقت بدقة 0.01 وحتى 0.005 ثانية!

لذلك ، تتمثل إحدى المهام الرئيسية لعلم الفلك العملي في الحصول على وقت دقيق من الملاحظات وتخزينه وإيصال بيانات الوقت إلى المستهلكين.

للحفاظ على الوقت ، يمتلك علماء الفلك ساعات دقيقة للغاية ، يتم فحصها بانتظام ، وتحديد لحظات ذروة النجوم بمساعدة أدوات خاصة. أتاح لهم إرسال إشارات زمنية دقيقة عن طريق الراديو تنظيم خدمة زمنية عالمية ، أي ربط جميع المراصد المشاركة في عمليات المراقبة من هذا النوع في نظام واحد.

تشمل مسؤولية خدمات الوقت ، بالإضافة إلى بث إشارات زمنية دقيقة ، أيضًا إرسال إشارات مبسطة ، معروفة جيدًا لجميع مستمعي الراديو. هذه ست إشارات قصيرة ، "نقاط" ، والتي يتم تقديمها قبل بداية الساعة الجديدة. لحظة آخر "نقطة" بدقة مائة من الثانية تتزامن مع بداية ساعة جديدة. ينصح المتحمسون لعلم الفلك باستخدام هذه الإشارات للتحقق من ساعته. عند التحقق من الساعة ، لا ينبغي أن نترجمها ، لأنني في هذه الحالة أفسد الآلية ، ويجب على الفلكي أن يعتني بساعته ، لأن هذه إحدى أدواته الرئيسية. يجب عليه تحديد "تصحيح الساعة" - الفرق بين الوقت الدقيق وقراءاتهم. يجب تحديد هذه التصحيحات بشكل منهجي وتسجيلها في يوميات المراقب ؛ ستسمح دراستهم الإضافية بتحديد مسار الساعة ودراستها جيدًا.

من المستحسن بالطبع أن يكون لديك أفضل ساعة ممكنة تحت تصرفك. ما الذي يجب أن يفهمه مصطلح "مراقبة جيدة"؟

من الضروري أن يحافظوا على حركتهم بأكبر قدر ممكن من الدقة. لنقارن مثالين لساعات الجيب العادية:

تعني العلامة الإيجابية للتصحيح أنه من أجل الحصول على الوقت المحدد ، من الضروري إضافة تصحيح لقراءة الساعة.

في نصفين من اللوحة ، توجد سجلات لتصحيحات الساعة. بطرح التصحيح العلوي من التصحيح السفلي والقسمة على عدد الأيام التي مرت بين التعريفات ، نحصل على المعدل اليومي للساعة. يتم عرض بيانات التقدم في نفس الجدول.

لماذا نطلق على بعض الساعات اسمًا سيئًا والبعض الآخر جيدًا؟ في الساعات الأولى يكون التصحيح قريبًا من الصفر ، لكن مسارها يتغير بشكل غير منتظم. بالنسبة إلى الأخير ، يكون التصحيح كبيرًا ، لكن الدورة موحدة. الساعات الأولى مناسبة لمثل هذه الملاحظات التي لا تتطلب طابعًا زمنيًا أكثر دقة من دقيقة. من المستحيل استيفاء قراءاتهم ، لكن يجب فحصها عدة مرات في الليلة.

الثانية ، "المراقبة الجيدة" ، مناسبة لعمل ملاحظات أكثر تعقيدًا. بالطبع ، من المفيد التحقق منها في كثير من الأحيان ، ولكن يمكنك إقحام قراءاتها للحظات المتوسطة. دعنا نظهر هذا بمثال. لنفترض أن الملاحظة تمت يوم 5 نوفمبر عند 23 ساعة و 32 ساعة و 46 ثانية. حسب ساعتنا. فحص الساعة ، الذي تم إجراؤه في الساعة 17:00 يوم 4 نوفمبر ، أعطى تعديلاً +2 م .15 ثانية. المعدل اليومي ، كما يتضح من الجدول ، هو + 5.7 ثانية. مر يوم واحد و 6.5 ساعة أو 1.27 يومًا من الساعة 17:00 يوم 4 نوفمبر إلى لحظة المراقبة. بضرب هذا الرقم في المعدل اليومي ، نحصل على +7.2 ثانية. لذلك ، فإن تصحيح الساعة في وقت المراقبة لم يكن مساويًا لـ 2 م 15 ث ، ولكن +2 م 22 ث. نضيفه إلى لحظة المراقبة. لذلك ، تمت الملاحظة في 5 نوفمبر عند 23 ساعة و 35 ساعة و 8 ثوانٍ.

إن تحديد الوقت الدقيق وتخزينه ونقله عبر الراديو إلى جميع السكان هي مهمة خدمة الوقت الدقيقة الموجودة في العديد من البلدان.

يستقبل الملاحون في الأسطول البحري والجوي إشارات زمنية دقيقة عن طريق الراديو ، والعديد من المنظمات العلمية والصناعية التي تحتاج إلى معرفة الوقت بالضبط. معرفة الوقت الدقيق ضروري ، على وجه الخصوص ، لتحديد الموقع الجغرافي

خطوط الطول الخاصة بهم في نقاط مختلفة على سطح الأرض.

عد الوقت. تحديد خط الطول الجغرافي. التقويم

من مسار الجغرافيا الطبيعية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، أنت تعرف مفاهيم العد المحلي والمنطقة ووقت الأمومة ، وأيضًا أن الاختلاف في خطوط الطول الجغرافية لنقطتين يتم تحديده من خلال الاختلاف في التوقيت المحلي لهذه النقاط. يتم حل هذه المشكلة بالطرق الفلكية باستخدام ملاحظات النجوم. بناءً على تحديد الإحداثيات الدقيقة للنقاط الفردية ، يتم تعيين سطح الأرض.

منذ العصور القديمة ، استخدم الناس مدة الشهر القمري أو السنة الشمسية لحساب فترات زمنية كبيرة ، أي مدة ثورة الشمس على طول مسير الشمس. تحدد السنة وتيرة التغيرات الموسمية. السنة الشمسية تدوم 365 يوم شمسي 5 ساعات و 48 دقيقة و 46 ثانية. إنه غير متناسب عمليًا مع الأيام وطول الشهر القمري - تتغير فترة المرحلة القمرية (حوالي 29.5 يومًا). هذه هي صعوبة إنشاء تقويم بسيط ومريح. على مدى قرون من تاريخ البشرية ، تم إنشاء واستخدام العديد من أنظمة التقويم المختلفة. لكن يمكن تقسيمها جميعًا إلى ثلاثة أنواع: الشمس والقمر والقمر. عادة ما يستخدم الرعاة الجنوبيون الأشهر القمرية. احتوت السنة المكونة من 12 شهرًا قمريًا على 355 يومًا شمسيًا. لتنسيق حساب الوقت وفقًا للقمر والشمس ، كان من الضروري تعيين 12 أو 13 شهرًا في السنة وإدخال أيام إضافية في السنة. كان التقويم الشمسي أبسط وأكثر ملاءمة ، والذي استخدم في مصر القديمة. حاليًا ، في معظم دول العالم ، يتم اعتماد التقويم الشمسي أيضًا ، ولكن من جهاز أكثر كمالًا ، يسمى التقويم الغريغوري ، والذي تمت مناقشته بمزيد من التفصيل.

عند تجميع التقويم ، من الضروري مراعاة أن يكون طول السنة التقويمية أقرب ما يمكن إلى مدة ثورة الشمس على طول مسير الشمس وأن السنة التقويمية يجب أن تحتوي على عدد صحيح من الأيام الشمسية ، منذ ذلك الحين من غير المناسب بدء العام في أوقات مختلفة من اليوم.

