Zaman sayma. Coğrafi boylamın belirlenmesi. Takvim. Altıncı bölüm. Doğru zamanları saklama ve aktarma Doğru zamanları saklama ve aktarma

Zaman hizmetinin sadece ilk görevi, zaman içindeki puanları alarak çözülür. Bir sonraki görev, tam zamanı astronomik tanımları arasındaki aralıklarda saklamaktır. Bu görev astronomik bir saat yardımıyla çözülür.

Astronomik saatlerin üretiminde yüksek bir zamanlama doğruluğu elde etmek için, mümkün olduğunca, tüm hata kaynakları dikkate alınır ve ortadan kaldırılır ve çalışmaları için en uygun koşullar oluşturulur.

Saatin en önemli parçası sarkaçtır. Yaylar ve tekerlekler, bir aktarım mekanizması olarak hizmet eder, okları gösterir ve sarkaç zamanı ölçer. Bu nedenle, astronomik saatte, çalışması için mümkün olan en iyi koşulları yaratmaya çalışırlar: oda sıcaklığını sabit tutmak, şokları ortadan kaldırmak, hava direncini zayıflatmak ve son olarak mekanik yükü mümkün olduğunca düşük yapmak.

Yüksek doğruluk sağlamak için astronomik saat, şoklardan korunan derin bir bodrum katına yerleştirilmiştir.Oda yıl boyunca sabit bir sıcaklıkta tutulur. Hava direncini azaltmak ve atmosferik basınçtaki değişikliklerin etkisini ortadan kaldırmak için, saatin sarkacı, hava basıncının biraz azaltıldığı bir kasaya yerleştirilir (Şekil 20).

İki sarkaçlı astronomik saatler (Short'un saatleri) çok yüksek bir doğruluğa sahiptir, bunlardan biri - özgür olmayan veya "köle", iletim ve gösterge mekanizmalarıyla bağlantılıdır ve kendisi bir başkası tarafından kontrol edilir - herhangi bir tekerlekle bağlı olmayan serbest bir sarkaç ve yaylar ( şek. 21).

Serbest sarkaç, metal bir kasa içinde derin bir bodrum katına yerleştirilmiştir. Bu durumda azaltılmış bir basınç vardır. Serbest bir sarkaç, yakınında sallandığı iki küçük elektromıknatıs aracılığıyla serbest olmayan bir sarkaçla bağlanır. Serbest sarkaç, "köle" sarkacı kontrol ederek onu kendi içinde zaman içinde sallanmaya zorlar.

Çok küçük saat hataları elde edilebilir, ancak tamamen ortadan kaldırılamazlar. Bununla birlikte, saat yanlış çalışıyorsa, ancak acelesi olduğu veya günde belirli sayıda saniye geciktiği önceden biliniyorsa, böyle yanlış bir saatten tam zamanı hesaplamak zor değildir. Bunu yapmak için saatin ne olduğunu, yani günde kaç saniye acele ettiklerini veya geride kaldıklarını bilmek yeterlidir. Düzeltme tabloları, aylar ve yıllar boyunca belirli bir astronomik saat örneği için derlenir. Astronomik bir saatin ibreleri saati neredeyse hiçbir zaman tam olarak göstermez, ancak düzeltme tablolarının yardımıyla saniyenin binde biri hassasiyette zaman damgaları elde etmek oldukça mümkündür.

Ne yazık ki, saat hızı sabit kalmıyor. Dış koşullar değiştiğinde - oda sıcaklığı ve hava basıncı - parçaların imalatında ve ayrı parçaların çalışmasında her zaman var olan yanlışlık nedeniyle, aynı saat zamanla rotasını değiştirebilir. Bir saatin seyrindeki değişim veya çeşitlilik, saatin yaptığı işin kalitesinin ana göstergesidir. Saat hızındaki değişim ne kadar küçük olursa, saat o kadar iyi olur.

Bu nedenle, iyi bir astronomik saat çok aceleci ve aşırı yavaş olabilir, günde bir saniyenin onda biri kadar bile ileri veya geri gidebilir ve yine de zamanı güvenilir bir şekilde tutmak ve makul derecede doğru okumalar almak için kullanılabilir. sabittir, yani rotanın günlük değişimi küçüktür.

