Numărarea timpului. Determinarea longitudinii geografice. Calendar. Capitolul șase. Stocarea și transferul orelor exacte Stocarea și transferul orelor exacte

Doar prima sarcină a serviciului de timp este rezolvată prin obținerea punctelor în timp. Următoarea sarcină este de a stoca ora exactă în intervalele dintre definițiile sale astronomice. Această sarcină este rezolvată cu ajutorul unui ceas astronomic.

Pentru a obține o precizie ridicată a sincronizării în fabricarea ceasurilor astronomice, pe cât posibil, toate sursele de eroare sunt luate în considerare și eliminate, iar condițiile cele mai favorabile sunt create pentru funcționarea lor.

Cea mai esențială parte a unui ceas este pendulul. Arcurile și roțile servesc ca mecanism de transmisie, indicând săgețile, iar pendulul măsoară timpul. Prin urmare, în ceasul astronomic, încearcă să creeze cele mai bune condiții posibile pentru funcționarea sa: să facă temperatura camerei constantă, să elimine șocurile, să slăbească rezistența la aer și, în cele din urmă, să facă sarcina mecanică cât mai mică posibil.

Pentru a asigura o precizie ridicată, ceasul astronomic este plasat într-un subsol adânc, protejat de șocuri. Camera este menținută la o temperatură constantă pe tot parcursul anului. Pentru a reduce rezistența aerului și a elimina influența modificărilor presiunii atmosferice, pendulul ceasului este plasat într-o carcasă în care presiunea aerului este oarecum redusă (Fig. 20).

Ceasurile astronomice cu două pendule (ceasurile lui Short) au o precizie foarte mare, dintre care una - nu liberă, sau „sclavă”, este conectată cu mecanisme de transmisie și indicare, iar ea însăși este controlată de alta - un pendul liber care nu este conectat cu nici o roată și arcuri (fig. 21).

Pendulul liber este plasat într-un subsol adânc într-o carcasă metalică. Există o presiune redusă în acest caz. Un pendul liber este conectat la unul ne-liber prin intermediul a doi electro-magneți, lângă care se leagănă. Pendulul liber controlează pendulul „sclav”, forțându-l să se balanseze în timp cu el însuși.

Se pot realiza erori de ceas foarte mici, dar nu pot fi eliminate complet. Cu toate acestea, dacă ceasul funcționează incorect, dar se știe din timp că se grăbește sau rămâne în urmă cu un anumit număr de secunde pe zi, atunci nu este dificil să calculăm ora exactă dintr-un astfel de ceas incorect. Pentru a face acest lucru, este suficient să știți ce funcționează ceasul, adică câte secunde pe zi sunt grăbiți sau rămân în urmă. Tabelele de corecție sunt compilate pentru o instanță dată a unui ceas astronomic pe parcursul lunilor și anilor. Mâinile unui ceas astronomic aproape niciodată nu arată ora exact, dar cu ajutorul tabelelor de corecție, este foarte posibil să se obțină ștampile cu o precizie de miimi de secundă.

Din păcate, rata de ceas nu rămâne constantă. Atunci când condițiile externe se schimbă - temperatura camerei și presiunea aerului - datorită inexactității întotdeauna existente în fabricarea pieselor și funcționarea pieselor individuale, același ceas își poate schimba cursul în timp. Schimbarea sau variația în cursul unui ceas este principalul indicator al calității muncii sale. Cu cât variația ratei de ceas este mai mică, cu atât ceasul este mai bun.

Astfel, un ceas astronomic bun poate fi prea grăbit și prea lent, poate rula înainte sau rămâne în urmă chiar și cu zecimi de secundă pe zi și totuși poate fi folosit pentru a menține timpul în mod fiabil și pentru a obține citiri rezonabile, chiar dacă este doar comportamentul său este constantă, adică variația zilnică a cursului este mică.

În ceasul astronomic al pendulului lui Short, variația zilnică a cursei este de 0,001-0,003 sec. Multă vreme, o precizie atât de mare a rămas de neegalat.În anii cincizeci ai secolului nostru, inginerul F.M. Fedchenko a îmbunătățit suspendarea pendulului și a îmbunătățit compensarea termică a acestuia. Acest lucru i-a permis să proiecteze un ceas în care variația zilnică a cursei a fost redusă la 0,0002-0,0003 secunde.

În ultimii ani, construcția ceasurilor astronomice nu a mai fost ocupată de mecanici, ci de electricieni și ingineri radio. Au realizat un ceas în care s-au folosit vibrații elastice ale unui cristal de cuarț în locul oscilațiilor unui pendul pentru a număra timpul.

Un cristal de cuarț tăiat corespunzător are proprietăți interesante. Dacă o astfel de placă, numită piezo-quartz, este comprimată sau îndoită, atunci sarcinile electrice de diferite semne apar pe suprafețele sale opuse. Dacă se aplică un curent electric alternativ pe suprafețele opuse ale plăcii piezo-quartz, atunci piezo-quartz vibrează. Cu cât amortizarea dispozitivului oscilant este mai redusă, cu atât este mai constantă frecvența de oscilație. Piezoquartz are proprietăți extrem de bune în acest sens, deoarece amortizarea oscilațiilor sale este foarte mică. Acest lucru este utilizat pe scară largă în ingineria radio pentru a menține o frecvență constantă a emițătoarelor radio. Aceeași proprietate a cuarțului piezoelectric - o constanță ridicată a frecvenței vibrațiilor - a făcut posibilă construirea unui ceas astronomic cu cuarț foarte precis.

Un ceas cu cuarț (Fig. 22) constă dintr-un generator radio-tehnic stabilizat de cuarț piezoelectric, cascade de diviziune a frecvenței, un motor electric sincron și un cadran cu săgeți de pointer.

Generatorul radio-tehnic generează un curent alternativ de înaltă frecvență, iar cuarțul piezoelectric menține o frecvență constantă a oscilațiilor sale cu mare precizie. În cascadele de diviziune a frecvenței, frecvența curentului alternativ este redusă de la câteva sute de mii la câteva sute de oscilații pe secundă. Un motor electric sincron, care funcționează pe curent alternativ de joasă frecvență, rotește săgețile indicatorului, închide releele de semnalizare etc.

Viteza de rotație a unui motor electric sincron depinde de frecvența curentului alternativ cu care este alimentat. Astfel, la ceasurile cu cuarț, viteza de rotație a indicatoarelor mâinilor este determinată în cele din urmă de frecvența de vibrație a cuarțului piezoelectric. Constanța ridicată a frecvenței oscilațiilor plăcii de cuarț asigură uniformitatea cursului și precizia ridicată a indicațiilor ceasului astronomic cuarț.

În prezent, ceasurile de cuarț de diferite tipuri și scopuri sunt fabricate cu o variație zilnică a ratei care nu depășește sutimi sau chiar miimi de secundă.

Primele modele de ceasuri cu cuarț erau destul de voluminoase. La urma urmei, frecvența naturală a vibrațiilor unei plăci de cuarț este relativ mare și pentru a număra secundele și minutele este necesar să o reduceți utilizând o serie de cascade de diviziune a frecvenței. Între timp, dispozitivele radio cu lampă utilizate pentru aceasta ocupă mult spațiu. În ultimele decenii, ingineria radio cu semiconductori s-a dezvoltat rapid, iar echipamentele radio în miniatură și microminiatură au fost dezvoltate pe baza sa. Acest lucru a făcut posibilă construirea unui mic ceas portabil de cuarț pentru navigația maritimă și aeriană, precum și pentru diverse lucrări de expediție. Acești cronometri portabili de cuarț nu depășesc dimensiunea și greutatea cronometrelor mecanice convenționale.

Cu toate acestea, dacă un cronometru marin mecanic din clasa a doua are o eroare zilnică de cel mult ± 0,4 sec, iar din prima clasă - nu mai mult de ± 0,2 sec, atunci cronometrele portabile moderne din cuarț au o variație zilnică de ± 0,1; ± 0,01 și chiar ± 0,001 sec.

De exemplu, Chronotom fabricat în Elveția are dimensiuni de 245X137X100 mm, iar instabilitatea cursei sale pe zi nu depășește ± 0,02 sec. Cronometrul staționar de cuarț "Izotom" are o instabilitate relativă pe termen lung de cel mult 10-8, adică variația zilnică are o eroare de aproximativ ± 0,001 sec.

Cu toate acestea, ceasurile din cuarț nu sunt lipsite de dezavantaje grave, a căror prezență este esențială pentru măsurători astronomice de înaltă precizie. Principalele dezavantaje ale ceasurilor astronomice de cuarț sunt dependența frecvenței vibrațiilor de cuarț de temperatura ambiantă și „îmbătrânirea cuarțului”, adică schimbarea frecvenței vibrațiilor sale în timp. Primul dezavantaj a fost depășit prin termostatarea atentă a părții ceasului în care se află placa de cuarț. Îmbătrânirea cuarțului, care duce la o derulare lentă a ceasului, nu a fost încă eliminată.

„Ceas molecular”

Este posibil să creați un dispozitiv pentru măsurarea intervalelor de timp cu o precizie mai mare decât ceasurile astronomice cu pendul și cuarț?

În căutarea metodelor adecvate pentru acest lucru, oamenii de știință s-au orientat spre sisteme în care au loc vibrații moleculare. O astfel de alegere, desigur, nu a fost întâmplătoare și el a fost cel care a predeterminat succesul ulterior. „Ceasurile moleculare” au făcut posibilă, la început, cu mii și prin împrumut, de sute de mii de ori, creșterea preciziei măsurării timpului. Cu toate acestea, calea de la moleculă la indicatorul de timp s-a dovedit a fi dificilă și foarte dificilă.

De ce nu a fost posibil să îmbunătățim acuratețea ceasurilor astronomice cu pendul și cuarț? Cum sunt moleculele mai bune decât pendulele și plăcile de cuarț în ceea ce privește timpul de măsurare? Care este principiul funcționării și structurii ceasului molecular?

Reamintim că orice ceas constă dintr-un bloc în care se efectuează oscilații periodice, un mecanism de numărare pentru numărarea numărului acestora și un dispozitiv în care este stocată energia necesară pentru a le menține. Cu toate acestea, precizia ceasului este în mare parte depinde de stabilitatea funcționării acelui element care măsoară timpul.

Pentru a crește acuratețea ceasului astronomic pendul, pendulul lor este realizat dintr-un aliaj special cu un coeficient minim de expansiune termică, plasat într-un termostat, suspendat într-un mod special, situat într-un vas din care este pompat aer etc. pendulul astronomic ceasuri până la miimi de secundă pe zi. Cu toate acestea, uzura treptată a pieselor în mișcare și frecare, modificările lente și ireversibile ale materialelor structurale, în general, „îmbătrânirea” acestor ceasuri nu au permis îmbunătățirea în continuare a preciziei lor.

La ceasurile astronomice cu cuarț, timpul este măsurat de un oscilator stabilizat cu cuarț, iar acuratețea acestor ceasuri este determinată de constanța frecvenței de oscilație a plăcii de cuarț. În timp, schimbările ireversibile apar în placa de cuarț și contactele electrice asociate cu aceasta. Astfel, acest șofer de ceas cu cuarț „îmbătrânește”. În acest caz, frecvența vibrațiilor plăcii de cuarț se schimbă oarecum. Acesta este motivul instabilității acestor ceasuri și limitează creșterea în continuare a preciziei lor.

Ceasurile moleculare sunt concepute în așa fel încât citirile lor sunt determinate în cele din urmă de frecvența undelor electromagnetice absorbite și emise de molecule. Între timp, atomii și moleculele absorb și emit energie doar intermitent, numai în anumite porțiuni, numite cuante de energie. Aceste procese sunt în prezent reprezentate după cum urmează: atunci când un atom se află într-o stare normală (neexcitată), atunci electronii săi ocupă nivelurile inferioare de energie și se află în același timp la cea mai apropiată distanță de nucleu. Dacă atomii absorb energie, de exemplu energia luminii, atunci electronii lor sar în poziții noi și sunt situați ceva mai departe de nucleele lor.

Să denotăm energia atomului corespunzătoare celei mai mici poziții a electronului prin E și energia corespunzătoare locației sale mai îndepărtate de nucleu - prin E 2. Când atomii, care emit oscilații electromagnetice (de exemplu, lumină), dintr-o stare excitată cu energia E 2 trec într-o stare neexcitată cu energia E 1, atunci porțiunea emisă de energie electromagnetică este egală cu ε = E 2 -E 1. Este ușor de văzut că raportul de mai sus nu este altceva decât una dintre expresiile legii conservării energiei.