تم استيفاء هذه الشروط من خلال التقويم الذي وضعه عالم الفلك السكندري Sozigenes وتم تقديمه في 46 قبل الميلاد. في روما بواسطة يوليوس قيصر. بعد ذلك ، كما تعلم ، من مسار الجغرافيا الطبيعية ، حصل على اسم جوليان أو النمط القديم. في هذا التقويم ، تُحسب السنوات ثلاث مرات متتالية لمدة 365 يومًا وتسمى بسيطة ، والسنة التي تليها هي 366 يومًا. يطلق عليه سنة كبيسة. السنوات الكبيسة في التقويم اليولياني هي تلك السنوات التي يمكن القسمة على أرقامها بالتساوي على 4.

متوسط ​​طول السنة وفقًا لهذا التقويم هو 365 يومًا و 6 ساعات ، أي إنها أطول بحوالي 11 دقيقة من الدقيقة الحقيقية. لهذا السبب ، تأخر النمط القديم عن مرور الوقت الفعلي بحوالي 3 أيام كل 400 عام.

في التقويم الغريغوري (نمط جديد) ، الذي تم تقديمه في الاتحاد السوفياتي في عام 1918 وحتى تم اعتماده في وقت سابق في معظم البلدان ، تنتهي السنوات في صفرين ، باستثناء 1600 ، 2000 ، 2400 ، إلخ. (أي تلك التي يكون فيها عدد المئات قابلاً للقسمة على 4 بدون الباقي) لا تعتبر قفزة. هذه هي الطريقة التي يتم بها تصحيح الخطأ لمدة 3 أيام ، تراكمت على 400 عام. وهكذا ، يتضح أن متوسط ​​طول العام في النمط الجديد قريب جدًا من فترة ثورة الأرض حول الشمس.

بحلول القرن العشرين. بلغ الفرق بين النمط الجديد والشكل الجولياني القديم 13 يوم. نظرًا لأنه تم تقديم النمط الجديد في بلدنا فقط في عام 1918 ، فإن ثورة أكتوبر ، التي تم الالتزام بها في عام 1917 في 25 أكتوبر (وفقًا للأسلوب القديم) ، يتم الاحتفال بها في 7 نوفمبر (وفقًا للأسلوب الجديد).

سيبقى الفرق بين الأنماط القديمة والجديدة لـ 13 يومًا في القرن الحادي والعشرين وفي القرن الثاني والعشرين. ستزداد إلى 14 يومًا.

النمط الجديد ، بالطبع ، ليس دقيقًا تمامًا ، لكن خطأ يوم واحد سيتراكم عليه فقط بعد 3300 عام.

منهجية إجراء الدرس 5
"الوقت والتقويم"

الغرض من الدرس: تكوين نظام مفاهيم القياس الفلكي العملي حول طرق وأدوات قياس وحساب وتخزين الوقت.

أهداف التعلم:
تعليم عام: تكوين المفاهيم:

القياس الفلكي العملي حول: 1) الأساليب الفلكية وأدوات القياس ووحدات القياس وعد الوقت والتخزين والتقويمات والتسلسل الزمني. 2) تحديد الإحداثيات الجغرافية (خطوط الطول) للمنطقة حسب الملاحظات الفلكية.

حول الظواهر الكونية: ثورة الأرض حول الشمس ، وثورة القمر حول الأرض ، ودوران الأرض حول محورها وعواقبها - الظواهر السماوية: شروق الشمس ، وغروبها ، والحركة المرئية اليومية والسنوية ، وأوجها النجوم (الشمس والقمر والنجوم) ، التغيير في أطوار القمر ...

التربوي: تكوين نظرة علمية للعالم والتعليم الإلحادي في سياق التعرف على تاريخ المعرفة البشرية ، مع الأنواع الرئيسية للتقويمات وأنظمة التسلسل الزمني ؛ فضح الخرافات المرتبطة بمفهوم "السنة الكبيسة" وترجمة تواريخ التقويمين اليولياني والميلادي ؛ الفنون التطبيقية والتعليم العمالي في عرض المواد حول أجهزة قياس وتخزين الوقت (الساعات) والتقويمات وأنظمة التسلسل الزمني وحول الطرق العملية لتطبيق المعرفة الفلكية.

التطوير: تكوين المهارات: لحل مشاكل حساب وقت وتواريخ التسلسل الزمني ونقل الوقت من نظام تخزين وحساب إلى آخر ؛ أداء تمارين على تطبيق الصيغ الأساسية للقياس الفلكي العملي ؛ استخدام خريطة متحركة للسماء المرصعة بالنجوم وكتب مرجعية وتقويم فلكي لتحديد موقع وشروط رؤية الأجرام السماوية ومسار الظواهر السماوية ؛ تحديد الإحداثيات الجغرافية (خطوط الطول) للمنطقة حسب الملاحظات الفلكية.

يجب على الطلاب أعرف:

1) أسباب الظواهر السماوية المرصودة يوميًا الناتجة عن دوران القمر حول الأرض (التغيير في مراحل القمر ، الحركة الظاهرة للقمر على طول الكرة السماوية) ؛
2) ربط مدة الظواهر الكونية والسماوية الفردية بوحدات وطرق قياس وحساب وتخزين الوقت والتقويمات ؛
3) الوحدات الزمنية: التقويم الفلكي الثاني ؛ اليوم (نجمي ، حقيقي ومتوسط ​​للطاقة الشمسية) ؛ أسبوع؛ شهر (سينودي وفلكي) ؛ عام (نجمي واستوائي) ؛
4) الصيغ التي تعبر عن العلاقة بين الأوقات: العالم ، الأمومة ، المحلي ، الصيف ؛
5) أدوات وطرق قياس الوقت: الأنواع الرئيسية للساعات (الشمسية ، المائية ، النار ، الميكانيكية ، الكوارتز ، الإلكترونية) وقواعد استخدامها لقياس وتخزين الوقت ؛
6) الأنواع الرئيسية للتقويمات: القمري ، القمري ، الشمسي (جوليان وغريغوري) وأساس التسلسل الزمني ؛
7) المفاهيم الأساسية للقياس الفلكي العملي: مبادئ تحديد التوقيت والإحداثيات الجغرافية للمنطقة حسب الملاحظات الفلكية.
8) القيم الفلكية: الإحداثيات الجغرافية للبلد الأم. الوحدات الزمنية: الثانية ephemeroid ؛ اليوم (نجمي ومتوسط ​​الطاقة الشمسية) ؛ شهر (سينودي وفلكي) ؛ السنة (الاستوائية) وطول السنة في الأنواع الرئيسية للتقويمات (القمري ، القمري ، اليولياني الشمسي والغريغوري) ؛ أرقام المنطقة الزمنية لموسكو وبلدة مسقط.

يجب على الطلاب يكون قادرا على:

1) استخدم خطة معممة لدراسة الظواهر الكونية والسماوية.
2) التنقل في التضاريس بواسطة القمر.
3) حل المشكلات المتعلقة بتحويل الوحدات الزمنية من نظام عد إلى آخر وفقًا للصيغ التي تعبر عن العلاقة: أ) بين التوقيت الشمسي الفلكي والمتوسط ​​؛ ب) التوقيت العالمي والتوقيت المحلي والتوقيت الصيفي وباستخدام خريطة المناطق الزمنية ؛ ج) بين أنظمة التسلسل الزمني المختلفة.
4) حل المهام لتحديد الإحداثيات الجغرافية لمكان ووقت المراقبة.

المساعدات البصرية والعروض التوضيحية:

شذرات من فيلم "تطبيقات عملية في علم الفلك".

شظايا من أفلام "الحركة المرئية للأجرام السماوية" ؛ "تطوير الأفكار حول الكون" ؛ "كيف دحض علم الفلك الأفكار الدينية للكون."

الأجهزة والأدوات: الكرة الأرضية الجغرافية ؛ خريطة المنطقة الزمنية عقرب ومزولة استوائية ، ساعة رملية ، ساعة مائية (بمقياس موحد وغير منتظم) ؛ شمعة متدرجة كنموذج لساعة النار والساعات الميكانيكية والكوارتز والإلكترونية.

الرسومات والرسوم البيانية والصور: التغييرات في أطوار القمر والبنية الداخلية ومبدأ تشغيل الساعات الميكانيكية (البندول والربيع) والكوارتز والساعات الإلكترونية ، مقياس الوقت الذري.

مهمة المنزل:

1. لدراسة مادة الكتب المدرسية:
بكالوريوس فورونتسوف فيليامينوفا: §§ 6 (1) ، 7.
إي. ليفيتان: § 6 ؛ المهام 1 و 4 و 7
أ. زاسوفا ، إي. كونونوفيتش: §§ 4 (1) ؛ 6 ؛ التمرين 6.6 (2.3)

2. أكمل المهام من مجموعة المشاكل Vorontsov-Velyaminov BA. : 113 ؛ 115 ؛ 124 ؛ 125.

خطة الدرس

خطوات الدرس		طرق العرض	الوقت دقيقة
	اختبار المعرفة وتحديثها	أمامي استطلاع ، محادثة
	تكوين مفاهيم الوقت ووحدات القياس وعد الوقت ، بناءً على مدة الظواهر الكونية ، والعلاقة بين "الأوقات" المختلفة والمناطق الزمنية	محاضرة	7-10
	معرفة الطلاب بطرق تحديد خط الطول الجغرافي لموقع ما من الملاحظات الفلكية	محادثة ، محاضرة	10-12
	تشكيل مفاهيم حول أدوات قياس وعد وتخزين الوقت - الساعات وحول المعيار الذري للوقت	محاضرة	7-10
	تكوين مفاهيم حول الأنواع الرئيسية للتقويمات وأنظمة التسلسل الزمني	محاضرة محادثة	7-10
	حل المشاكل	العمل على السبورة ، حل مستقل للمشكلات في دفتر ملاحظات
	تلخيص المادة المغطاة ، تلخيص الدرس ، الواجب المنزلي

طريقة عرض المادة

في بداية الدرس ، يجب اختبار المعرفة المكتسبة في الدروس الثلاثة السابقة ، وتحديث المواد المخصصة للدراسة بالأسئلة والمهام أثناء الاستبيان الأمامي والمحادثة مع الطلاب. يقوم بعض الطلاب بأداء مهام مبرمجة وحل المشكلات المرتبطة باستخدام خريطة متحركة للسماء المرصعة بالنجوم (على غرار المهام 1-3).

عدد من الأسئلة حول أسباب الظواهر السماوية ، والخطوط الرئيسية ونقاط الكرة السماوية ، والأبراج ، وظروف رؤية النجوم ، إلخ. يتزامن مع الأسئلة المطروحة في بداية الدروس السابقة. يتم استكمالها بأسئلة:

1. تحديد مفهومي "اللمعان" و "الحجم". ماذا تعرف عن مقياس الحجم؟ ما الذي يحدد تألق النجوم؟ اكتب صيغة بوجسون على السبورة.

2. ماذا تعرف عن الأفقي إحداثيات سماوية؟ ما هو استخدامه؟ ما هي الطائرات والخطوط الرئيسية في هذا النظام؟ ما هو ارتفاع النجم؟ المسافة ذروتها من النجم؟ سمت النجم؟ ما هي مزايا وعيوب نظام الإحداثيات السماوية هذا؟

3. ماذا تعرف عن النظام الاستوائي الأول للإحداثيات السماوية؟ ما هو استخدامه؟ ما هي الطائرات والخطوط الرئيسية في هذا النظام؟ ما هو: انحراف النجم؟ المسافة القطبية؟ زاوية ساعة الشمس؟ ما هي مزايا وعيوب نظام الإحداثيات السماوية هذا؟

4. ماذا تعرف عن نظام الإحداثيات السماوية الاستوائية II؟ ما هو استخدامه؟ ما هي الطائرات والخطوط الرئيسية في هذا النظام؟ ما هو الصعود الصحيح للنجم؟ ما هي مزايا وعيوب نظام الإحداثيات السماوية هذا؟

1) كيف تتنقل عبر التضاريس بواسطة الشمس؟ بواسطة النجم القطبي؟
2) كيفية تحديد خط العرض الجغرافي للمنطقة من الملاحظات الفلكية؟

المهام القابلة للبرمجة المقابلة:

1) تجميع المشاكل بواسطة G.P. Subbotin ، المهام NN 46-47 ؛ 54-56 ؛ 71-72.
2) مجموعة من المشاكل من قبل E.P. معطلة ، المهام NN 4-1 ؛ 5-1 ؛ 5-6 ؛ 5-7.
3) Straut E.K. : أوراق الاختبار NN 1-2 موضوعات "الأسس العملية لعلم الفلك" (تم تحويلها إلى أسس قابلة للبرمجة نتيجة عمل المعلم).

في المرحلة الأولى من الدرس ، في شكل محاضرة ، يتم تكوين مفاهيم حول الوقت ووحدات القياس وعد الوقت ، بناءً على مدة الظواهر الكونية (دوران الأرض حول محورها ، الدوران للقمر حول الأرض ودوران القمر حول الشمس) ، العلاقة بين "الأوقات" المختلفة وأحزمة الساعة. نحن نعتبر أنه من الضروري إعطاء الطلاب المفهوم العامعن الزمن الفلكي.

تحتاج إلى الاهتمام بالطلاب:

1. يعتمد طول اليوم والسنة على الإطار المرجعي الذي يتم فيه اعتبار حركة الأرض (سواء كانت مرتبطة بالنجوم الثابتة ، أو الشمس ، أو ما إلى ذلك). ينعكس اختيار النظام المرجعي في اسم الوحدة الزمنية.

2. ترتبط مدة الوحدات الزمنية بظروف الرؤية (الذروة) للأجرام السماوية.

3. يرجع إدخال مقياس الزمن الذري في العلم إلى تفاوت دوران الأرض ، والذي تم اكتشافه مع زيادة دقة الساعات.

4. يرجع إدخال التوقيت القياسي إلى الحاجة إلى تنسيق الأنشطة الاقتصادية في الإقليم المحدد بحدود المناطق الزمنية. من الأخطاء المنزلية الشائعة تحديد التوقيت المحلي بالتوقيت الصيفي.

1 مرة. وحدات القياس وحساب الوقت

الوقت هو الكمية المادية الرئيسية التي تميز التغيير المتتالي للظواهر وحالات المادة ، مدة وجودها.

تاريخيًا ، يتم تحديد جميع الوحدات الزمنية الأساسية والمشتقة على أساس الملاحظات الفلكية لمسار الظواهر السماوية الناتجة عن: دوران الأرض حول محورها ، ودوران القمر حول الأرض ، ودوران الأرض حولها. الشمس. لقياس وحساب الوقت في القياس الفلكي ، يتم استخدام أنظمة مرجعية مختلفة مرتبطة ببعض الأجرام السماوية أو نقاط معينة من الكرة السماوية. الأكثر انتشارًا هي:

1. "مليء بالنجوم"الوقت المرتبط بحركة النجوم في الكرة السماوية. يُقاس بزاوية الساعة للاعتدال الربيعي: S = t ^؛ t = S - a

2. "شمسي"الوقت المرتبط بـ: الحركة الظاهرة لمركز قرص الشمس على طول مسير الشمس (الوقت الشمسي الحقيقي) أو حركة" الشمس الوسطى "- نقطة وهمية تتحرك بشكل موحد على طول خط الاستواء السماوي لنفس الفترة الزمنية كالشمس الحقيقية (يعني التوقيت الشمسي).

مع إدخال مقياس الوقت الذري ونظام SI الدولي في عام 1967 ، يتم استخدام الثانية الذرية في الفيزياء.

الثانية هي كمية مادية ، تساوي عدديًا 9192631770 فترات إشعاع تقابل الانتقال بين مستويات فائقة الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم -133.

جميع "الأوقات" المذكورة أعلاه تتوافق مع بعضها البعض من خلال حسابات خاصة. يتم استخدام متوسط ​​الوقت الشمسي في الحياة اليومية.