Între timp, se știe că energia unei cuante de lumină este proporțională cu frecvența sa: ε = hv, unde ε este energia oscilațiilor electromagnetice, v este frecvența lor, h = 6,62 * 10 -27 erg * sec este constanta lui Planck . Din aceste două rapoarte nu este dificil de găsit frecvența v a luminii emise de atom. Evident, v = (E 2 - E 1) / h sec -1

Fiecare atom de un anumit tip (de exemplu, hidrogen, oxigen etc.) are propriile niveluri de energie. Prin urmare, fiecare atom excitat, la trecerea la stările inferioare, emite oscilații electromagnetice cu un set destul de clar de frecvențe, adică emite o caracteristică de luminescență numai pentru acesta. Situația este exact aceeași cu moleculele, cu singura diferență că acestea au un număr de niveluri de energie suplimentare asociate cu aranjamentul diferit al particulelor lor constitutive și cu mișcarea lor reciprocă,

Astfel, atomii și moleculele sunt capabile să absoarbă și să emită vibrații electromagnetice cu o frecvență limitată. Stabilitatea cu care fac acest lucru sistemele atomice este extrem de ridicată. Este de miliarde de ori mai mare decât stabilitatea oricăror dispozitive macroscopice care percep sau emit anumite tipuri de vibrații, de exemplu, șiruri, furci de acordare, microfoane etc., forțele care asigură stabilitatea lor, în cele mai multe cazuri, sunt doar de zeci sau de sute de ori mai mare decât forțele externe. Prin urmare, odată cu trecerea timpului și cu modificările condițiilor externe, proprietățile unor astfel de dispozitive se modifică oarecum. Acesta este motivul pentru care muzicienii trebuie să-și acorde atât de des vioarele și pianele. Dimpotrivă, în microsisteme, de exemplu, atomi și molecule, acele forțe atât de mari acționează între particulele care le alcătuiesc, încât influențele externe obișnuite au o mărime mult mai mică. Prin urmare, modificările obișnuite ale condițiilor externe - temperatură, presiune etc. - nu provoacă modificări vizibile în cadrul acestor microsisteme.

Acest lucru explică o precizie atât de mare a analizei spectrale și a multor alte metode și dispozitive bazate pe utilizarea vibrațiilor atomice și moleculare. Acest lucru face atât de atractivă utilizarea acestor sisteme cuantice ca element principal în ceasurile astronomice. La urma urmei, astfel de microsisteme nu își schimbă proprietățile în timp, adică nu „îmbătrânesc”.

Când inginerii au început să proiecteze ceasuri moleculare, metodele pentru vibrațiile atomice și moleculare interesante erau deja bine cunoscute. Una dintre ele este că oscilațiile electromagnetice de înaltă frecvență sunt furnizate unui vas umplut cu unul sau alt gaz. Dacă frecvența acestor vibrații corespunde energiei de excitație a acestor particule, atunci are loc absorbția rezonantă a energiei electromagnetice. După ceva timp (mai puțin de o milionime de secundă), particulele excitate (atomi și molecule) trec spontan de la starea excitată la starea normală și, în același timp, ele însele emit cante de energie electromagnetică.

S-ar părea că următorul pas în proiectarea unui astfel de ceas ar trebui să fie numărarea numărului acestor oscilații, deoarece numărul de oscilații ale pendulului este numărat în ceasul pendulului. Cu toate acestea, o cale atât de dreaptă, „frontală” s-a dovedit a fi prea dificilă. Faptul este că frecvența oscilațiilor electromagnetice emise de molecule este foarte mare. De exemplu, într-o moleculă de amoniac pentru una dintre tranzițiile principale, este de 23.870.129.000 de perioade pe secundă. Frecvența vibrațiilor electromagnetice emise de diverși atomi este de același ordin de mărime sau chiar mai mare. Nici un dispozitiv mecanic nu este potrivit pentru numărarea acestor vibrații de înaltă frecvență. Mai mult, dispozitivele electronice convenționale s-au dovedit, de asemenea, inadecvate pentru acest lucru.

O ieșire din această dificultate a fost găsită cu ajutorul unei soluții originale. Gazul de amoniac a fost plasat într-un tub metalic lung (ghid de undă). Pentru ușurință în manipulare, acest tub este înfășurat. Oscilațiile electromagnetice de înaltă frecvență au fost alimentate de la un generator la un capăt al acestui tub și un dispozitiv a fost instalat la celălalt capăt pentru a măsura intensitatea acestora. Generatorul a făcut posibilă, în anumite limite, modificarea frecvenței oscilațiilor electromagnetice excitate de acesta.

Pentru tranziția moleculelor de amoniac de la o stare neexcitată la o stare excitată, sunt necesare o energie bine definită și, în consecință, o frecvență bine definită a oscilațiilor electromagnetice (ε = hv, unde ε este energia cuantică, v este frecvența oscilații electromagnetice, h este constanta lui Planck). Atâta timp cât frecvența oscilațiilor electromagnetice generate de generator este mai mare sau mai mică decât această frecvență rezonantă, moleculele de amoniac nu absorb energie. Când aceste frecvențe coincid, un număr semnificativ de molecule de amoniac absorb energia electromagnetică și trec într-o stare excitată. Desigur, în acest caz (în virtutea legii conservării energiei) la sfârșitul ghidului de unde unde este instalat dispozitivul de măsurare, intensitatea oscilațiilor electromagnetice se dovedește a fi mai mică. Dacă modificați fără probleme frecvența generatorului și înregistrați citirile dispozitivului de măsurare, atunci la frecvența de rezonanță, se detectează o scădere a intensității oscilațiilor electromagnetice.

Următorul pas în proiectarea unui ceas molecular este tocmai utilizarea acestui efect. Pentru aceasta, a fost asamblat un dispozitiv special (Fig. 23). În el, un generator de înaltă frecvență echipat cu o sursă de alimentare generează oscilații electromagnetice de înaltă frecvență. Pentru a crește constanța frecvenței acestor oscilații, generatorul este stabilizat cu. folosind cuarț piezoelectric. În dispozitivele existente de acest tip, frecvența oscilațiilor generatorului de înaltă frecvență este aleasă egală cu câteva sute de mii de perioade pe secundă, în conformitate cu frecvența naturală a oscilațiilor plăcilor de cuarț utilizate în acestea.

Orez. 23. Schema „ceasului molecular”

Deoarece această frecvență este prea mare pentru a controla direct orice dispozitiv mecanic, atunci cu ajutorul unității de împărțire a frecvenței este redusă la câteva sute de oscilații pe secundă și numai după aceea este alimentată la releele de semnal și la un motor electric sincron care se rotește săgețile indicatorului aflate pe cadranul ceasului. Astfel, această parte a ceasului molecular urmează modelul ceasului cuarț descris anterior.

Pentru a excita moleculele de amoniac, unele dintre undele electromagnetice generate de generatorul de înaltă frecvență sunt alimentate către un multiplicator de frecvență de curent alternativ (vezi Fig. 23). Factorul de multiplicare a frecvenței din acesta este ales astfel încât să-l aducă la rezonanță. Din ieșirea multiplicatorului de frecvență, oscilațiile electromagnetice sunt alimentate în ghidul de undă cu gaz amoniacal. Dispozitivul de la ieșirea ghidului de undă - un discriminator - notează intensitatea oscilațiilor electromagnetice trecute prin ghidul de undă și acționează asupra generatorului de înaltă frecvență, modificând frecvența oscilațiilor pe care le excită. Discriminatorul este conceput astfel încât atunci când oscilații cu o frecvență mai mică decât cea rezonantă ajung la intrarea ghidului de undă, acesta reglează generatorul, crescând frecvența oscilațiilor sale. Dacă oscilații cu o frecvență mai mare decât frecvența de rezonanță ajung la intrarea ghidului de undă, atunci reduce frecvența generatorului. În acest caz, reglarea la rezonanță este cu atât mai precisă, cu cât curba de absorbție merge mai abruptă. Astfel, este de dorit ca scăderea intensității oscilațiilor electromagnetice, datorită absorbției rezonante a energiei lor de către molecule, să fie cât mai îngustă și profundă.

Toate aceste dispozitive interconectate - generatorul, multiplicatorul, ghidul de undă al gazului amoniacal și discriminatorul - sunt o buclă de feedback în care moleculele de amoniac sunt excitate de generator și în același timp îl controlează, forțându-l să producă oscilații ale frecvenței dorite . Astfel, în cele din urmă, ceasul molecular folosește molecule de amoniac ca standard pentru frecvență și timp. În primul ceas de amoniac molecular, dezvoltat conform acestui principiu de G. Lions în 1953, instabilitatea cursului a fost de aproximativ 10-7, adică schimbarea frecvenței nu a depășit o parte de zece milioane. Ulterior, instabilitatea a fost redusă la 10 -8, ceea ce corespunde unei erori în măsurarea intervalelor de timp cu 1 sec pe mai mulți ani.

În general, aceasta este, desigur, o precizie excelentă. Cu toate acestea, s-a dovedit că în dispozitivul construit curba de absorbție a energiei electromagnetice s-a dovedit a fi departe de a fi la fel de ascuțită pe cât se aștepta, dar oarecum „pătată”. În consecință, precizia întregului dispozitiv s-a dovedit a fi semnificativ mai mică decât se aștepta. Studiile amănunțite ale acestui ceas molecular efectuate în anii următori au permis să aflăm că citirile lor depind într-o oarecare măsură de proiectarea ghidului de undă, precum și de temperatura și presiunea gazului din acesta. S-a constatat că aceste efecte sunt sursele instabilității în funcționarea acestor ceasuri și limitează acuratețea acestora.

Ulterior, aceste defecte ale ceasului molecular nu au fost complet eliminate. Cu toate acestea, a fost posibil să vină cu alte tipuri de contoare cuantice mai avansate.

Ceas atomic cu cesiu

S-au realizat îmbunătățiri suplimentare în ceea ce privește standardele de frecvență și timp pe baza unei înțelegeri clare a motivelor deficiențelor ceasului molecular de amoniac. Să ne amintim că principalele dezavantaje ale ceasurilor moleculare de amoniac sunt unele „pătări” ale curbei de absorbție a rezonanței și dependența ceasurilor de temperatura și presiunea gazului din ghidul de undă.

Care sunt motivele acestor defecte? Pot fi eliminați? S-a dovedit că pătarea rezonanței are loc ca urmare a mișcării termice a particulelor de gaz care umplu ghidul de undă. La urma urmei, unele particule de gaz se deplasează spre unda electromagnetică și, prin urmare, pentru ele frecvența de oscilație este puțin mai mare decât cea dată de generator. Dimpotrivă, alte particule gazoase se deplasează de la unda electromagnetică de intrare, ca și când ar fugi de ea; pentru ei, frecvența oscilațiilor electromagnetice este ușor mai mică decât cea nominală. Numai pentru un număr relativ mic de particule de gaz staționare, frecvența oscilațiilor electromagnetice percepute de acestea este egală cu cea nominală, adică dat de generator.

Fenomenul descris este binecunoscutul efect longitudinal Doppler. El este cel care conduce la faptul că curba de rezonanță este aplatizată și murdară, iar dependența curentului la ieșirea ghidului de undă de viteza de mișcare a particulelor de gaz este dezvăluită, adică la temperatura gazului.

O echipă de oameni de știință de la Biroul American de Standarde a reușit să depășească aceste dificultăți. Cu toate acestea, ceea ce au făcut în general sa dovedit a fi un standard nou și mult mai precis pentru frecvență și timp, deși a folosit unele dintre lucrurile deja cunoscute.

Acest dispozitiv nu mai folosește molecule, ci atomi. Acești atomi nu umple doar vasul, ci se mișcă într-o grindă. Și astfel încât direcția mișcării lor să fie perpendiculară pe direcția de propagare a undei electromagnetice. Este ușor de înțeles că în acest caz efectul Doppler longitudinal este absent. Dispozitivul folosește atomi de cesiu, a căror excitație are loc la o frecvență a oscilațiilor electromagnetice egală cu 9 192 631 831 perioade pe secundă.

Dispozitivul corespunzător este montat într-un tub, la un capăt al căruia există un cuptor electric 1, care încălzește cesiu metalic până la evaporare, iar în celălalt capăt, un detector 6, care numără numărul de atomi de cesiu care l-au atins ( Fig. 24). Între ele se află: primul magnet 2, ghidul de undă 3, care furnizează oscilații electromagnetice de înaltă frecvență, colimatorul 4 și al doilea magnet 5. Când cuptorul este pornit, vaporii de metal izbucnesc în tub prin fantă și un fascicul îngust de atomii de cesiu zboară de-a lungul axei sale, fiind expuși de-a lungul drumului la influența câmpurilor magnetice create de magneții permanenți și la un câmp electromagnetic de înaltă frecvență furnizat prin intermediul unui ghid de undă de la generator la tub, astfel încât direcția de propagare a undelor este perpendicular pe direcția de zbor a particulelor.

Un astfel de dispozitiv face posibilă rezolvarea primei părți a problemei: excitarea atomilor, adică transferarea lor dintr-o stare în alta și, în același timp, evitarea efectului Doppler longitudinal. Dacă cercetătorii s-ar limita doar la această îmbunătățire, atunci precizia dispozitivului, deși ar crește, dar nu mult. Într-adevăr, într-un fascicul de atomi emiși dintr-o sursă incandescentă, există întotdeauna atomi neexcitați și excitați. Astfel, atunci când atomii emiși de la sursă zboară prin câmpul electromagnetic și sunt excitați, atunci un anumit număr de atomi excitați se adaugă atomilor excitați deja existenți. Prin urmare, modificarea numărului de atomi excitați nu este relativ mare și, prin urmare, efectul acțiunii undelor electromagnetice asupra fasciculului de particule nu este foarte ascuțit. Este clar că, dacă la început nu ar exista deloc atomi excitați și apoi au apărut, atunci efectul general ar fi mult mai contrastant.