تحديد الوقت الدقيق ، وتخزينه ونقله عن طريق الراديو يشكل عمل خدمة الوقت ، الموجودة في جميع البلدان المتقدمة في العالم ، بما في ذلك روسيا.

الوحدة الرئيسية للتوقيت الشمسي الفلكي والصحيح والمتوسط ​​هي اليوم. نحصل على الفلكي ، المتوسط ​​الشمسي والثواني الأخرى بقسمة اليوم المقابل على 86400 (24 ساعة 60 م 60 ث).

أصبحت Day أول وحدة زمنية منذ أكثر من 50000 عام.

اليوم هو فترة زمنية تحدث فيها الأرض ثورة كاملة حول محورها بالنسبة لأي معلم.

اليوم الفلكي - تُعرَّف فترة دوران الأرض حول محورها بالنسبة إلى النجوم الثابتة بأنها الفترة الزمنية بين قمتين متتاليتين من الذروة العليا للاعتدال الربيعي.

اليوم الشمسي الحقيقي - فترة دوران الأرض حول محورها بالنسبة إلى مركز قرص الشمس ، وتُعرَّف على أنها الفترة الزمنية بين ذروتين متتاليتين بنفس الاسم لمركز قرص الشمس.

نظرًا لحقيقة أن مسير الشمس يميل إلى خط الاستواء السماوي بزاوية 23 درجة 26 درجة مئوية ، وأن الأرض تدور حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل (ممدود قليلاً) ، فإن سرعة حركة الشمس الظاهرة في الكرة السماوية ، لذلك ، فإن مدة الأيام الشمسية الحقيقية ستتغير باستمرار على مدار العام: الأسرع بالقرب من نقاط الاعتدال (مارس ، سبتمبر) ، والأبطأ بالقرب من نقاط الانقلاب (يونيو ، يناير).

لتبسيط حسابات الوقت في علم الفلك ، تم تقديم مفهوم متوسط ​​اليوم الشمسي - فترة دوران الأرض حول محورها بالنسبة إلى "متوسط ​​الشمس".

يُعرَّف متوسط ​​اليوم الشمسي بأنه الفترة الزمنية بين ذروتين متجانستين متتاليتين لـ "متوسط ​​الشمس".

متوسط ​​اليوم الشمسي هو 3 أمتار أقصر بـ 55009 ثانية من اليوم الفلكي.

24 ساعة 00 m 00 s الزمن الفلكي يساوي 23 ساعة و 56 مترًا متوسط ​​الوقت الشمسي 4.09 ثانية.

من أجل تحديد الحسابات النظرية ، التقويم الفلكي (جدولي)ثانية تساوي متوسط ​​الثانية الشمسية في 0 يناير 1900 عند الساعة 12 من الوقت الحالي ، ولا علاقة لها بدوران الأرض. منذ حوالي 35000 عام ، لاحظ الناس تغيرًا دوريًا في مظهر القمر - التغيير في مراحل القمر. مرحلة Fجرم سماوي (قمر ، كوكب ، إلخ) يتحدد بنسبة أكبر عرض للجزء المضيء من القرص د ¢لقطرها د:. خط فاصليفصل بين الأجزاء المظلمة والفاتحة من القرص المضيء.

أرز. 32. تغير مراحل القمر

يتحرك القمر حول الأرض في نفس الاتجاه الذي تدور فيه الأرض حول محورها: من الغرب إلى الشرق. انعكاس هذه الحركة هو الحركة الظاهرة للقمر على خلفية النجوم باتجاه دوران السماء. يتحول القمر إلى الشرق كل يوم بمقدار 13 درجة بالنسبة للنجوم ويكمل دائرة كاملة في 27.3 يومًا. لذلك تم إنشاء المقياس الثاني للوقت بعد اليوم - شهر(الشكل 32).

فلكي (نجمي) الشهر القمري- الفترة الزمنية التي يحدث خلالها القمر ثورة واحدة كاملة حول الأرض بالنسبة للنجوم الثابتة. يساوي 27 d 07 h 43 m 11.47 s.

الشهر القمري (التقويمي) السينودي هو فترة زمنية بين مرحلتين متتاليتين من نفس الاسم (عادة أقمار جديدة) للقمر. يساوي 29 d 12 h 44 m 2.78 s.

أرز. 33. طرق الاستهداف التضاريس على سطح القمر

إن مجمل ظاهرة الحركة الظاهرية للقمر على خلفية النجوم والتغير في أطوار القمر تجعل من الممكن الإبحار بالقمر على الأرض (الشكل 33). يظهر القمر على شكل هلال ضيق في الغرب ويختفي في أشعة الفجر بنفس الهلال الضيق في الشرق. دعونا نربط عقليًا خطًا مستقيمًا بالهلال القمري على اليسار. يمكننا أن نقرأ في السماء إما الحرف "P" - "النمو" ، "قرون" الشهر تتحول إلى اليسار - الشهر مرئي في الغرب ؛ أو الحرف "C" - "الشيخوخة" ، "قرون" الشهر تتحول إلى اليمين - الشهر مرئي في الشرق. عند اكتمال القمر ، يكون القمر مرئيًا في الجنوب عند منتصف الليل.

نتيجة ملاحظة التغيير في موضع الشمس فوق الأفق لعدة أشهر ، ظهر مقياس ثالث للوقت - عام.

السنة هي فترة زمنية تحدث فيها الأرض ثورة كاملة حول الشمس بالنسبة لأي معلم (نقطة).

السنة الفلكية هي فترة فلكية (نجمية) لثورة الأرض حول الشمس ، تساوي 365.256320 ... متوسط ​​الأيام الشمسية.

عام غير طبيعي - الفترة الزمنية بين مقطعين متتاليين من متوسط ​​الشمس عبر نقطة مدارها (عادةً ، الحضيض الشمسي) ، تساوي 365.259641 ... متوسط ​​الأيام الشمسية.

السنة الاستوائية هي فترة زمنية بين مقطعين متتاليين من متوسط ​​الشمس خلال الاعتدال الربيعي ، يساوي 365.2422 ... متوسط ​​الأيام الشمسية أو 365 يومًا و 05 ساعة و 48 مترًا و 46.1 ثانية.

يُعرَّف التوقيت العالمي المنسق (UTC) على أنه التوقيت الشمسي المتوسط ​​المحلي عند خط الزوال الرئيسي (غرينتش).

ينقسم سطح الأرض إلى 24 منطقة تحدها خطوط الطول - المناطق الزمنية... تقع المنطقة الزمنية الصفرية بشكل متماثل حول خط الزوال صفر (غرينتش). الأحزمة مرقمة من 0 إلى 23 من الغرب إلى الشرق. تتماشى الحدود الحقيقية للأحزمة مع الحدود الإدارية للمقاطعات أو المناطق أو الولايات. خطوط الطول المركزية للمناطق الزمنية هي بالضبط 15 درجة (1 ساعة) عن بعضها البعض ، لذلك ، عند الانتقال من منطقة زمنية إلى أخرى ، يتغير الوقت بعدد صحيح من الساعات ، لكن عدد الدقائق والثواني لا يتغير. يبدأ يوم التقويم الجديد (والعام الجديد) في سطور التاريخ(خط الحدود) ، ويمر بشكل رئيسي على طول خط الطول 180 درجة شرقا بالقرب من الحدود الشمالية الشرقية الاتحاد الروسي... غرب خط التاريخ ، يكون يوم الشهر دائمًا أكثر من يوم شرقه. عندما يتم عبور هذا الخط من الغرب إلى الشرق ، يقل رقم التقويم بمقدار واحد ، وعندما يتم عبور الخط من الشرق إلى الغرب ، يزداد رقم التقويم بمقدار واحد ، مما يلغي الخطأ في حساب الوقت عند السفر حول العالم ونقل الأشخاص من الشرق إلى النصف الغربي من الكرة الأرضية.

يتم تحديد وقت المنطقة من خلال الصيغة:
تي ن = تي 0 + ن ، أين تي 0 - التوقيت العالمي ن- رقم المنطقة الزمنية.

التوقيت الصيفي - التوقيت القياسي ، تم تغييره بعدد صحيح من الساعات بمرسوم حكومي. بالنسبة لروسيا ، فهي تساوي الخصر ، بالإضافة إلى ساعة واحدة.

توقيت موسكو - التوقيت القياسي للمنطقة الزمنية الثانية (زائد ساعة واحدة):
Tm = T 0 + 3 (ساعات).

التوقيت الصيفي - التوقيت الصيفي ، تم تغييره بالإضافة إلى ساعة واحدة بأمر حكومي لفترة الصيف من أجل توفير الطاقة.

بسبب دوران الأرض ، فإن الفرق بين لحظات بداية نصف يوم أو ذروة النجوم ذات الإحداثيات الاستوائية المعروفة عند نقطتين يساوي الفرق في خطوط الطول الجغرافية للنقاط ، مما يجعل من الممكن تحديد خط الطول لنقطة معينة من الملاحظات الفلكية للشمس والنجوم الأخرى ، وعلى العكس ، التوقيت المحلي في أي نقطة بخط طول معروف ...

يقاس خط الطول الجغرافي للمنطقة شرق خط الطول "صفر" (غرينتش) وهو مساوٍ عدديًا للفاصل الزمني بين ذروات نفس النجم على خط الطول غرينتش وعند نقطة المراقبة: حيث س- الوقت الفلكي في نقطة مع خط عرض جغرافي معين ، س 0 - الوقت الفلكي عند خط الطول الرئيسي. معبرا عنها بالدرجات أو الساعات والدقائق والثواني.

لتحديد خط الطول الجغرافي للمنطقة ، من الضروري تحديد لحظة ذروة نجم (عادة الشمس) بإحداثيات خطية معروفة. من خلال ترجمة وقت المراقبة بمساعدة الجداول الخاصة أو الآلة الحاسبة من متوسط ​​الطاقة الشمسية إلى النجوم ومعرفة وقت ذروة هذا النجم على خط الطول غرينتش من الكتاب المرجعي ، يمكننا بسهولة تحديد خط طول المنطقة. الصعوبة الوحيدة في الحساب هي الترجمة الدقيقة لوحدات الوقت من نظام إلى آخر. لا يمكن "مشاهدة" لحظة الذروة: يكفي تحديد ارتفاع (مسافة ذروة) النجم في أي لحظة زمنية محددة بدقة ، لكن الحسابات ستكون معقدة نوعًا ما.

في المرحلة الثانية من الدرس ، يتعرف الطلاب على أجهزة قياس وتخزين وحساب الوقت - الساعات. تعمل قراءات الساعة كمرجع يمكن مقارنة الفترات الزمنية على أساسها. يجب على الطلاب الانتباه إلى حقيقة أن الحاجة إلى التحديد الدقيق للحظات والفترات الزمنية حفزت تطور علم الفلك والفيزياء: حتى منتصف القرن العشرين ، كانت الطرق الفلكية لقياس وتخزين الوقت ومعايير الوقت هي أساس خدمة التوقيت العالمي. تم التحكم في دقة الساعة من خلال الملاحظات الفلكية. في الوقت الحاضر ، أدى تطور الفيزياء إلى إنشاء طرق أكثر دقة لتحديد ومعايير الوقت ، والتي بدأ علماء الفلك استخدامها لدراسة الظواهر التي تكمن وراء الأساليب السابقة لقياس الوقت.

يتم تقديم المادة في شكل محاضرة ، مصحوبة بإيضاحات لمبدأ التشغيل والهيكل الداخلي للساعات بمختلف أنواعها.

2. أدوات لقياس وتخزين الوقت

حتى في مدينة بابل القديمة ، تم تقسيم الأيام الشمسية إلى 24 ساعة (360 درجة: 24 = 15 درجة). لاحقًا ، تم تقسيم كل ساعة على 60 دقيقة ، وكل دقيقة على 60 ثانية.

كانت أول أدوات قياس الوقت هي الساعة الشمسية. أبسط مزولة - عقرب- يمثل قطبًا رأسيًا في وسط منصة أفقية بأقسام (الشكل 34). يصف الظل من عقرب منحنى معقدًا ، اعتمادًا على ارتفاع الشمس ويتغير من يوم لآخر اعتمادًا على موضع الشمس على مسير الشمس ، كما تتغير سرعة حركة الظل. لا تتطلب الساعة الشمسية لفها ولا تتوقف وتعمل دائمًا بشكل صحيح. بإمالة المنصة بحيث يكون القطب من العقرب موجهًا إلى قطب العالم ، نحصل على ساعة شمسية استوائية ، تكون فيها سرعة الظل موحدة (الشكل 35).

أرز. 34. ساعة شمسية أفقية. الزوايا المقابلة لكل ساعة لها قيمة مختلفة ويتم حسابها باستخدام الصيغة: ، حيث a هي الزاوية بين خط منتصف النهار (إسقاط خط الزوال السماوي على السطح الأفقي) والاتجاه إلى الأرقام 6 ، 8 ، 10 ... مما يشير إلى الساعات ؛ j هو خط عرض الموقع ؛ ح - زاوية ساعة الشمس (15њ ، 30њ ، 45њ)

أرز. 35. المزولة الاستوائية. كل ساعة على القرص تقابل زاوية 15 درجة

لقياس الوقت في الليل وفي الأحوال الجوية السيئة ، تم اختراع الساعات الرملية والنار والمائية.

تتميز الساعة الرملية ببساطتها في التصميم والدقة ، لكنها مرهقة و "ينتهي بها المطاف" فقط لفترة قصيرة.

ساعة النار عبارة عن دوامة أو عصا مصنوعة من مادة قابلة للاحتراق ذات أقسام ملحوظة. في الصين القديمة ، تم إنشاء مخاليط تحترق لأشهر دون إشراف مستمر. عيوب هذه الساعات: دقة منخفضة (اعتماد معدل الاحتراق على تكوين المادة والطقس) وتعقيد التصنيع (الشكل 36).

تم استخدام الساعات المائية (clepsydras) في جميع بلدان العالم القديم (الشكل 37 أ ، ب).

ساعات ميكانيكيةمع الأوزان والعجلات تم اختراعها في القرنين الحادي عشر والحادي عشر. في روسيا ، تم تركيب أول برج ساعة ميكانيكية في موسكو الكرملين عام 1404 من قبل الراهب لازار سوربين. بندول الساعةاخترعها الفيزيائي والفلكي الهولندي H. Huygens عام 1657. تم اختراع الساعات الميكانيكية المزودة بنابض في القرن الثامن عشر. في الثلاثينيات من القرن الحالي ، تم اختراع ساعات الكوارتز. في عام 1954 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية فكرة إنشاء ساعة ذرية- "معيار الولاية الأساسي للوقت والتردد". تم تثبيتها في معهد أبحاث بالقرب من موسكو وأعطيت خطأ عشوائيًا قدره ثانية واحدة كل 500000 عام.

تم إنشاء معيار زمني أكثر دقة (بصري) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1978. خطأ قدره ثانية يحدث مرة كل 10000000 سنة!

بمساعدة هذه الأدوات الفيزيائية الحديثة والعديد من الأدوات الفيزيائية الحديثة الأخرى ، كان من الممكن بدقة عالية تحديد قيم الوحدات الأساسية والمشتقة لقياس الوقت. تم توضيح العديد من خصائص الحركة المرئية والحقيقية للأجسام الكونية ، وتم اكتشاف ظواهر كونية جديدة ، بما في ذلك التغيرات في سرعة دوران الأرض حول محورها بمقدار 0.01-1 ثانية خلال العام.