Deci, apare o sarcină suplimentară: în secțiunea de la sursă la câmpul electromagnetic, lăsați atomii în stare normală să treacă și eliminați-i pe cei excitați. Pentru a-l rezolva, nu trebuia inventat nimic nou, deoarece în anii patruzeci ai secolului nostru rabinul și apoi Ramsey au dezvoltat metodele corespunzătoare pentru studiile spectroscopice. Aceste metode se bazează pe faptul că toți atomii și moleculele au anumite proprietăți electrice și magnetice, iar aceste proprietăți sunt diferite pentru particulele excitate și neexcitate. Prin urmare, în câmpurile electrice și magnetice, atomii și moleculele excitate și neexcitate sunt deviate în moduri diferite.

În ceasul de cesiu atomic descris pe traseul fasciculului de particule între sursă și câmpul electromagnetic de înaltă frecvență, magnetul permanent 2 (vezi Fig. 24) a fost instalat astfel încât particulele neexcitate să fie focalizate pe fanta colimatorului și cele excitate au fost scoase din grindă. Al doilea magnet 5, aflat între câmpul electromagnetic de înaltă frecvență și detector, dimpotrivă, a fost instalat astfel încât particulele neexcitate să fie îndepărtate din fascicul și numai particulele excitate să fie focalizate pe detector. Această dublă separare duce la faptul că detectorul este atins doar de acele particule care au fost neexcitate înainte de a intra în câmpul electromagnetic și apoi au trecut într-o stare excitată în acest câmp. În acest caz, dependența citirilor detectorului de frecvența oscilațiilor electromagnetice se dovedește a fi foarte ascuțită și, în consecință, curba de rezonanță a absorbției energiei electromagnetice se dovedește a fi foarte îngustă și abruptă.

Ca urmare a măsurilor descrise, unitatea de acționare a ceasului atomic de cesiu s-a dovedit a fi capabilă să răspundă chiar și la o detunare foarte mică a generatorului de înaltă frecvență și, astfel, s-a obținut o precizie de stabilizare foarte mare.

Restul dispozitivului, în general, repetă conceptul de ceas molecular: un generator de înaltă frecvență controlează un ceas electric și excită simultan particulele prin circuitele de multiplicare a frecvenței. Un discriminator conectat la un tub de cesiu și un generator de înaltă frecvență reacționează la funcționarea tubului și reglează generatorul astfel încât frecvența oscilațiilor pe care le generează să coincidă cu frecvența la care particulele sunt excitate.

Tot acest dispozitiv în ansamblu se numește ceas atomic de cesiu.

În primele modele de ceasuri de cesiu (de exemplu, ceasul de cesiu al Laboratorului Național de Fizică din Anglia) instabilitatea a fost de doar 1-9. La dispozitivele de acest tip, dezvoltate și construite în ultimii ani, instabilitatea a fost redusă la 10 -12 -10 -13.

S-a spus deja că chiar și cele mai bune ceasuri astronomice mecanice, datorită uzurii pieselor lor, își schimbă oarecum cursul în timp. Chiar și un ceas astronomic cuarț nu este lipsit de acest dezavantaj, deoarece, din cauza îmbătrânirii cuarțului, există o derivare lentă a citirilor lor. Nu s-a găsit nicio deriva de frecvență în ceasurile atomice cu cesiu.

La compararea diferitelor copii ale acestor ceasuri între ele, frecvența oscilațiilor lor a coincis în ± 3 * 10 -12, ceea ce corespunde unei erori de doar 1 secundă în 10.000 de ani.

Cu toate acestea, acest dispozitiv nu este lipsit de dezavantajele sale: distorsiunile formei câmpului electromagnetic și durata relativ scurtă a efectului său asupra atomilor fasciculului limitează creșterea suplimentară a preciziei măsurării intervalelor de timp cu ajutorul unor astfel de sisteme.

Ceas astronomic cu generator cuantic

Un alt pas către creșterea preciziei măsurării intervalelor de timp a fost făcut folosind generatoare moleculare- dispozitive în care este utilizat emisia de unde electromagnetice de către molecule.

Această descoperire a fost neașteptată și logică. Neașteptat - pentru că părea că posibilitățile vechilor metode fuseseră epuizate și că nu existau altele. Natural - deoarece o serie de efecte cunoscute alcătuiau deja aproape toate părțile noii metode și rămânea doar combinarea corespunzătoare a acestor părți. Cu toate acestea, o nouă combinație de lucruri cunoscute este esența multor descoperiri. Este nevoie întotdeauna de mult curaj să gândești pentru a veni cu ea. Destul de des, după ce se face acest lucru, totul pare foarte simplu.

Dispozitivele în care radiația moleculară este utilizată pentru a obține un standard de frecvență se numesc masere; acest cuvânt este format din literele inițiale ale expresiei: amplificarea microundelor prin emisie stimulată de radiații, adică amplificarea undelor radio în intervalul de centimetri utilizând radiația indusă. În prezent, dispozitivele de acest tip sunt denumite cel mai adesea amplificatoare cuantice sau generatoare cuantice.

Ce a pregătit descoperirea generatorului cuantic? Care este principiul său de funcționare și structură?

Cercetătorii știau că atunci când moleculele excitate, cum ar fi amoniacul, coboară la niveluri mai mici de energie și emit radiații electromagnetice, atunci lățimea naturală a acestor linii de emisie este extrem de mică, în orice caz, de multe ori mai mică decât lățimea liniei de absorbție folosită în ceasurile moleculare. Între timp, atunci când se compară frecvența a două oscilații, claritatea curbei de rezonanță depinde de lățimea liniilor spectrale, iar precizia realizabilă a stabilizării depinde de claritatea curbei de rezonanță.

Este clar că cercetătorii au fost extrem de interesați de posibilitatea de a obține o precizie mai mare în măsurarea intervalelor de timp utilizând nu numai absorbția, ci și radiația undelor electromagnetice de către molecule. S-ar părea că există deja totul pentru asta. Într-adevăr, în ghidul de undă al unui ceas molecular, moleculele de amoniac excitate sunt iluminate spontan, adică trec la niveluri de energie mai mici și în același timp emit radiații electromagnetice cu o frecvență de 23.870.129.000 de perioade pe secundă. Lățimea acestei linii spectrale de emisie este într-adevăr foarte mică. În plus, deoarece ghidul de undă al ceasului molecular este umplut cu oscilații electromagnetice furnizate de la generator, iar frecvența acestor oscilații este egală cu frecvența cuantelor de energie emise de moleculele de amoniac, atunci în ghidul de undă apare induse emisie de molecule de amoniac excitate, a căror probabilitate este mult mai mare decât spontană. Astfel, acest proces crește numărul total de evenimente de radiații.

Cu toate acestea, sistemul de ghid de undă cu ceas molecular s-a dovedit a fi complet inadecvat pentru observarea și utilizarea radiației moleculare. Într-adevăr, într-un astfel de ghid de undă, există mult mai multe particule de amoniac neexcitate decât cele excitate și chiar ținând seama de radiația indusă, actele de absorbție a energiei electromagnetice apar mult mai des decât actele de emisie. În plus, nu este clar cum într-un astfel de ghid de undă se pot separa cantitățile de energie emise de molecule atunci când același volum este umplut cu radiații electromagnetice de la un generator, iar această radiație are aceeași frecvență și o intensitate mult mai mare.

Nu este adevărat că toate procesele se dovedesc a fi atât de amestecate încât la prima vedere pare imposibil să o identificăm pe cea necesară? Cu toate acestea, nu este. La urma urmei, se știe că, prin proprietățile lor electrice și magnetice, moleculele excitate diferă de cele neexcitate și acest lucru face posibilă separarea lor.

În 1954-1955. această problemă a fost rezolvată strălucit de N. G. Basov și A. M. Prokhorov în URSS și de Gordon, Zeiger și Townes în SUA *. Acești autori au profitat de faptul că starea electrică a moleculelor de amoniac excitat și neexcitat este oarecum diferită și, zburând printr-un câmp electric neomogen, se abat în diferite moduri.

* (J. Singer, Masers, IL, M., 1961; Basov N.G., Letokhov V.S., Standarde de frecvență optică, Phys. 4, 1968.)

Amintiți-vă că se creează un câmp electric uniform între două plăci paralele încărcate electric, de exemplu, plăci condensatoare; între o placă încărcată și un punct sau două puncte încărcate - neomogen. Dacă câmpurile electrice sunt reprezentate folosind linii de forță, atunci câmpurile omogene sunt reprezentate prin linii de aceeași densitate și eterogene - prin linii de densitate inegală, de exemplu, mai puțin la plan și mai mari la punctul, unde liniile converg. Metodele de obținere a câmpurilor electrice neomogene într-o formă sau alta sunt cunoscute de mult timp.

Un generator molecular este o combinație între o sursă de molecule, un separator electric și un rezonator, toate asamblate într-un tub din care este pompat aerul. Pentru răcirea profundă, acest tub este plasat în azot lichid. Aceasta realizează o stabilitate ridicată a întregului dispozitiv. Sursa de particule din generatorul molecular este un balon cu alezaj îngust umplut cu gaz amoniacal. Prin această gaură, un fascicul îngust de particule cu o anumită viteză intră în tub (Fig. 25, a).

Fasciculul conține întotdeauna molecule de amoniac neexcitate și excitate. Cu toate acestea, sunt de obicei mult mai mulți oameni neexcitați decât cei entuziasmați. În tub, în ​​calea acestor particule, există un condensator încărcat electric format din patru tije - așa-numitul condensator quadrupol. În acesta, câmpul electric este neomogen și are o astfel de formă (Fig. 25, b) încât, trecând prin el, moleculele de amoniac neexcitate se împrăștie pe părți, iar cele excitate se îndreaptă spre axa tubului și astfel se concentrează. Prin urmare, într-un astfel de condensator, are loc separarea particulelor și doar moleculele de amoniac excitate ajung la celălalt capăt al tubului.

La celălalt capăt al tubului există un vas de o anumită dimensiune și formă - așa-numitul rezonator. Odată ajunși în ea, moleculele de amoniac excitate, după o perioadă scurtă de timp, trec spontan dintr-o stare excitată într-o stare neexcitată și, în același timp, emit unde electromagnetice cu o anumită frecvență. Se spune că acest proces este luminat. Astfel, este posibilă nu numai obținerea radiației moleculare, ci și izolarea acesteia.

Să luăm în considerare dezvoltarea ulterioară a acestor idei. Radiația electromagnetică cu o frecvență rezonantă, care interacționează cu molecule neexcitate, le transferă într-o stare excitată. Aceeași radiație, interacționând cu moleculele excitate, le transferă într-o stare neexcitată, stimulând astfel radiația lor. În funcție de ce molecule există mai multe, neexcitate sau excitate, predomină procesul de absorbție sau emisie indusă de energie electromagnetică.

După ce a creat într-un anumit volum, de exemplu, un rezonator, o predominanță semnificativă a moleculelor de amoniac excitat și care i-a furnizat oscilații electromagnetice ale frecvenței rezonante, este posibil să se amplifice frecvența ultra-înaltă. Este clar că această amplificare are loc datorită pompării continue a moleculelor de amoniac excitate în rezonator.

Rolul rezonatorului nu se limitează doar la faptul că este un vas în care are loc emisia de molecule excitate. Deoarece radiația electromagnetică cu o frecvență rezonantă stimulează radiația moleculelor excitate, cu cât densitatea acestei radiații este mai mare, cu atât mai activ este acest proces de radiație indusă.

Prin alegerea dimensiunilor rezonatorului în conformitate cu lungimea de undă a acestor oscilații electromagnetice, este astfel posibil să se creeze condiții pentru apariția undelor staționare (similar cu selectarea dimensiunilor conductelor de organe pentru apariția undelor staționare de vibrațiile sonore elastice corespunzătoare din ele). Realizând pereții rezonatorului dintr-un material adecvat, este posibil să se asigure că acestea reflectă oscilațiile electromagnetice cu pierderea cea mai mică posibilă. Ambele măsuri permit crearea unei densități mari de energie electromagnetică în rezonator și, astfel, creșterea eficienței întregului dispozitiv în ansamblu.

Toate celelalte lucruri fiind egale, câștigul în acest dispozitiv se dovedește a fi cu atât mai mare, cu cât densitatea fluxului moleculelor excitate este mai mare. Este remarcabil faptul că la o densitate de flux suficient de mare a moleculelor excitate și la parametrii corespunzători ai rezonatorului, intensitatea radiației moleculelor devine suficient de mare pentru a acoperi diferite pierderi de energie, iar amplificatorul se transformă într-un generator molecular de oscilații cu microunde - astfel numit generator cuantic. În acest caz, nu mai este necesar să se furnizeze energie electromagnetică de înaltă frecvență rezonatorului. Procesul de emisie indusă de unele particule excitate este susținut de emisia altora. Mai mult, în condiții adecvate, procesul de generare a energiei electromagnetice nu este întrerupt nici măcar în cazul în care o parte din aceasta este deviată lateral.

Generator cuantic cu stabilitate foarte mare Oferă oscilații electromagnetice de înaltă frecvență cu o frecvență strict definită și poate fi utilizat pentru măsurarea intervalelor de timp. În acest caz, nu este nevoie ca acesta să funcționeze continuu. Este suficient să comparați periodic, la intervale regulate, frecvența generatorului electric al ceasului astronomic cu acest standard de frecvență moleculară și, dacă este necesar, să introduceți o corecție.

Un ceas astronomic corectat de un generator de amoniac molecular a fost construit la sfârșitul anilor 1950. Instabilitatea lor pe termen scurt nu a depășit 10-12 pe 1 minut, iar instabilitatea pe termen lung a fost de aproximativ 10-10, ceea ce corespunde distorsiunilor în numărarea intervalelor de timp cu doar 1 secundă pe parcursul a câteva sute de ani.

Îmbunătățirea suplimentară a standardelor de frecvență și timp a fost realizată pe baza acelorași idei și a utilizării altor particule ca mediu de lucru, de exemplu, taliu și hidrogen. În același timp, un generator cuantic care funcționează pe un fascicul de atomi de hidrogen, dezvoltat și construit la începutul anilor șaizeci de către Goldenberg, Klepner și Ramsey, sa dovedit a fi deosebit de promițător. Acest generator constă, de asemenea, dintr-o sursă de particule, separator și rezonator montat într-un tub (Fig. 26) cufundat într-un agent frigorific adecvat. Sursa emite un fascicul de atomi de hidrogen. Acest fascicul conține atomi de hidrogen neexcitați și excitați și există mult mai mulți atomi neexcitați decât cei excitați.

Deoarece atomii de hidrogen excitați diferă de cei neexcitați în starea lor magnetică (moment magnetic), atunci pentru separarea lor se folosește nu un câmp electric, ci un câmp magnetic creat de o pereche de magneți. Rezonatorul generatorului de hidrogen are, de asemenea, caracteristici semnificative. Este realizat sub forma unui balon de cuarț topit, ai cărui pereți interiori sunt acoperiți cu parafină. Datorită reflexiilor multiple (aproximativ 10.000) elastice ale atomilor de hidrogen din stratul de parafină, lungimea zborului particulelor și, în consecință, timpul de ședere în rezonator, în comparație cu generatorul molecular, crește cu un factor de mii. Astfel, este posibil să se obțină linii spectrale foarte înguste de emisie a atomilor de hidrogen și, în comparație cu un generator molecular, să se reducă instabilitatea întregului dispozitiv cu un factor de mii.

Proiectele moderne de ceasuri astronomice cu un generator cuantic de hidrogen au depășit standardul fasciculului atomic de cesiu în ceea ce privește performanța lor. Deriva sistematică nu a fost găsită în ele... Instabilitatea lor pe termen scurt este de doar 6 * 10 -14 pe minut, iar pe termen lung - 2 * 10 -14 pe zi, care este de zece ori mai mică decât cea a standardului de cesiu. Reproductibilitatea ceasului cu un generator cuantic de hidrogen este de ± 5 * 10 -13, în timp ce reproductibilitatea standardului de cesiu este de ± 3 * 10 -12. În consecință, generatorul de hidrogen este de aproximativ zece ori mai bun în acest sens. Astfel, cu ajutorul unui ceas astronomic cu hidrogen, este posibil să se asigure o precizie a măsurării timpului de ordinul a 1 secundă pe un interval de aproximativ o sută de mii de ani.

Între timp, o serie de studii din ultimii ani au arătat că această precizie ridicată a măsurării intervalelor de timp, realizată pe baza generatoarelor de fascicule atomice, nu este încă limitativă și poate fi crescută.

Transmisie exactă a timpului

Sarcina serviciului de timp nu se limitează la obținerea și stocarea orei exacte. O parte la fel de importantă a acesteia este o astfel de organizare a transmiterii timpului exact, în care această acuratețe nu s-ar pierde.

Pe vremuri, transmisia semnalelor de timp se efectua folosind dispozitive mecanice, sonore sau luminoase. La Petersburg, exact la prânz, a tras un tun; a fost, de asemenea, posibil să vă comparați ceasurile cu ceasul turn al Institutului de metrologie, numit acum după D.I.Mendeleev. În porturile maritime, o minge care cădea era folosită ca semnal de timp. Din navele ancorate în port, era posibil să vedem cum exact la prânz mingea a căzut de pe vârful unui catarg special și a căzut pe picior.

Pentru cursul normal al vieții moderne moderne, o sarcină foarte importantă este de a oferi timp precis pentru căi ferate, oficii poștale, telegrafuri și orașe mari. Nu necesită o precizie atât de mare ca în lucrările astronomice și geografice, dar este necesar ca, cu o precizie a minutului în toate părțile orașului, în toate părțile vastei noastre țări, toate ceasurile să arate la fel. Această sarcină este de obicei realizată cu un ceas electric.

În industria ceasurilor feroviare și a instituțiilor de comunicații, în industria ceasurilor unui oraș modern, ceasurile electrice joacă un rol important. Dispozitivul lor este foarte simplu și, cu toate acestea, cu o precizie de un minut, arată același timp în toate punctele orașului.

Ceasurile electrice sunt primare și secundare. Ceasurile electrice primare au pendul, roți, evacuare și sunt contoare în timp real. Ceasurile electrice secundare sunt doar indicatori: nu au mecanism de ceas, dar există doar un dispozitiv relativ simplu care mișcă mâinile o dată pe minut (Fig. 27). La fiecare deschidere a curentului, electromagnetul eliberează armătura și „câinele” atașat la armătură, așezat pe roata cu clichet, îl rotește cu un dinte. Semnalele de curent electric sunt alimentate către ceasul secundar fie dintr-o setare centrală, fie de la un ceas electric primar. În ultimii ani, a apărut un ceas de vorbire, conceput pe principiul filmelor sonore, care nu numai că arată, dar și care arată ora.

Pentru transmisie timpul exact astăzi sunt utilizate în principal semnalele electrice trimise prin telefon, telegraf și radio. În ultimele decenii, tehnica transmiterii lor s-a îmbunătățit și precizia a crescut în consecință. În 1904, Bigurdan a transmis semnale ritmice de timp de la Observatorul de la Paris, care au fost primite de observatorul Montsouris cu o precizie de 0,02-0,03 sec. În 1905, Washington Maritime Observatory a început transmisia regulată a semnalelor de timp; în 1908, semnale de timp ritmice au început să fie transmise de la Turnul Eiffel și din 1912 de la Observatorul Greenwich.

În prezent, transmiterea semnalelor orare exacte se efectuează în multe țări. În URSS, astfel de emisiuni sunt efectuate de Institutul Astronomic de Stat. P.K.Sternberg, precum și o serie de alte organizații. În același timp, un număr de programe diferite sunt utilizate pentru a transmite citirile medii ale timpului solar prin radio. De exemplu, un program de semnalizare a timpului este difuzat la sfârșitul fiecărei ore și constă din șase impulsuri scurte. Începutul ultimei dintre ele corespunde timpului acestei ore sau acelei ore și 00 min 00 sec. În navigația maritimă și aeriană, se utilizează un program de cinci serii de 60 de impulsuri și trei serii de șase semnale scurte separate de semnale mai lungi. În plus, există o serie de programe speciale de semnalizare a timpului. Informațiile despre diferite programe speciale de semnalizare a timpului sunt publicate în ediții speciale.

Eroarea la transmiterea semnalelor de timp pentru programele difuzate este de aproximativ ± 0,01 - 0,001 sec, iar pentru unele speciale ± 10-4 și chiar ± 10 -5 sec. Astfel, în prezent, au fost dezvoltate metode și dispozitive care fac posibilă primirea, stocarea și transmiterea timpului cu un grad foarte ridicat de precizie.

Recent, s-au implementat idei substanțial noi în domeniul stocării și transmiterii timpului precis. Să presupunem că este necesar ca într-un număr de puncte ale oricărui teritoriu acuratețea citirilor ceasurilor în picioare să nu existe mai puțin de ± 30 de secunde, cu condiția ca toate aceste ceasuri să funcționeze continuu pe tot parcursul anului. Astfel de cerințe se aplică, de exemplu, ceasurilor orășenești și feroviare. Cerințele nu sunt foarte stricte, totuși, pentru a le îndeplini cu ajutorul ceasurilor autonome, rata zilnică a fiecărui ceas trebuie să fie mai bună de ± 0,1 sec, iar acest lucru necesită cronometre de cuarț de precizie.

Între timp, dacă pentru rezolvarea acestei probleme se folosește sistem de timp universal, format din ceasuri primare și un număr mare de ceasuri secundare asociate acestora, atunci numai ceasurile primare ar trebui să aibă o precizie ridicată. În consecință, chiar și cu costuri crescute pentru ceasurile primare și, în consecință, cu costuri reduse pentru ceasurile secundare, este posibil să se asigure o precizie bună în întregul sistem la un cost total relativ scăzut.

Desigur, în acest caz este necesar să vă asigurați că ceasul secundar în sine nu introduce erori. Ceasurile secundare descrise anterior cu o roată cu clichet și un clichet, în care mâna se mișcă o dată pe minut pe un semnal, uneori funcționează defectuos. Mai mult, în timp, eroarea în citirile lor se acumulează. În ceasurile secundare moderne, sunt utilizate diferite tipuri de verificare și corectare a citirilor. O precizie și mai mare este asigurată de ceasurile secundare, care utilizează un curent alternativ de frecvență industrială (50 Hz), a cărui frecvență este strict stabilizată. Partea principală a acestui ceas este un motor electric sincron acționat de curent alternativ. Astfel, în acest ceas, curentul alternativ în sine este un semnal continuu de timp cu o perioadă de repetare de 0,02 sec.

În prezent, a fost creată sincronizarea la nivel mondial a ceasurilor atomice (WOSAC). Ceasul principal principal al acestui sistem este situat în Roma, New York, SUA și constă din trei croni atomici (ceasuri de cesiu atomice), ale căror citiri sunt mediate. Astfel, este asigurată acuratețea sincronizării, egală cu (1-3) * 10 -11. Acest ceas primar este asociat cu o rețea mondială de ceasuri secundare.

Testul a arătat că la transmiterea semnalelor de timp precise prin WOZAK din statul New York (SUA) către insula Oahu (Hawaii), adică aproximativ 30.000 km, citirile de timp au fost consistente cu o precizie de 3 microsecunde.

Precizia ridicată a stocării și transmiterii marcajelor de timp, obținută astăzi, face posibilă rezolvarea problemelor complexe și noi ale navigației spațiale pe distanțe lungi, precum și, deși întrebări vechi, dar încă importante și interesante despre mișcarea scoarței terestre .

Unde sunt continentele care navighează?

Acum putem reveni la problema mișcării continentelor, descrisă în capitolul anterior. Acest lucru este cu atât mai interesant cu cât în ​​jumătatea de secol care sa scurs de la apariția operelor lui Wegener până la vremea noastră, dezbaterea științifică în jurul acestor idei nu s-a calmat încă. De exemplu, W. Munk și G. MacDonald scriau în 1960: „Unele date ale lui Wegener sunt incontestabile, dar majoritatea argumentelor sale se bazează în întregime pe presupuneri arbitrare”. Și mai departe: „Marile schimbări de continente au avut loc înainte de invenția telegrafului, schimbări medii - înainte de invenția radioului și, după aceea, practic nu au fost observate schimbări”.

Aceste observații caustice nu sunt lipsite de fundament, cel puțin în prima lor parte. Într-adevăr, măsurătorile longitudinale făcute la un moment dat de Wegeper și colaboratorii săi în expedițiile lor în Groenlanda (într-una dintre care Wegener a murit tragic) au fost efectuate cu o precizie insuficientă pentru o soluție riguroasă a sarcinii la îndemână. Acest lucru a fost remarcat de contemporanii săi.

Unul dintre cei mai convinși susținători ai teoriei mișcării continentelor în versiunea sa modernă este P. N. Kropotkin. În 1962, el a scris: „Datele paleomagnetice și geologice indică faptul că, în timpul mezozoicului și cenozoicului, laitmotivul mișcării scoarței terestre a fost fragmentarea a două continente antice - Laurasia și Gondwana și răspândirea părților lor către Oceanul Pacific și spre centura geosinclinală Tethys ". Reamintim că Laurasia acoperea America de Nord, Groenlanda, Europa și întreaga jumătate nordică a Asiei, Gondwana - continentele sudice și India. Oceanul Tethys se întindea de la Marea Mediterană prin Alpi, Caucaz și Himalaya până în Indonezia.

Același autor a mai scris: „Unitatea Gondwanei este acum urmărită de la Precambrian până la mijlocul Cretacicului, iar fragmentarea sa arată acum ca un proces lung care a început în Paleozoic și a atins o scară deosebit de mare de la mijlocul Cretacicului. . Au trecut 80 de milioane de ani de atunci. În consecință, distanța dintre Africa și America de Sud a crescut cu o rată de 6 cm pe an. Aceeași rată este obținută din datele paleomagnetice pentru mișcarea Hindustanului din emisfera sudică în nordul " . După reconstituirea locației continentelor în trecut folosind date paleomagnetice, PN Kropotkin a ajuns la concluzia că „în acest moment continentele erau într-adevăr blocate într-un astfel de bloc care semăna cu conturul platformei continentale primare wegeneriene”.

Deci, suma datelor obținute prin diferite metode arată că locația modernă a continentelor și contururile lor s-au format în trecutul îndepărtat ca urmare a unui număr de defecte și a mișcării semnificative a blocurilor continentale.