3. التقويمات. التسلسل الزمني

التقويم هو نظام أرقام مستمر لفترات طويلة من الزمن ، يعتمد على دورية الظواهر الطبيعية ، والتي تتجلى بشكل خاص في الظواهر السماوية (حركة الأجرام السماوية). يرتبط تاريخ الثقافة الإنسانية الممتد لقرون ارتباطًا وثيقًا بالتقويم.

نشأت الحاجة إلى التقويمات في مثل هذه العصور القديمة العميقة ، عندما كان الناس لا يزالون غير قادرين على القراءة والكتابة. حددت التقويمات بداية الربيع والصيف والخريف والشتاء ، وفترات ازدهار النباتات ، ونضوج الثمار ، وجمع الأعشاب الطبية ، والتغيرات في سلوك الحيوانات وحياتها ، والتغيرات في الطقس ، ووقت العمل الزراعي ، و أكثر بكثير. تجيب التقويمات على الأسئلة: "ما هو تاريخ اليوم؟" ، "أي يوم في الأسبوع؟" ، "متى وقع هذا الحدث أو ذاك؟" وتسمح لك بتنظيم وتخطيط حياة الناس وأنشطتهم الاقتصادية.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التقويمات:

1. قمري التقويم، والذي يقوم على أساس شهر قمري سينودي بمدة 29.5 متوسط ​​يوم شمسي. نشأت منذ أكثر من 30000 سنة. السنة القمرية في التقويم تحتوي على 354 (355) يومًا (11.25 يومًا أقصر من اليوم الشمسي) وتنقسم إلى 12 شهرًا من 30 (فردي) و 29 (زوجي) في كل (في التقويم الإسلامي يطلق عليهم: محرم ، سفر ، ربيع العفال ، ربيع الصانع ، جمادى العلا ، جمادى الآخرة ، رجب ، شعبان ، رمضان ، شوال ، ذو القعدة ، ذو الهجرة). بما أن الشهر الميلادي هو 0.0306 أيام أقصر من الشهر السينودي وفي 30 سنة فإن الفرق بينهما يصل إلى 11 يومًا ، في عربىالتقويم القمري في كل دورة مدتها 30 عامًا ، هناك 19 عامًا "بسيطًا" من 354 يومًا و 11 "كبيسة" من 355 يومًا (الثاني ، الخامس ، السابع ، العاشر ، 13 ، 16 ، 18 ، 21 ، 24 ، 26 ، 29 سنوات من كل دورة). اللغة التركيةالتقويم القمري أقل دقة: في دورة الثماني سنوات هناك 5 سنوات "بسيطة" و 3 "كبيسة". لم يتم تحديد موعد رأس السنة الجديدة (يتحرك ببطء من سنة إلى أخرى): على سبيل المثال ، بدأ عام 1421 من الهجرة في 6 أبريل 2000 وينتهي في 25 مارس 2001. تم اعتماد التقويم القمري كتقويم ديني ودولي في الدول الإسلامية في أفغانستان والعراق وإيران وباكستان والجمهورية العربية المتحدة وغيرها. لتخطيط الأنشطة الاقتصادية وتنظيمها ، يتم استخدام التقويمات الشمسية والقمعية بالتوازي.

2.التقويم الشمسيعلى أساس سنة استوائية. نشأت منذ أكثر من 6000 سنة. يتم اعتماده حاليًا كتقويم عالمي.

يحتوي التقويم الشمسي اليولياني "القديم" على 365.25 يومًا. طوره عالم الفلك السكندري Sozigenes وقدمه الإمبراطور يوليوس قيصر في روما القديمة عام 46 قبل الميلاد. ثم انتشر في جميع أنحاء العالم. في روسيا تم اعتماده عام 988 م. في التقويم اليولياني ، تم تحديد طول السنة بـ 365.25 يومًا ؛ ثلاث سنوات "بسيطة" بها 365 يومًا ، سنة كبيسة واحدة - 366 يومًا. هناك 12 شهرًا في السنة ، و 30 و 31 يومًا (باستثناء شهر فبراير). السنة اليوليانية متأخرة 11 دقيقة و 13.9 ثانية عن السنة الاستوائية. لمدة 1500 عام من تطبيقه ، تراكم خطأ 10 أيام.

الخامس ميلاديالتقويم الشمسي "النمط الجديد" طول العام 365 ، 242500 يوم. في عام 1582 ، تم إصلاح التقويم اليولياني ، بأمر من البابا غريغوري الثالث عشر ، وفقًا لمشروع عالم الرياضيات الإيطالي لويجي ليليو جارالي (1520-1576). تم نقل عدد الأيام قبل 10 أيام وتم الاتفاق على أن كل قرن ، غير قابل للقسمة على 4 بدون باقي: 1700 ، 1800 ، 1900 ، 2100 ، وما إلى ذلك ، لا ينبغي اعتباره قرن كبيس. هذا يصحح خطأ 3 أيام كل 400 سنة. حدث خطأ في يوم واحد لمدة 2735 سنة. تبدأ القرون والآلاف الجديدة في الأول من كانون الثاني (يناير) من العام "الأول" لهذا القرن والألفية: على سبيل المثال ، سيبدأ القرن الحادي والعشرون والألفية الثالثة من عصرنا في الأول من كانون الثاني (يناير) 2001 وفقًا للتقويم الغريغوري.

في بلادنا ، قبل الثورة ، تم استخدام التقويم اليولياني من "الطراز القديم" ، والذي كان خطأه بحلول عام 1917 هو 13 يومًا. في عام 1918 ، أدخلت الدولة التقويم الغريغوري العالمي "للأسلوب الجديد" وتم نقل جميع التواريخ قبل 13 يومًا.

تتم ترجمة التقويم اليولياني إلى التقويم الغريغوري وفقًا للصيغة: اين جيو ت يو- التواريخ حسب التقويم الغريغوري واليولياني ؛ n عدد صحيح من الأيام ، مع- عدد القرون الماضية الكاملة ، مع 1 - أقرب عدد من القرون ، مضاعف أربعة.

الأنواع الأخرى من التقويمات الشمسية هي:

التقويم الفارسي ، الذي حدد مدة السنة الاستوائية بـ 365.24242 يومًا ؛ تتضمن دورة 33 سنة 25 سنة "بسيطة" و 8 "كبيسة". أكثر دقة بكثير من الغريغوري: خطأ في 1 سنة "استمر" لمدة 4500 سنة. صممه عمر الخيام عام 1079 ؛ كانت تستخدم في أراضي بلاد فارس وعدد من الدول الأخرى حتى منتصف القرن التاسع عشر.

التقويم القبطي مشابه للتقويم اليولياني: يوجد 12 شهرًا من 30 يومًا في السنة ؛ بعد 12 شهرًا في عام "بسيط" ، يتم إضافة 5 ، في "قفزة" - 6 أيام إضافية. يتم استخدامه في إثيوبيا وبعض الدول الأخرى (مصر ، السودان ، تركيا ، إلخ) على أراضي الأقباط.

3.التقويم القمري الشمسي، حيث تكون حركة القمر متسقة مع الحركة السنوية للشمس. يتكون العام من 12 شهرًا قمريًا يبلغ طول كل منها 29 يومًا و 30 يومًا ، ويتم إضافة السنوات "الكبيسة" بشكل دوري لحساب حركة الشمس ، والتي تحتوي على الشهر الثالث عشر الإضافي. نتيجة لذلك ، تدوم السنوات "البسيطة" 353 أو 354 أو 355 يومًا ، و "الكبيسة" - 383 أو 384 أو 385 يومًا. نشأت في بداية الألفية الأولى قبل الميلاد ، واستخدمت في الصين القديمة والهند وبابل ويهودا واليونان وروما. يتم اعتماده حاليًا في إسرائيل (تقع بداية العام في أيام مختلفة بين 6 سبتمبر و 5 أكتوبر) ويتم استخدامه ، إلى جانب الدولة ، في دول جنوب شرق آسيا (فيتنام ، الصين ، إلخ).