Problema mișcării moderne a continentelor este decisă pe baza rezultatelor studiilor longitudinale efectuate cu o precizie suficientă. Ceea ce în acest caz înseamnă o acuratețe suficientă se poate vedea din faptul că, de exemplu, la latitudinea Washingtonului, o modificare a longitudinii cu o zecime de secundă corespunde unei deplasări de 0,3 cm. Deoarece viteza estimată de mișcare este de aproximativ 1 m pe an, iar serviciile de timp moderne deja Deoarece definirea punctelor în timp, stocarea și transmiterea timpului exact este disponibilă cu o precizie de mii și zecimi de mii de secundă, atunci pentru a obține rezultate convingătoare, este suficient să efectueze măsurătorile corespunzătoare cu un interval de câțiva ani sau câteva zeci de ani.

În acest scop, în 1926, a fost creată o rețea de 32 de puncte de observare și au fost efectuate studii longitudinale astronomice. În 1933, au fost efectuate repetate studii longitudinale astronomice și deja 71 de observatoare au fost incluse în lucrare. Aceste măsurători, efectuate la un nivel modern bun, deși nu pentru un interval de timp foarte lung (7 ani), au arătat, în special, că America nu se îndepărtează de Europa cu 1 m pe an, așa cum credea Wegener, ci se apropie este aproximativ la o viteză de 60 cm pe an.

Astfel, cu ajutorul unor măsurători longitudinale foarte precise, a fost confirmată prezența mișcării moderne a blocurilor continentale mari. Mai mult, a fost posibil să aflăm că părți individuale ale acestor blocuri continentale au mișcări ușor diferite.

Fiecare observație astronomică trebuie să fie însoțită de date referitoare la momentul executării sale. Precizia momentului în timp poate fi diferită, în funcție de cerințele și proprietățile fenomenului observat. De exemplu, în observațiile obișnuite ale meteorilor și stelelor variabile, este suficient să cunoaștem momentul cu o precizie de un minut. Observațiile eclipselor solare, acoperirea stelelor de către Lună și, în special, observarea mișcării sateliților artificiali ai Pământului, necesită marcarea momentelor cu o precizie de cel puțin o zecime de secundă. Observațiile astrometrice precise ale rotației diurne a sferei cerești forțează utilizarea unor metode speciale de înregistrare a momentelor de timp cu o precizie de 0,01 și chiar 0,005 secunde!

Prin urmare, una dintre principalele sarcini ale astronomiei practice este să obțină timp precis din observații, să o stocheze și să comunice consumatorilor date despre timp.

Pentru a păstra timpul, astronomii au ceasuri foarte precise, care sunt verificate în mod regulat, determinând momentele culminei stelelor cu ajutorul unor instrumente speciale. Transmiterea semnalelor de timp precise prin radio le-a permis să organizeze un serviciu de timp la nivel mondial, adică să lege toate observatoarele angajate în observații de acest fel într-un singur sistem.

Responsabilitatea serviciilor de timp, pe lângă transmiterea semnalelor de timp exacte, include și transmiterea de semnale simplificate, care sunt bine cunoscute de toți ascultătorii de radio. Acestea sunt șase semnale scurte, „puncte”, care sunt date înainte de începerea noii ore. Momentul ultimului „punct”, cu o precizie de o sutime de secundă, coincide cu începutul unei noi ore. Pasionatul de astronomie este sfătuit să folosească aceste semnale pentru a-și verifica ceasul. Când verificăm ceasul, nu ar trebui să-l traducem, deoarece în acest caz stric mecanismul, iar astronomul trebuie să aibă grijă de ceas, deoarece acesta este unul dintre instrumentele sale principale. El trebuie să determine „corectarea ceasului” - diferența dintre ora exactă și citirile lor. Aceste corecții trebuie determinate și înregistrate în mod sistematic în jurnalul observatorului; studiul lor ulterior va permite să stabilească cursul ceasului și să le studieze bine.

Desigur, este de dorit să aveți la dispoziție cel mai bun ceas posibil. Ce trebuie înțeles prin termenul „ceas bun”?

Este necesar ca ei să-și păstreze mișcarea cât mai exact posibil. Să comparăm două exemple de ceasuri de buzunar obișnuite:

Semnul pozitiv al corecției înseamnă că, pentru a obține ora exactă, este necesar să adăugați corecția la citirea ceasului.

În două jumătăți ale plăcii, există înregistrări ale corecțiilor ceasului. Scăzând corecția superioară din cea inferioară și împărțind la numărul de zile care au trecut între definiții, obținem rata zilnică a ceasului. Datele de progres sunt prezentate în același tabel.

De ce am numit unele ceasuri rele și altele bune? La primele ore, corecția este aproape de zero, dar cursul lor se modifică neregulat. Pentru cei din urmă, corecția este mare, dar cursul este uniform. Primele ore sunt potrivite pentru astfel de observații care nu necesită o oră mai precisă decât un minut. Este imposibil să interpolați lecturile lor, dar trebuie verificate de mai multe ori pe noapte.

Al doilea, „ceas bun”, este potrivit pentru a face observații mai complexe. Desigur, este util să le verificați mai des, dar le puteți interpola citirile pentru momente intermediare. Să arătăm acest lucru cu un exemplu. Să presupunem că observația a fost făcută pe 5 noiembrie la 23 ore 32 ore 46 secunde. conform ceasului nostru. Verificarea ceasului, efectuată la ora 17:00 pe 4 noiembrie, a dat o modificare de +2 m. 15 s. Rata zilnică, după cum se poate vedea din tabel, este de +5,7 s. De la ora 17:00 pe 4 noiembrie până în momentul observării, au trecut 1 zi și 6,5 ore sau 1,27 zile. Înmulțind acest număr cu rata zilnică, obținem +7,2 s. Prin urmare, corectarea ceasului la momentul observării nu era egală cu 2 m. 15 s, ci +2 m. 22 s. Îl adăugăm la momentul observării. Deci, observația a fost făcută pe 5 noiembrie la 23 ore 35 ore 8 secunde.

Determinarea orei exacte, stocarea și transmiterea prin radio către întreaga populație este sarcina serviciului de timp precis, care există în multe țări.

Semnalele de timp precise pe radio sunt recepționate de navigatorii flotei maritime și aeriene, multe organizații științifice și industriale care trebuie să știe ora exactă. Cunoașterea exactă a orei este necesară, în special, și pentru a determina geograficul

longitudinile lor în diferite puncte de pe suprafața pământului.

Numărarea timpului. Determinarea longitudinii geografice. Calendar

Din cursul geografiei fizice a URSS, cunoașteți conceptele de numărare a timpului local, de zonă și de maternitate și, de asemenea, că diferența de longitudine geografică de două puncte este determinată de diferența de timp local a acestor puncte. Această problemă este rezolvată prin metode astronomice folosind observații ale stelelor. Pe baza determinării coordonatelor exacte ale punctelor individuale, suprafața pământului este cartografiată.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit durata lunii lunare sau a anului solar pentru a număra perioade mari de timp, adică durata revoluției Soarelui de-a lungul eclipticii. Anul determină frecvența modificărilor sezoniere. Un an solar durează 365 de zile solare 5 ore 48 minute 46 secunde. Este practic necorespunzător cu zilele și cu lungimea lunii lunare - perioada schimbării fazei lunare (aproximativ 29,5 zile). Aceasta este dificultatea de a crea un calendar simplu și convenabil. De-a lungul istoriei vechi de secole a omenirii, au fost create și utilizate multe sisteme calendaristice diferite. Dar toate pot fi împărțite în trei tipuri: solar, lunar și lunisolar. Pastorii din sud foloseau de obicei lunile lunare. Un an de 12 luni lunare conținea 355 de zile solare. Pentru a concilia numărul de timp în funcție de Lună și Soare, a fost necesar să setați 12 sau 13 luni în an și să introduceți zile suplimentare în an. Calendarul solar, care era folosit în Egiptul antic, era mai simplu și mai convenabil. În prezent, în majoritatea țărilor lumii este adoptat și calendarul solar, dar al unui dispozitiv mai perfect, numit gregorian, despre care se discută mai departe.

La compilarea calendarului, este necesar să se ia în considerare faptul că durata anului calendaristic ar trebui să fie cât mai aproape de durata revoluției Soarelui de-a lungul eclipticii și că anul calendaristic ar trebui să conțină un număr întreg de zile solare, deoarece este incomod să începeți anul în diferite momente ale zilei.

Aceste condiții au fost îndeplinite de calendarul dezvoltat de astronomul alexandrin Sozigenes și introdus în 46 î.Hr. la Roma de Iulius Cezar. Ulterior, după cum știți, din cursul geografiei fizice, el a primit numele stilului iulian sau vechi. În acest calendar, anii sunt numărați de trei ori la rând timp de 365 de zile și sunt numiți simpli, anul care urmează acestora este de 366 de zile. Se numește un an bisect. Anii bisecți din calendarul iulian sunt acei ani ale căror numere sunt divizibile în mod egal cu 4.

Durata medie a unui an conform acestui calendar este de 365 de zile 6 ore, adică este cu aproximativ 11 minute mai lung decât cel adevărat. Din această cauză, stilul vechi a rămas în urma trecerii reale a timpului cu aproximativ 3 zile la fiecare 400 de ani.

În calendarul gregorian (stil nou), introdus în URSS în 1918 și adoptat chiar mai devreme în majoritatea țărilor, ani care se termină în două zerouri, cu excepția 1600, 2000, 2400 etc. (adică cele în care numărul sutelor este divizibil cu 4 fără rest) nu sunt considerate salt. Așa se corectează eroarea de 3 zile, acumulând peste 400 de ani. Astfel, lungimea medie a unui an în noul stil se dovedește a fi foarte apropiată de perioada revoluției Pământului în jurul Soarelui.

Până în secolul XX. diferența dintre stilul nou și stilul vechi (iulian) a ajuns la 13 zile. Deoarece noul stil a fost introdus în țara noastră abia în 1918, Revoluția din octombrie, săvârșită în 1917 pe 25 octombrie (după stilul vechi), este sărbătorită pe 7 noiembrie (după noul stil).

Diferența dintre stilurile vechi și noi de 13 zile va rămâne în secolul XXI și în secolul XXII. va crește la 14 zile.

Noul stil, desigur, nu este complet precis, dar o eroare de 1 zi se va acumula pe el abia după 3300 de ani.

Metodologie pentru desfășurarea lecției 5
„Timp și calendar”

Scopul lecției: formarea unui sistem de concepte de astrometrie practică despre metode și instrumente de măsurare, numărare și stocare a timpului.

Obiective de invatare:
Educatie generala: formarea conceptelor:

Astrometrie practică despre: 1) metode astronomice, instrumente și unități de măsură, numărarea și stocarea timpului, calendare și cronologie; 2) determinarea coordonatelor geografice (longitudine) a zonei conform observațiilor astrometrice;

Despre fenomenele cosmice: revoluția Pământului în jurul Soarelui, revoluția Lunii în jurul Pământului și rotația Pământului în jurul axei sale și despre consecințele lor - fenomene cerești: răsăritul soarelui, apusul soarelui, mișcarea vizibilă zilnică și anuală și culmile luminile (Soarele, Luna și stelele), schimbarea fazelor Lunii ...

Educațional: formarea unei concepții științifice asupra lumii și a educației ateiste în cursul cunoașterii istoriei cunoașterii umane, a principalelor tipuri de calendare și sisteme cronologice; eliminarea superstițiilor asociate cu conceptul de "an bisect" și traducerea datelor calendarelor iuliene și gregoriene; educație politehnică și muncii în prezentarea de materiale despre dispozitive de măsurare și stocare a timpului (ceasuri), calendare și sisteme cronologice și despre modalități practice de aplicare a cunoștințelor astrometrice.

Dezvoltare: formarea abilităților: pentru a rezolva probleme pentru calcularea timpului și a datelor cronologiei și transferul timpului dintr-un sistem de stocare și cont în altul; efectuați exerciții privind aplicarea formulelor de bază ale astrometriei practice; utilizați o hartă în mișcare a cerului înstelat, cărți de referință și calendarul astronomic pentru a determina poziția și condițiile de vizibilitate ale corpurilor cerești și cursul fenomenelor cerești; determinați coordonatele geografice (longitudinea) zonei conform observațiilor astronomice.

Elevii ar trebui stii:

1) motivele fenomenelor cerești observate zilnic generate de rotația Lunii în jurul Pământului (schimbarea fazelor Lunii, mișcarea aparentă a Lunii de-a lungul sferei cerești);
2) conexiunea duratei fenomenelor cosmice și cerești individuale cu unitățile și metodele de măsurare, numărare și stocare a timpului și a calendarelor;
3) unități de timp: efemerida a doua; ziua (solară stelară, adevărată și medie); o săptămână; luna (sinodică și siderală); anul (înstelat și tropical);
4) formule care exprimă legătura dintre vremuri: lume, maternitate, locală, vară;
5) instrumente și metode de măsurare a timpului: principalele tipuri de ceasuri (solare, de apă, de foc, mecanice, cuarț, electronice) și regulile de utilizare a acestora pentru măsurarea și stocarea timpului;
6) principalele tipuri de calendare: lunar, lunisolar, solar (iulian și gregorian) și baza cronologiei;
7) conceptele de bază ale astrometriei practice: principiile determinării timpului și coordonatelor geografice ale zonei în funcție de observațiile astronomice.
8) valori astronomice: coordonatele geografice ale orașului natal; unități de timp: efemeroid secund; zi (solară stelară și medie); luna (sinodică și siderală); anul (tropical) și lungimea anului în principalele tipuri de calendare (lunar, lunisolar, solar iulian și gregorian); numere de fus orar din Moscova și orașul natal.

Elevii ar trebui a fi capabil să:

1) Folosiți un plan generalizat pentru studiul fenomenelor cosmice și cerești.
2) Navigați pe teren pe Lună.
3) Rezolvați probleme legate de conversia unităților de timp de la un sistem de numărare la altul conform formulelor care exprimă relația: a) între timpul solar și timpul solar mediu; b) Universală, maternitate, locală, oră de vară și folosind o hartă a fusurilor orare; c) între diferite sisteme cronologice.
4) Rezolvați sarcini pentru a determina coordonatele geografice ale locului și timpului de observare.

Ajutoare vizuale și demonstrații:

Fragmente din filmul „Aplicații practice ale astronomiei”.

Fragmente de benzi de film „Mișcarea vizibilă a corpurilor cerești”; „Dezvoltarea ideilor despre Univers”; „Cum a respins astronomia ideile religioase ale universului”.

Dispozitive și instrumente: glob geografic; harta fusului orar; gnomon și cadran solar ecuatorial, clepsidră, ceas de apă (cu o scară uniformă și neuniformă); lumânare gradată ca model de ceas de foc, ceasuri mecanice, cuarț și electronice.

Desene, diagrame, fotografii: schimbări în fazele lunii, structura internă și principiul de funcționare al ceasurilor mecanice (pendul și arc), cuarț și electronice, standard de timp atomic.

Lecții de făcut acasă:

1. Pentru a studia materialul manualelor:
B.A. Vorontsov-Velyaminova: §§ 6 (1), 7.
E.P. Levitan: § 6; sarcinile 1, 4, 7
A.V. Zasova, E.V. Kononovici: §§ 4 (1); 6; Exercițiul 6.6 (2.3)

2. Finalizați sarcini din colectarea problemelor Vorontsov-Velyaminov BA. : 113; 115; 124; 125.

Planul lecției

Pașii lecției		Metode de prezentare	Timp, min
	Testarea și actualizarea cunoștințelor	Sondaj frontal, conversație
	Formarea conceptelor de timp, unități de măsură și numărare de timp pe baza duratei fenomenelor spațiale, a relației dintre diferitele „timpuri” și fusuri orare	Lectura	7-10
	Cunoașterea studenților cu metode pentru determinarea longitudinii geografice a unei locații din observații astronomice	Conversație, prelegere	10-12
	Formarea conceptelor despre instrumente de măsurare, numărare și stocare a timpului - ceasuri și standard de timp atomic	Lectura	7-10
	Formarea conceptelor despre principalele tipuri de calendare și sisteme cronologice	Prelegere, conversație	7-10
	Rezolvarea problemelor	Lucrați la tablă, rezolvarea independentă a problemelor într-un caiet
	Rezumând materialul acoperit, rezumând lecția, temele

Metoda de prezentare a materialului

La începutul lecției, cunoștințele dobândite în cele trei lecții anterioare ar trebui testate, actualizând materialul destinat studiului cu întrebări și sarcini în timpul unui sondaj frontal și conversație cu elevii. Unii elevi efectuează sarcini programate, rezolvând probleme asociate cu utilizarea unei hărți în mișcare a cerului înstelat (similar cu sarcinile 1-3).

O serie de întrebări despre cauzele fenomenelor cerești, liniile și punctele principale ale sferei cerești, constelațiile, condițiile de vizibilitate a luminilor etc. coincide cu întrebările puse la începutul lecțiilor anterioare. Acestea sunt completate de întrebări:

1. Definiți conceptele de „luminozitate” și „magnitudine”. Ce știi despre scara de magnitudine? Ce determină strălucirea stelelor? Scrieți formula lui Pogson pe tablă.

2. Ce știți despre sistemul orizontal de coordonate cerești? Pentru ce se folosește? Ce planuri și linii sunt principalele în acest sistem? Ce este: înălțimea luminarului? Distanța zenit a stelei? Azimutul stelei? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

3. Ce știți despre sistemul ecuatorial I al coordonatelor cerești? Pentru ce se folosește? Ce planuri și linii sunt principalele în acest sistem? Ce este: declinarea unui luminar? Distanța polară? Unghiul orar al Soarelui? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

4. Ce știi despre sistemul ecuatorial II al coordonatelor cerești? Pentru ce se folosește? Ce planuri și linii sunt principalele în acest sistem? Ce este ascensiunea dreaptă a unei stele? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

1) Cum să navigați pe teren de Soare? De steaua polară?
2) Cum se determină latitudinea geografică a zonei din observații astronomice?

Sarcini programabile corespunzătoare:

1) Colectarea problemelor de către G.P. Subbotină, sarcini NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Colectarea problemelor de către E.P. Întrerupt, sarcini NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Straut E.K. : lucrări de testare NN 1-2 subiecte „Fundamente practice ale astronomiei” (convertite în altele programabile ca urmare a muncii profesorului).

În prima etapă a lecției sub forma unei prelegeri, se realizează formarea conceptelor despre timp, unități de măsură și numărare de timp, pe baza duratei fenomenelor cosmice (rotația Pământului în jurul axei sale, rotația Luna în jurul Pământului și rotația Lunii în jurul Soarelui), relația dintre diferitele „momente” și curele de ceas. Considerăm că este necesar să oferim elevilor o înțelegere generală a timpului sideral.

Trebuie să acordați atenție studenților:

1. Lungimea unei zile și a unui an depinde de cadrul de referință în care este luată în considerare mișcarea Pământului (dacă este asociată cu stele fixe, Soare etc.). Alegerea sistemului de referință se reflectă în numele unității de timp.

2. Durata unităților de timp este asociată cu condițiile de vizibilitate (culminări) ale corpurilor cerești.

3. Introducerea standardului de timp atomic în știință s-a datorat denivelării rotației Pământului, care a fost descoperită odată cu creșterea preciziei ceasurilor.

4. Introducerea timpului standard se datorează necesității de a coordona activitățile economice pe teritoriul definit de limitele fusurilor orare. O greșeală generală pe scară largă este identificarea orei locale cu ora de vară.

1 timp. Unități de măsură și numărare de timp

Timpul este principala cantitate fizică care caracterizează schimbarea succesivă a fenomenelor și stărilor de materie, durata existenței lor.

Din punct de vedere istoric, toate unitățile de timp de bază și derivate sunt determinate pe baza observațiilor astronomice ale cursului fenomenelor cerești cauzate de: rotația Pământului în jurul axei sale, rotația Lunii în jurul Pământului și rotația Pământului în jurul soarele. Pentru măsurarea și numărarea timpului în astrometrie, se utilizează diferite sisteme de referință, asociate cu anumite corpuri cerești sau cu anumite puncte ale sferei cerești. Cele mai răspândite sunt:

1. "Stea"timpul asociat cu mișcarea stelelor în sfera cerească. Măsurat după unghiul orar al echinocțiului de primăvară: S = t ^; t = S - a

2. "Solar„timpul asociat cu: mișcarea aparentă a centrului discului Soarelui de-a lungul eclipticii (timpul solar real) sau mișcarea„ Soarelui mediu ”- un punct imaginar care se mișcă uniform de-a lungul ecuatorului ceresc pentru aceeași perioadă de timp ca și adevăratul Soare (timpul solar mediu).

Odată cu introducerea în 1967 a standardului de timp atomic și a sistemului internațional SI, secunda atomică este utilizată în fizică.

O a doua este o mărime fizică, numerică egală cu 9192631770 perioade de radiație corespunzătoare tranziției între nivelurile hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.

Toate „timpurile” de mai sus sunt compatibile între ele prin calcule speciale. Timpul solar mediu este folosit în viața de zi cu zi.

Determinarea orei exacte, stocarea și transmiterea acesteia prin radio constituie opera Serviciului Timpului, care există în toate țările dezvoltate ale lumii, inclusiv în Rusia.

Unitatea principală a timpului solar, adevărat și mediu solar este ziua. Obținem siderale, medii solare și alte secunde împărțind ziua corespunzătoare la 86400 (24 h´60 m´ 60 s).

Ziua a devenit prima unitate de timp în urmă cu peste 50.000 de ani.

Ziua este o perioadă de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul axei sale față de orice reper.

Ziua siderală - perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu stelele fixe, este definită ca intervalul de timp dintre două culminări superioare succesive ale echinocțiului de primăvară.

Zile solare adevărate - perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu centrul discului Soarelui, definită ca intervalul de timp dintre două culminări succesive cu același nume al centrului discului Soarelui.

Datorită faptului că ecliptica este înclinată către ecuatorul ceresc la un unghi de 23њ 26 ¢, iar Pământul se învârte în jurul Soarelui pe o orbită eliptică (ușor alungită), viteza mișcării aparente a Soarelui în sfera cerească și, prin urmare, durata adevăratelor zile solare se va schimba constant pe tot parcursul anului: cel mai rapid în apropierea punctelor de echinocți (martie, septembrie), cel mai lent în apropierea punctelor de solstițiu (iunie, ianuarie).

Pentru a simplifica calculele timpului în astronomie, se introduce conceptul unei zile solare medii - perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu „Soarele mediu”.

Ziua solară medie este definită ca intervalul de timp dintre două culminări omonime succesive ale „soarelui mediu”.

Ziua solară medie este cu 3 m 55,009 s mai scurtă decât o zi siderală.

24 h 00 m 00 s timpul sideral este egal cu 23 h 56 m 4,09 s timpul solar mediu.

Pentru claritatea calculelor teoretice, efemeridă (tabelară) al doilea, egal cu media secundară solară din 0 ianuarie 1900 la ora 12 din ora curentă, fără legătură cu rotația Pământului. În urmă cu aproximativ 35.000 de ani, oamenii au observat o schimbare periodică a aspectului lunii - schimbarea fazelor lunare. Fază F un corp ceresc (Lună, planetă etc.) este determinat de raportul dintre cea mai mare lățime a părții iluminate a discului d ¢ la diametrul său D:. Linia terminator separă părțile întunecate și luminoase ale discului luminos.

Orez. 32. Schimbarea fazei lunii

Luna se deplasează în jurul pământului în aceeași direcție în care pământul se rotește în jurul axei sale: de la vest la est. Reflectarea acestei mișcări este mișcarea aparentă a lunii pe fundalul stelelor spre rotația cerului. În fiecare zi, luna se deplasează spre est cu 13њ față de stele și completează un cerc complet în 27,3 zile. Deci a fost stabilită a doua măsură a timpului după zi - lună(fig. 32).

Luna lunară siderală (stelară)- perioada de timp în care Luna face o revoluție completă în jurul Pământului în raport cu stelele fixe. Egal cu 27 zile 07 h 43 m 11,47 s.

Luna lunară sinodică (calendaristică) este o perioadă de timp cuprinsă între două faze consecutive cu același nume (de obicei, lunile noi) ale Lunii. Egal cu 29 zile 12 h 44 m 2,78 s.

Orez. 33. Metode de direcționare teren pe lună

Totalitatea fenomenelor mișcării aparente a Lunii pe fundalul stelelor și schimbarea fazelor Lunii face posibilă navigarea pe Lună pe teren (Fig. 33). Luna apare ca o semilună îngustă în vest și dispare în razele zorilor cu aceeași semilună îngustă în est. Să atașăm mental o linie dreaptă la semiluna lunară din stânga. Putem citi în cer fie litera „P” - „în creștere”, „coarnele” lunii sunt întoarse spre stânga - luna este vizibilă în vest; sau litera „C” - „îmbătrânire”, „coarnele” lunii sunt întoarse spre dreapta - luna este vizibilă în est. Pe o lună plină, luna este vizibilă în sud la miezul nopții.

Ca urmare a observării schimbării poziției Soarelui deasupra orizontului timp de mai multe luni, a apărut o a treia măsură a timpului - an.

Un an este o perioadă de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul Soarelui față de orice reper (punct).

Un an sideral este o perioadă siderală (stelară) a revoluției Pământului în jurul Soarelui, egală cu 365,256320 ... zile solare medii.

An anomalistic - intervalul de timp dintre două pasaje succesive ale Soarelui mediu prin punctul orbitei sale (de obicei, periheliu), este egal cu 365,259641 ... zile solare medii.

Un an tropical este un interval de timp între două pasaje succesive ale Soarelui mediu prin echinocțiul de primăvară, egal cu 365,2422 ... zile solare medii sau 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

UTC este definit ca ora solară medie locală la meridianul principal (Greenwich).

Suprafața Pământului este împărțită în 24 de zone delimitate de meridiane - Fusuri orare... Fusul orar zero este situat simetric față de meridianul zero (Greenwich). Centurile sunt numerotate de la 0 la 23 de la vest la est. Limitele reale ale centurilor sunt aliniate cu limitele administrative ale districtelor, regiunilor sau statelor. Meridianele centrale ale fusurilor orare se află exact la o distanță de 15њ (1 oră) una de cealaltă, prin urmare, atunci când se deplasează dintr-un fus orar în altul, timpul se schimbă cu un număr întreg de ore, dar numărul de minute și secunde nu se schimbă. Noua zi calendaristică (și Anul Nou) începe pe rânduri de date(linie de demarcare), care se desfășoară în principal de-a lungul meridianului de 180њ longitudine estică, lângă granița de nord-est a Federației Ruse. La vest de linia de date, ziua lunii este întotdeauna cu una mai mult decât la est de ea. Când această linie este traversată de la vest la est, numărul calendarului scade cu unul, iar când linia de la est la vest este traversată, numărul calendarului crește cu unul, ceea ce elimină o eroare de numărare a timpului atunci când călătoriți în jurul lumii și mișcați oameni de la est la emisfera vestică a Pământului.