بالإضافة إلى الأنواع الأساسية الموصوفة أعلاه من التقويمات ، تم إنشاء التقويمات ولا تزال مستخدمة في بعض مناطق الأرض ، مع مراعاة الحركة الظاهرة للكواكب على الكرة السماوية.

الشرقية lunisolar-الكواكب 60 سنة التقويماستنادًا إلى تواتر حركة الشمس والقمر والكواكب كوكب المشتري وزحل. نشأت في بداية الألفية الثانية قبل الميلاد. في شرق وجنوب شرق آسيا. تستخدم حاليًا في الصين وكوريا ومنغوليا واليابان وبعض الدول الأخرى في المنطقة.

في دورة 60 عامًا من التقويم الشرقي الحديث ، هناك 21912 يومًا (في أول 12 سنة هناك 4371 يومًا ؛ في الثاني والرابع - 4400 و 4401 يومًا ؛ في الثالث والخامس - 4370 يومًا). في هذه الفترة الزمنية ، تناسب دورتان من زحل مدة كل منهما 30 عامًا (تساوي الفترات الفلكية لثورته تيزحل = 29.46 "30 عامًا) ، ما يقرب من ثلاث دورات قمرية مدتها 19 عامًا ، وخمس دورات مدتها 12 عامًا للمشتري (تساوي الفترات النجمية لثورته تيكوكب المشتري= 11.86 "12 عامًا) وخمس دورات قمرية مدتها 12 عامًا. عدد الأيام في السنة ليس ثابتًا ويمكن أن يكون 353 ، 354 ، 355 يومًا في السنوات "البسيطة" ، 383 ، 384 ، 385 يومًا في السنوات الكبيسة. تقع بداية العام في ولايات مختلفة في تواريخ مختلفة من 13 يناير إلى 24 فبراير. بدأت الدورة الحالية التي تبلغ 60 عامًا في عام 1984. يتم تقديم البيانات الخاصة بمجموعة أحرف التقويم الشرقي في الملحق.

تم استخدام تقويم أمريكا الوسطى لثقافات المايا والأزتيك من حوالي 300-1530. ميلادي استنادًا إلى تواتر حركة الشمس والقمر والفترات المجمعية لثورة الكواكب الزهرة (584 د) والمريخ (780 د). سنة "طويلة" مدتها 360 (365) يومًا تتكون من 18 شهرًا من 20 يومًا لكل منها و 5 أيام عطلات. في الوقت نفسه ، تم استخدام "سنة قصيرة" من 260 يومًا (ثلث الفترة المجمعية لدوران المريخ) لأغراض ثقافية ودينية ؛ تم تقسيمها إلى 13 شهرًا ، 20 يومًا لكل منهما ؛ تتكون الأسابيع "المُرقمة" من 13 يومًا ، لها رقمها واسمها. تم تحديد مدة السنة الاستوائية بأعلى دقة عند 365.2420 د (خطأ يوم واحد لا يتراكم أكثر من 5000 سنة!) ؛ الشهر المجمعي القمري - 29.53059 د.

بحلول بداية القرن العشرين ، أدى نمو الروابط العلمية والتقنية والثقافية والاقتصادية الدولية إلى ضرورة إنشاء تقويم عالمي واحد وبسيط ودقيق. تحتوي التقويمات الحالية على العديد من أوجه القصور في شكل: المراسلات غير الكافية بين مدة السنة الاستوائية وتواريخ الظواهر الفلكية المرتبطة بحركة الشمس عبر الكرة السماوية ، وطول الأشهر غير المتكافئ وغير المتسق ، وعدم الاتساق في أعداد الشهر وأيام الأسبوع ، عدم تناسق أسمائهم مع المنصب في التقويم ، إلخ. تم الكشف عن أخطاء التقويم الحديث

المثالي أبدييحتوي التقويم على هيكل ثابت يسمح لك بتحديد أيام الأسبوع بسرعة ودون لبس لأي تاريخ تقويم في التقويم. تمت التوصية بأحد أفضل مشاريع التقويم الدائم للنظر فيه من قبل الجمعية العامة للأمم المتحدة في عام 1954: بينما كان مشابهًا للتقويم الغريغوري ، إلا أنه كان أبسط وأكثر ملاءمة. السنة الاستوائية مقسمة إلى أربعة أرباع 91 يومًا (13 أسبوعًا). يبدأ كل ربع سنة يوم الأحد وينتهي يوم السبت ؛ تتكون من 3 أشهر ، في الشهر الأول 31 يومًا ، في الثاني والثالث - 30 يومًا. كل شهر له 26 يوم عمل. أول يوم من أيام السنة هو دائمًا الأحد. ترد بيانات هذا المشروع في الملحق. لم يتم تنفيذه لأسباب دينية. لا يزال تقديم تقويم عالمي دائم واحد من مشكلات عصرنا.

يتم استدعاء تاريخ البدء ونظام التسلسل الزمني اللاحق حقبة... نقطة البداية للعصر تسمى ذلك حقبة.

منذ العصور القديمة ، بداية حقبة معينة (أكثر من 1000 عصر معروفة في دول مختلفة من مناطق مختلفة من الأرض ، بما في ذلك 350 في الصين و 250 في اليابان) وقد ارتبط مسار التسلسل الزمني بأكمله بأهميته الأسطورية والدينية أو (في كثير من الأحيان) أحداث حقيقية: زمن حكم سلالات معينة وأباطرة فرديين ، حروب ، ثورات ، الأولمبياد ، تأسيس مدن ودول ، "ولادة" إله (نبي) أو "خلق العالم . "

بالنسبة لبداية العصر الدوري الصيني الذي يبلغ 60 عامًا ، تم اعتماد تاريخ السنة الأولى من عهد الإمبراطور هوانغدي - 2697 قبل الميلاد.

في الإمبراطورية الرومانية ، تم العد من "تأسيس روما" من 21 أبريل 753 قبل الميلاد. ومن يوم تولي الإمبراطور دقلديانوس في 29 أغسطس 284 م.

الخامس الإمبراطورية البيزنطيةولاحقًا ، وفقًا للتقاليد ، في روسيا - من تبني الأمير فلاديمير سفياتوسلافوفيتش للمسيحية (988 م) إلى مرسوم بيتر الأول (1700 م) ، تم حساب السنوات "من خلق العالم": تم اعتماد التاريخ في سبتمبر 1 ، 5508 قبل الميلاد (السنة الأولى من "العصر البيزنطي"). في إسرائيل القديمة (فلسطين) ، حدث "خلق العالم" في وقت لاحق: 7 أكتوبر 3761 قبل الميلاد (السنة الأولى من "العصر اليهودي"). كان هناك آخرون ، مختلفين عن أكثر العصور المذكورة أعلاه شيوعًا "من خلق العالم".

أدى نمو الروابط الثقافية والاقتصادية والانتشار الواسع للديانة المسيحية على أراضي أوروبا الغربية والشرقية إلى الحاجة إلى توحيد التسلسل الزمني ووحدات القياس وعد الوقت.

التسلسل الزمني الحديث - " عصرنا", "عهد جديد"(AD) ،" العصر من ميلاد المسيح "( ر.) ، أنو دومينى ( ميلادي.- "سنة الرب") - من تاريخ تم اختياره عشوائياً لميلاد يسوع المسيح. بما أنه لم يرد في أي وثيقة تاريخية ، والأناجيل تتناقض مع بعضها البعض ، قرر الراهب المتعلم ديونيسيوس الصغير في عام 278 من عصر دقلديانوس "علميًا" ، بناءً على البيانات الفلكية ، حساب تاريخ العصر. استند الحساب إلى: "الدائرة الشمسية" التي تبلغ مدتها 28 عامًا - وهي الفترة الزمنية التي يقع خلالها عدد الأشهر في نفس أيام الأسبوع بالضبط ، و "الدائرة القمرية" التي تبلغ مدتها 19 عامًا - وهي فترة زمنية خلال التي تقع نفس أطوار القمر في نفس أيام الشهر. أعطى ناتج دورات الدائرة "الشمسية" و "القمرية" ، المعدلة لمدة 30 عامًا من حياة المسيح (28 19S + 30 = 572) ، تاريخ بدء التسلسل الزمني الحديث. لقد "ترسّخ" عدّ السنوات وفقًا للعصر "من ميلاد المسيح" ببطء شديد: حتى القرن الخامس عشر الميلادي. (أي بعد 1000 عام) في الوثائق الرسمية لأوروبا الغربية ، تمت الإشارة إلى تاريخين: من خلق العالم ومن ميلاد المسيح (م).