Ora zonei este determinată de formula:
T n = T 0 + n , Unde T 0 - timpul universal; n- numărul fusului orar.

Ora de vară - ora standard, modificată cu un număr întreg de ore prin decret guvernamental. Pentru Rusia, este egal cu talia, plus 1 oră.

Ora Moscovei - ora standard a celui de-al doilea fus orar (plus 1 oră):
Tm = T 0 + 3 (ore).

Ora de vară - ora de vară, modificată cu un plus suplimentar de 1 oră prin ordin guvernamental pentru perioada de vară pentru a economisi energie.

Datorită rotației Pământului, diferența dintre momentele de apariție a unei jumătăți de zi sau punctul culminant al stelelor cu coordonate ecuatoriale cunoscute la 2 puncte este egală cu diferența de longitudine geografică a punctelor, ceea ce face posibilă determinarea longitudinea unui punct dat din observațiile astronomice ale Soarelui și ale altor luminatoare și, dimpotrivă, ora locală în orice punct cu o longitudine cunoscută ...

Longitudinea geografică a zonei este măsurată la est de meridianul "zero" (Greenwich) și este numeric egală cu intervalul de timp dintre aceleași culmini ale aceleiași stele pe meridianul Greenwich și la punctul de observație: unde S- timpul sideral într-un punct cu o latitudine geografică dată; S 0 - timpul sideral la meridianul principal. Exprimat în grade sau ore, minute și secunde.

Pentru a determina longitudinea geografică a zonei, este necesar să se determine momentul culminării unui luminar (de obicei Soarele) cu coordonate ecuatoriale cunoscute. Prin traducerea cu ajutorul unor tabele speciale sau a unui calculator, timpul de observare de la solar la stelar și cunoașterea timpului culminant al acestei stele pe meridianul Greenwich din cartea de referință, putem determina cu ușurință longitudinea zonei. Singura dificultate în calcul este conversia exactă a unităților de timp de la un sistem la altul. Momentul culminării nu poate fi „urmărit”: este suficient să se determine înălțimea (distanța zenit) a stelei în orice moment fix fix în timp, dar calculele vor fi destul de complicate.

La a doua etapă a lecției, elevii se familiarizează cu dispozitive de măsurare, stocare și numărare a timpului - ceasuri. Citirile ceasului servesc drept referință cu care intervalele de timp pot fi comparate. Elevii ar trebui să acorde atenție faptului că nevoia de a determina cu exactitate momentele și intervalele de timp a stimulat dezvoltarea astronomiei și fizicii: până la mijlocul secolului al XX-lea, metodele astronomice de măsurare, stocare a timpului și a standardelor de timp au stat la baza World Time Service. Precizia ceasului a fost controlată de observații astronomice. În prezent, dezvoltarea fizicii a condus la crearea unor metode mai precise de determinare și standarde de timp, care au început să fie utilizate de astronomi pentru a studia fenomenele care stau la baza metodelor anterioare de măsurare a timpului.

Materialul este prezentat sub forma unei prelegeri, însoțită de demonstrații ale principiului funcționării și structurii interne a ceasurilor de diferite tipuri.

2. Instrumente pentru măsurarea și stocarea timpului

Chiar și în Babilonul antic, zilele solare erau împărțite în 24 de ore (360њ: 24 = 15њ). Mai târziu, fiecare oră a fost împărțită la 60 de minute și fiecare minut la 60 de secunde.

Primele instrumente pentru măsurarea timpului au fost cadranul solar. Cel mai simplu cadran solar - gnomon- reprezintă un pol vertical în centrul unei platforme orizontale cu diviziuni (Fig. 34). Umbra gnomonului descrie o curbă complexă, în funcție de înălțimea Soarelui și schimbarea de la o zi la alta în funcție de poziția Soarelui pe ecliptică, viteza umbrei se schimbă, de asemenea. Ceasul solar nu necesită înfășurare, nu se oprește și rulează întotdeauna corect. înclinând platforma astfel încât stâlpul de la gnomon să fie îndreptat către polul lumii, obținem un cadran solar ecuatorial, în care viteza umbrei este uniformă (Fig. 35).

Orez. 34. Cadran solar orizontal. Unghiurile corespunzătoare fiecărei ore au o valoare diferită și sunt calculate folosind formula: , unde a este unghiul dintre linia amiezii (proiecția meridianului ceresc pe suprafața orizontală) și direcția către numerele 6, 8, 10 ... indicând ore; j este latitudinea locației; h - unghiul orar al Soarelui (15њ, 30њ, 45њ)

Orez. 35. Ceas solar ecuatorial. Fiecare oră de pe cadran corespunde unui unghi de 15њ

Clepsidra, focul și ceasurile de apă au fost inventate pentru a măsura timpul pe timp de noapte și pe vreme rea.

Clepsidra se distinge prin simplitatea sa de design și precizie, dar este greoaie și se „înfășoară” doar pentru o perioadă scurtă de timp.

Ceasul de foc este o spirală sau un băț dintr-o substanță combustibilă cu diviziuni marcate. În China antică s-au creat amestecuri care ard luni întregi fără supraveghere constantă. Dezavantaje ale acestor ceasuri: precizie redusă (dependența ratei de ardere de compoziția materiei și a vremii) și complexitatea fabricației (Fig. 36).

Ceasurile de apă (clepsidre) au fost utilizate în toate țările din Lumea Antică (Fig. 37 a, b).

Ceasuri mecanice cu greutăți și roți au fost inventate în secolele X-XI. În Rusia, primul ceas mecanic al turnului a fost instalat în Kremlinul din Moscova în 1404 de către călugărul Lazar Sorbin. Ceas cu pendul inventat în 1657 de fizicianul și astronomul olandez H. Huygens. Ceasurile mecanice cu arc au fost inventate în secolul al XVIII-lea. În anii 30 ai secolului nostru, au fost inventate ceasurile cu cuarț. În 1954 în URSS ideea de a crea ceas atomic- „Indicați standardul primar de timp și frecvență”. Au fost instalați la un institut de cercetare de lângă Moscova și au dat o eroare aleatorie de 1 secundă la fiecare 500.000 de ani.

În 1978, URSS a creat un standard de timp atomic (optic) și mai precis. O eroare de 1 secundă apare o dată la 10.000.000 de ani!

Cu ajutorul acestor și a multor alte dispozitive fizice moderne, a fost posibil cu o precizie foarte mare să se determine valorile unităților de măsurare de timp de bază și derivate. Au fost clarificate multe caracteristici ale mișcării vizibile și adevărate a corpurilor cosmice, au fost descoperite noi fenomene cosmice, inclusiv modificări ale vitezei de rotație a Pământului în jurul axei sale cu 0,01-1 secunde în timpul anului.

3. Calendare. Cronologie

Calendarul este un sistem numeric continuu pentru perioade mari de timp, bazat pe periodicitatea fenomenelor naturale, care se manifestă în mod clar în mod clar în fenomenele cerești (mișcarea corpurilor cerești). Întreaga istorie veche de secole a culturii umane este indisolubil legată de calendar.

Nevoia de calendare a apărut într-o antichitate atât de profundă, când o persoană nu știa încă să citească și să scrie. Calendarele au determinat debutul primăverii, verii, toamnei și iernii, perioadele plantelor cu flori, coacerea fructelor, colectarea plantelor medicinale, schimbările în comportamentul și viața animalelor, modificările vremii, timpul muncii agricole și mult mai mult. Calendarele răspund la întrebările: „Ce dată este astăzi?”, „Ce zi a săptămânii?”, „Când a avut loc acest eveniment?” și vă permit să reglementați și să planificați viața și activitățile economice ale oamenilor.

Există trei tipuri principale de calendare:

1. Lunar calendar, care se bazează pe o lună lunară sinodică cu o durată de 29,5 zile solare medii. A apărut acum peste 30.000 de ani. Anul lunar al calendarului conține 354 (355) zile (cu 11,25 zile mai scurt decât cel solar) și este împărțit în 12 luni de 30 (impare) și 29 (pare) zile în fiecare (în calendarul musulman se numesc: muharram , safar, rabi al- Awval, Rabi As-Sani, Jumada Al-Ula, Jumada Al-Akhira, Rajab, Sha'ban, Ramadan, Shawal, Zul-Qaada, Zul-Hijjra). Deoarece luna calendaristică este cu 0,0306 zile mai scurtă decât cea sinodică și în 30 de ani diferența dintre ele ajunge la 11 zile, în arabic calendar lunar în fiecare ciclu de 30 de ani, există 19 ani „simpli” de 354 zile și 11 ani „bisecți” de 355 zile (2, 5, 7, 10, 13, 16, 18, 21, 24, 26, 29 ani ai fiecărui ciclu). turc calendarul lunar este mai puțin precis: în ciclul său de 8 ani există 5 ani „simpli” și 3 „bisecți”. Data de Anul Nou nu este fixă ​​(se mișcă încet de la an la an): de exemplu, Hijjra 1421 a început pe 6 aprilie 2000 și se va încheia pe 25 martie 2001. Calendarul lunar este adoptat ca calendar religios și de stat în statele musulmane din Afganistan, Irak, Iran, Pakistan, Republica Arabă Unită și altele. Pentru planificarea și reglementarea activităților economice, calendarele solare și lunisolare sunt utilizate în paralel.

2.Calendar solar pe baza unui an tropical. A apărut acum peste 6.000 de ani. În prezent este adoptat ca calendar mondial.

Calendarul solar „stil vechi” Julian conține 365,25 de zile. Dezvoltat de astronomul alexandrin Sozigenes, introdus de împăratul Iulius Cezar în Roma antică în 46 î.Hr. și apoi răspândit în întreaga lume. În Rusia a fost adoptat în 988 d.Hr. În calendarul iulian, lungimea anului este stabilită la 365,25 de zile; trei ani „simpli” au 365 de zile, un an bisect - 366 de zile. Există 12 luni într-un an, câte 30 și 31 de zile fiecare (cu excepția lunii februarie). Anul iulian este cu 11 minute și 13,9 secunde în spatele anului tropical. De 1500 de ani de la aplicare, s-a acumulat o eroare de 10 zile.

V gregorian calendarul solar „stil nou” lungimea anului este de 365, 242500 zile. În 1582, calendarul iulian a fost reformat prin decretul Papei Grigore al XIII-lea în conformitate cu proiectul matematicianului italian Luigi Lilio Garalli (1520-1576). Numărul de zile a fost mutat cu 10 zile înainte și s-a convenit ca fiecare secol, care nu este divizibil cu 4 fără rest: 1700, 1800, 1900, 2100 etc., să nu fie considerat un salt. Aceasta corectează o eroare de 3 zile la fiecare 400 de ani. O eroare apare în 1 zi timp de 2735 de ani. Noi secole și milenii încep la 1 ianuarie a „primului” an al acestui secol și mileniu: de exemplu, secolul 21 și mileniul 3 al erei noastre (AD) vor începe la 1 ianuarie 2001 conform calendarului gregorian.

La noi, înainte de revoluție, s-a folosit calendarul iulian al „stilului vechi”, a cărui eroare până în 1917 era de 13 zile. În 1918, calendarul gregorian al „noului stil” adoptat în întreaga lume a fost introdus în țară și toate datele au avansat cu 13 zile înainte.

Conversia datelor calendarului iulian în calendarul gregorian se efectuează conform formulei: unde T G Si t NS- date conform calendarului gregorian și iulian; n este un număr întreg de zile, CU- numărul secolelor trecute complete, CU 1 - cel mai apropiat număr de secole, multiplu de patru.

Alte varietăți de calendare solare sunt:

Calendarul persan, care a determinat durata anului tropical la 365,24242 zile; Ciclul de 33 de ani include 25 de ani „simpli” și 8 „bisecți”. Mult mai precisă decât cea gregoriană: o eroare de 1 an „curge” timp de 4500 de ani. Proiectat de Omar Khayyam în 1079; a fost folosit pe teritoriul Persiei și în alte state până la mijlocul secolului al XIX-lea.

Calendarul copt este similar cu calendarul iulian: există 12 luni de 30 de zile într-un an; după 12 luni în anul „simplu” se adaugă anul 5, în „salt” - 6 zile suplimentare. Este folosit în Etiopia și în alte state (Egipt, Sudan, Turcia etc.) de pe teritoriul copților.

3.Calendarul lunar-solar, în care mișcarea lunii este în concordanță cu mișcarea anuală a soarelui. Anul constă din 12 luni lunare de câte 29 și 30 de zile fiecare, la care, pentru a ține cont de mișcarea Soarelui, se adaugă periodic ani „bisecți”, care conțin o lună a 13-a suplimentară. Drept urmare, anii „simpli” durează 353, 354, 355 zile și „salt” - 383, 384 sau 385 zile. A apărut la începutul mileniului I î.Hr., a fost folosit în China antică, India, Babilon, Iudeea, Grecia, Roma. În prezent este adoptat în Israel (începutul anului cade în diferite zile între 6 septembrie și 5 octombrie) și este utilizat, împreună cu statul, în țările din Asia de Sud-Est (Vietnam, China etc.).

În plus față de tipurile de calendare de bază descrise mai sus, au fost create calendare și sunt încă utilizate în unele regiuni ale Pământului, ținând cont de mișcarea aparentă a planetelor pe sfera cerească.

Lunisolar-planetar estic 60 de ani calendar bazat pe periodicitatea mișcării Soarelui, Lunii și a planetelor Jupiter și Saturn. A apărut la începutul mileniului II î.Hr. în Asia de Est și de Sud-Est. Utilizat în prezent în China, Coreea, Mongolia, Japonia și alte țări din regiune.

În ciclul de 60 de ani al calendarului modern estic, există 21.912 zile (în primii 12 ani sunt 4371 zile; în al doilea și al patrulea - 4400 și 4401 zile; în al treilea și al cincilea - 4370 zile). În această perioadă de timp, se potrivesc două cicluri de 30 de ani ale lui Saturn (egale cu perioadele siderale ale revoluției sale T Saturn = 29,46 "30 de ani), aproximativ trei cicluri lunisolare de 19 ani, cinci cicluri de 12 ani ale lui Jupiter (egale cu perioadele siderale ale revoluției sale T Jupiter= 11,86 "12 ani) și cinci cicluri lunare de 12 ani. Numărul de zile dintr-un an nu este constant și poate fi de 353, 354, 355 zile în anii „simpli”, 383, 384, 385 zile în anii bisecti. Începutul anului în diferite state se încadrează în date diferite, în perioada 13 ianuarie - 24 februarie. Ciclul actual de 60 de ani a început în 1984. Datele privind combinația de caractere din calendarul estic sunt date în anexă.

Calendarul din America Centrală al culturilor maya și aztece a fost folosit între 300-1530. ANUNȚ Bazat pe periodicitatea mișcării Soarelui, Lunii și perioadele sinodice de revoluție ale planetelor Venus (584 d) și Marte (780 d). Un an „lung” cu o durată de 360 ​​(365) zile a constat în 18 luni de câte 20 de zile fiecare și 5 sărbători. În același timp, un „an scurt” de 260 de zile (1/3 din perioada sinodică a circulației lui Marte) a fost folosit în scopuri culturale și religioase; a fost împărțit în 13 luni, câte 20 de zile fiecare; săptămânile „numerotate” constau în 13 zile, care aveau propriul număr și nume. Durata anului tropical a fost determinată cu cea mai mare precizie la 365.2420 d (o eroare de 1 zi nu se acumulează peste 5000 de ani!); luna sinodică lunară - 29.53059 d.

La începutul secolului al XX-lea, creșterea legăturilor științifice, tehnice, culturale și economice internaționale a necesitat crearea unui calendar mondial unic, simplu și precis. Calendarele existente au numeroase neajunsuri sub formă de: corespondență insuficientă între durata anului tropical și datele fenomenelor astronomice asociate cu mișcarea Soarelui în sfera cerească, durata inegală și inconsistentă a lunilor, inconsecvența numărului de luna și zilele săptămânii, neconcordanța numelor lor cu poziția din calendar etc. Sunt dezvăluite inexactitățile calendarului modern

Ideal etern calendarul are o structură invariabilă care vă permite să determinați rapid și fără echivoc zilele săptămânii pentru orice dată calendaristică. Unul dintre cele mai bune proiecte de calendare perpetue a fost recomandat pentru examinare de către Adunarea Generală a ONU în 1954: deși era similar cu calendarul gregorian, era mai simplu și mai convenabil. Anul tropical este împărțit în 4 sferturi de 91 de zile (13 săptămâni). Fiecare trimestru începe duminică și se termină sâmbătă; constă din 3 luni, în prima lună 31 de zile, în a doua și a treia - 30 de zile. Fiecare lună are 26 de zile lucrătoare. Prima zi a anului este întotdeauna duminică. Datele pentru acest proiect sunt date în anexă. Nu a fost implementat din motive religioase. Introducerea unui singur calendar perpetuu mondial rămâne una dintre problemele timpului nostru.

Se numește data de începere și sistemul de cronologie ulterior eră... Punctul de plecare al epocii îl numește eră.

Din cele mai vechi timpuri, începutul unei anumite ere (mai mult de 1000 de epoci sunt cunoscute în diferite state ale diferitelor regiuni ale Pământului, inclusiv 350 în China și 250 în Japonia) și întregul curs al cronologiei a fost asociat cu importante legende, religioase sau (mai rar) evenimente reale: timpul domniei anumitor dinastii și împărați individuali, războaie, revoluții, olimpiade, întemeierea orașelor și statelor, „nașterea” unui zeu (profet) sau „crearea lumii . "

Pentru începutul erei ciclului chinezesc de 60 de ani, se ia data primului an al domniei împăratului Huangdi - 2697 î.Hr.

În Imperiul Roman, contele a fost condus de la „întemeierea Romei” din 21 aprilie 753 î.Hr. și din ziua aderării împăratului Dioclețian la 29 august 284 d.Hr.

În Imperiul Bizantin și mai târziu, conform tradiției, în Rusia - de la adoptarea creștinismului de către prințul Vladimir Svyatoslavovich (988 d.Hr.) până la decretul lui Petru I (1700 d.Hr.), s-au numărat ani „de la crearea lumii”: punctul de plecare a fost data de 1 septembrie 5508 î.Hr. (primul an al „erei bizantine”). În Israelul antic (Palestina), „creația lumii” a avut loc mai târziu: 7 octombrie 3761 î.Hr. (primul an al „erei evreiești”). Au fost altele, diferite de cele mai frecvente epoci menționate mai sus „de la crearea lumii”.

Creșterea legăturilor culturale și economice și răspândirea largă a religiei creștine pe teritoriul Europei de Vest și de Est au dat naștere la necesitatea unificării cronologiei, a unităților de măsură și a numărării timpului.

Cronologia modernă - " era noastră", "nouă eră„(AD),„ era de la Nașterea Domnului Hristos ”( R.H.), Anno Domeni ( ANUNȚ.- „Anul Domnului”) - se desfășoară de la o dată de naștere a lui Iisus Hristos aleasă în mod arbitrar. Întrucât nu este indicat în niciun document istoric, iar Evangheliile se contrazic, învățatul călugăr Dionisie cel Mic în anul 278 al erei lui Dioclețian a decis „științific”, pe baza datelor astronomice, să calculeze data epocii. Calculul s-a bazat pe: „cerc solar” de 28 de ani - o perioadă de timp în care numărul de luni cade exact în aceleași zile ale săptămânii și un „cerc lunar” de 19 ani - o perioadă de timp în care aceleași faze ale lunii cad în aceleași aceleași zile ale lunii. Produsul ciclurilor cercului „solar” și „lunar” corectat pentru perioada de 30 de ani a vieții lui Hristos (28 ´ 19S + 30 = 572) a dat data de început a cronologiei moderne. Numărarea anilor conform epocii „de la Nașterea Domnului Hristos” „a prins rădăcini” foarte încet: până în secolul al XV-lea d.Hr. (adică chiar 1000 de ani mai târziu) în documentele oficiale ale Europei Occidentale, au fost indicate 2 date: de la crearea lumii și de la Nașterea Domnului Hristos (A.D.).

În lumea musulmană, începutul cronologiei este considerat a fi 16 iulie 622 d.Hr. - ziua „hijjra” (relocarea profetului Mahomed de la Mecca la Medina).

Traducerea datelor din sistemul de cronologie „musulman” T Mîn „creștin” (gregorian) T G se poate face conform formulei: (ani).

Pentru comoditatea calculelor astronomice și cronologice, cronologia propusă de J. Scaliger a fost aplicată de la sfârșitul secolului al XVI-lea. Perioada iuliană(J. D.). Un număr continuu de zile a fost efectuat de la 1 ianuarie 4713 î.Hr.

Ca și în lecțiile anterioare, elevii ar trebui să fie instruiți să completeze în mod independent tabelul. 6 informații despre spațiul și fenomenele cerești studiate în lecție. Acest lucru este acordat nu mai mult de 3 minute, apoi profesorul verifică și corectează munca elevilor. Tabelul 6 este completat cu informații:

Materialul este consolidat la rezolvarea problemelor:

Exercițiul 4:

1. 1 ianuarie, ceasul solar arată ora 10 dimineața. La ce oră arată ceasul dvs. în acest moment?

2. Determinați diferența dintre citirile ceasului precis și ale cronometrului, care funcționează în timp sideral, la 1 an după ce au fost pornite simultan.

3. Determinați momentele de la începutul fazei totale a eclipsei de lună la 4 aprilie 1996 în Chițabinsk și Novosibirsk, dacă în funcție de timpul universal fenomenul s-a produs la 23 h 36 m.

4. Determinați dacă o eclipsă (acoperire) a lui Jupiter de către Lună poate fi observată la Vladivostok dacă apare la 1 h 50 m UT, iar Luna apune la Vladivostok la 0 h 30 m ora locală a zilei.

5. Câte zile a conținut 1918 în RSFSR?

6. Care este cel mai mare număr de duminici din februarie?

7. De câte ori pe an răsare Soarele?

8. De ce este Luna întorsă întotdeauna spre Pământ de aceeași parte?

9. Căpitanul navei a măsurat la adevăratul prânz din 22 decembrie, distanța zenit a Soarelui și a găsit-o egală cu 66њ 33 ". Cronometrul, care rulează în timpul Greenwich, a arătat în momentul observării 11 h 54 m în dimineața.Determinați coordonatele navei și poziția acesteia pe harta lumii.

10. Care sunt coordonatele geografice ale locului unde înălțimea stelei polare este de 64њ 12 ", iar punctul culminant al stelei a Lyrae are loc cu 4 h 18 m mai târziu decât la Observatorul Greenwich?

11. Determinați coordonatele geografice ale locului în care punctul culminant superior al stelei o - - didactică - teste - sarcină

Vezi si: Toate publicațiile pe același subiect >>

La observatoare există instrumente cu ajutorul cărora determină ora în modul cel mai precis - verifică ceasul. Timpul este setat în funcție de poziția ocupată de luminile de deasupra orizontului. Pentru ca ceasurile observatorului să funcționeze cât mai exact și uniform posibil în intervalul dintre seri, când sunt verificate de poziția stelelor, ceasurile sunt plasate în subsoluri adânci. În astfel de subsoluri, temperatura este constantă pe tot parcursul anului. Acest lucru este foarte important deoarece schimbările de temperatură afectează funcționarea ceasului.

Pentru a transmite semnale de timp precise prin radio, observatorul are un ceas special, echipamente electrice și radio. Semnalele de timp exacte transmise de la Moscova sunt printre cele mai exacte din lume. Determinarea orei exacte de către stele, stocarea timpului cu un ceas precis și transmiterea acestuia prin radio - toate acestea constituie Serviciul Timpului.

UNDE FUNCȚIONEAZĂ ASTRONOMELOR

Astronomii desfășoară lucrări științifice la observatoare și institute astronomice.

Aceștia din urmă sunt implicați în principal în cercetări teoretice.

După Marea Revoluție Socialistă din octombrie din țara noastră, Institutul de Astronomie Teoretică din Leningrad, Institutul Astronomic numit după V.I. PK Sternberg la Moscova, observatoare astrofizice în Armenia, Georgia și o serie de alte instituții astronomice.

Instruirea și educarea astronomilor are loc la universități în departamentele de mecanică și matematică sau fizică și matematică.

Principalul observator din țara noastră este Pulkovskaya. A fost construit în 1839 lângă Sankt Petersburg, sub îndrumarea unui proeminent om de știință rus. În multe țări este numită pe bună dreptate capitala astronomică a lumii.

După Marele Război Patriotic, observatorul Simeiz din Crimeea a fost complet restaurat și nu departe de acesta a fost construit un nou observator în satul Partizanskoye de lângă Bakhchisarai, unde este cel mai mare telescop reflector din URSS cu o oglindă de 1 ¼ m în diametru. acum instalat și în curând un reflector cu o oglindă cu un diametru de 2,6 m - al treilea ca mărime din lume. Ambele observatoare constituie acum o instituție - Observatorul astrofizic din Crimeea al Academiei de Științe a URSS. Există observatoare astronomice în Kazan, Tașkent, Kiev, Harkov și în alte locuri.

La toate observatoarele, desfășurăm lucrări științifice conform unui plan agreat. Realizările științei astronomice din țara noastră ajută straturi largi de oameni muncitori să dezvolte o înțelegere corectă și științifică a lumii din jurul nostru.

Există multe observatoare astronomice și în alte țări. Dintre acestea, cele mai faimoase sunt cele mai vechi dintre cele existente - Paris și Greenwich, din meridianul cărora sunt numărate longitudinile geografice de pe glob (recent, acest observator a fost mutat într-un loc nou, mai departe de Londra, unde există multe obstacole pentru observațiile cerului nocturn). Cele mai mari telescoape din lume sunt instalate în California la observatoarele Mount Palomar, Mount Wilson și Lick. Ultimul dintre ele a fost construit la sfârșitul secolului al XIX-lea, iar primele două - deja în secolul al XX-lea.

Dacă găsiți o eroare, selectați o bucată de text și apăsați Ctrl + Enter.