في العالم الإسلامي ، تم قبول 16 يوليو 622 م كبداية للتسلسل الزمني - يوم "الهجرة" (إعادة توطين النبي محمد من مكة إلى المدينة المنورة).

ترجمة التواريخ من نظام التسلسل الزمني "الإسلامي" T مإلى "مسيحي" (الغريغوري) ت جييمكن إجراؤه حسب الصيغة: (سنين).

لتسهيل الحسابات الفلكية والتسلسل الزمني ، تم تطبيق التسلسل الزمني الذي اقترحه J.Scaliger منذ نهاية القرن السادس عشر الفترة اليوليانية(ج. د.). تم إجراء عد مستمر للأيام منذ 1 يناير 4713 قبل الميلاد.

كما في الدروس السابقة ، يجب توجيه الطلاب لإكمال الجدول بشكل مستقل. 6 ـ معلومات عن الفضاء والظواهر السماوية تمت دراستها في الدرس. لا يتم إعطاء هذا أكثر من 3 دقائق ، ثم يقوم المعلم بفحص وتصحيح عمل الطلاب. الجدول 6 يستكمل بالمعلومات:

يتم دمج المواد عند حل المشكلات:

التمرين 4:

1. في الأول من كانون الثاني (يناير) ، تظهر الساعة العاشرة صباحًا على الساعة الشمسية. في أي وقت تظهر ساعتك في هذه اللحظة؟

2. حدد الفرق في قراءات الساعة الدقيقة والكرونومتر الذي يعمل في الزمن الفلكي ، بعد عام واحد من بدئهما في وقت واحد.

3. تحديد لحظات بداية المرحلة الكلية لخسوف القمر في 4 أبريل 1996 في تشيليابينسك ونوفوسيبيرسك ، إذا كانت الظاهرة وفقًا للتوقيت العالمي قد حدثت عند 23 ساعة و 36 مترًا.

4. تحديد ما إذا كان من الممكن ملاحظة كسوف (تغطية) لكوكب المشتري بواسطة القمر في فلاديفوستوك إذا حدث عند 1 ساعة و 50 مترًا بالتوقيت العالمي ، وغروب القمر في فلاديفوستوك عند 0 ساعة و 30 مترًا بالتوقيت المحلي في ضوء النهار.

5. كم عدد الأيام التي احتوت عام 1918 في روسيا الاتحادية الاشتراكية السوفياتية؟

6. ما هو أكبر عدد من أيام الآحاد في فبراير؟

7. كم مرة تشرق الشمس في السنة؟

8. لماذا يتجه القمر دائمًا إلى الأرض من نفس الجانب؟

9. قاس قبطان السفينة في الظهيرة الحقيقية يوم 22 كانون الأول (ديسمبر) المسافة القصوى للشمس ووجدها تساوي 66 درجة 33 ". أظهر الكرونومتر ، الذي يعمل بتوقيت غرينتش ، وقت المراقبة 11 ساعة و 54 مترًا في الصباح • تحديد إحداثيات السفينة وموقعها على خريطة العالم.

10. ما هي الإحداثيات الجغرافية للمكان حيث ارتفاع نجم القطب 64њ 12 "، وذروة النجم a Lyrae يحدث بعد 4 ساعات و 18 مترًا من مرصد غرينتش؟

11. تحديد الإحداثيات الجغرافية للمكان الذي تكون فيه الذروة العلوية للنجم أ - - تعليم - اختبارات - مهمة

أنظر أيضا:جميع المنشورات حول نفس الموضوع >>

توجد في المراصد أدوات تحدد من خلالها الوقت بأكثر الطرق دقة - فهي تتحقق من الساعة. يتم ضبط الوقت وفقًا للموضع الذي تشغله النجوم فوق الأفق. من أجل تشغيل ساعات المرصد بأكبر قدر ممكن من الدقة والتساوي في الفترة الفاصلة بين الأمسيات ، عندما يتم فحصها من خلال موقع النجوم ، يتم وضع الساعات في أقبية عميقة. في مثل هذه الأقبية تكون درجة الحرارة ثابتة على مدار السنة. هذا مهم جدًا ، لأن التغيرات في درجة الحرارة ستؤثر على تشغيل الساعة.

لإرسال إشارات زمنية دقيقة عن طريق الراديو ، يحتوي المرصد على ساعة خاصة متطورة ومعدات كهربائية وراديوية. تعد إشارات الوقت الدقيقة المرسلة من موسكو واحدة من أكثر الإشارات دقة في العالم. تحديد الوقت الدقيق بواسطة النجوم ، وتخزين الوقت بساعة دقيقة وإرساله عبر الراديو - كل هذا يشكل خدمة الوقت.

أين تعمل الأساطير

يقوم علماء الفلك بعمل علمي في المراصد والمعاهد الفلكية.

هذه الأخيرة تعمل بشكل رئيسي في البحث النظري.

بعد أكتوبر العظيم ثورة اجتماعيةفي بلدنا ، معهد علم الفلك النظري في لينينغراد ، والمعهد الفلكي الذي يحمل اسم V.I. PK Sternberg في موسكو ، والمراصد الفيزيائية الفلكية في أرمينيا وجورجيا وعدد من المؤسسات الفلكية الأخرى.

يتم تدريب وتعليم علماء الفلك في الجامعات في كليات الميكانيكا والرياضيات أو الفيزياء والرياضيات.

المرصد الرئيسي في بلدنا هو بولكوفسكايا. تم بناؤه عام 1839 بالقرب من سانت بطرسبرغ بتوجيه من عالم روسي بارز. في العديد من البلدان يطلق عليها بحق العاصمة الفلكية للعالم.

مرصد سميز في القرم بعد العظيم الحرب الوطنيةتم ترميمه بالكامل ، وليس بعيدًا عنه ، تم بناء مرصد جديد في قرية بارتيزانسكوي بالقرب من باخشيساراي ، حيث تم تركيب أكبر تلسكوب عاكس في الاتحاد السوفيتي بمرآة قطرها 1 ميكرون ، وعاكس بمرآة 2.6 متر. قطرها قريبًا - ثالث أكبر قطر في العالم. يشكل كلا المرصدين الآن مؤسسة واحدة - مرصد القرم الفيزيائي الفلكي التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. توجد مراصد فلكية في قازان وطشقند وكييف وخاركوف وأماكن أخرى.

في جميع المراصد لدينا عمل علميوفق الخطة المتفق عليها. تساعد إنجازات العلوم الفلكية في بلدنا شرائح واسعة من العاملين على تطوير فهم علمي صحيح للعالم من حولنا.

توجد العديد من المراصد الفلكية في بلدان أخرى أيضًا. من بين هؤلاء ، الأكثر شهرة هي الأقدم من الموجودة - باريس وغرينتش ، من خط الطول الذي يتم حساب خطوط الطول الجغرافية على الكرة الأرضية (تم نقل هذا المرصد مؤخرًا إلى مكان جديد ، بعيدًا عن لندن ، حيث يوجد الكثير للتداخل في ملاحظات السماء ليلا). تم تثبيت أكبر التلسكوبات في العالم في ولاية كاليفورنيا في مراصد ماونت بالومار وجبل ويلسون وليك. تم بناء آخر واحد في أواخر التاسع عشرالقرن الأول والثاني - بالفعل في القرن العشرين.

إذا وجدت خطأً ، فيرجى تحديد جزء من النص والضغط على السيطرة + أدخل.