Short'un sarkaçlı astronomik saatinde, vuruşun günlük değişimi 0.001-0.003 saniyedir. Uzun bir süre, böyle yüksek bir doğruluk eşsiz kaldı.Yüzyılımızın ellili yıllarında, mühendis F.M. Fedchenko sarkacın süspansiyonunu iyileştirdi ve termal telafisini iyileştirdi. Bu, vuruşun günlük varyasyonunun 0,0002-0,0003 saniyeye indirildiği bir saat tasarlamasına izin verdi.

Son yıllarda, astronomik saatlerin yapımı artık mekanikler tarafından değil, elektrikçiler ve radyo mühendisleri tarafından işgal edildi. Zamanı saymak için bir sarkacın salınımları yerine bir kuvars kristalinin elastik titreşimlerinin kullanıldığı bir saat yaptılar.

Uygun şekilde kesilmiş bir kuvars kristali ilginç özelliklere sahiptir. Piezoquartz adı verilen böyle bir plaka sıkıştırılır veya bükülürse, zıt yüzeylerinde farklı işaretlerin elektrik yükleri görünür. Piezokuvars plakasının zıt yüzeylerine alternatif bir elektrik akımı uygulanırsa, piezokuvars titreşir. Salınım cihazının sönümlemesi ne kadar az olursa, salınım frekansı o kadar sabit olur. Piezoquartz, salınımlarının sönümlenmesi çok küçük olduğu için bu açıdan son derece iyi özelliklere sahiptir. Bu, radyo mühendisliğinde sabit bir radyo vericisi frekansını korumak için yaygın olarak kullanılır. Piezoelektrik kuvarsın aynı özelliği - titreşim frekansının yüksek sabitliği - çok hassas bir astronomik kuvars saat inşa etmeyi mümkün kıldı.

Bir kuvars saat (Şekil 22), piezoelektrik kuvars ile stabilize edilmiş bir radyo-teknik jeneratör, frekans bölmeli kaskadlar, senkron bir elektrik motoru ve işaretçi okları olan bir kadrandan oluşur.

Radyo-teknik jeneratör, yüksek frekanslı alternatif akım üretir ve piezoelektrik kuvars, salınımlarının sabit bir frekansını büyük bir hassasiyetle korur. Frekans bölme basamaklarında, alternatif akımın frekansı saniyede birkaç yüz binden birkaç yüz salınımlara düşürülür. Düşük frekanslı alternatif akımla çalışan senkron bir elektrik motoru, işaretçi oklarını döndürür, zaman sinyali rölelerini kapatır vb.

Senkron bir elektrik motorunun dönüş hızı, beslendiği alternatif akımın frekansına bağlıdır. Böylece, kuvars saatlerde, ibrelerin dönüş hızı, nihayetinde piezoelektrik kuvarsın titreşim frekansı tarafından belirlenir. Kuvars levhanın salınım frekansının yüksek sabitliği, kuvars astronomik saatin göstergelerinin yüksek doğruluğunu ve rotanın tekdüzeliğini sağlar.

Günümüzde çeşitli tip ve amaçlara sahip kuvars saatler, saniyenin yüzde birini hatta binde birini geçmeyen bir günlük değişim oranıyla üretilmektedir.

Quartz saatlerin ilk tasarımları oldukça hacimliydi. Sonuçta, bir kuvars levhanın doğal titreşim frekansı nispeten yüksektir ve saniyeleri ve dakikaları saymak için bir dizi frekans bölmeli kaskad kullanarak onu azaltmak gerekir. Bu arada, bunun için kullanılan lambalı radyo cihazları çok fazla yer kaplıyor. Son yıllarda, yarı iletken radyo mühendisliği hızla gelişti ve bunun temelinde minyatür ve mikrominyatür radyo ekipmanı geliştirildi. Bu, deniz ve hava seyrüseferinin yanı sıra çeşitli keşif çalışmaları için küçük boyutlu, taşınabilir bir kuvars saat yapmayı mümkün kıldı. Bu portatif kuvars kronometreler, geleneksel mekanik kronometrelerin boyut ve ağırlığını geçmez.

Bununla birlikte, ikinci sınıf bir mekanik deniz kronometresinin günlük hatası ± 0,4 saniyeden ve birinci sınıf - ± 0,2 saniyeden fazla olmayan bir günlük hataya sahipse, modern kuvars taşınabilir kronometrelerin günlük değişimi ± 0,1'dir; ± 0.01 ve hatta ± 0.001 sn.

Örneğin, İsviçre'de üretilen Chronotom'un boyutları 245X137X100 mm'dir ve strokunun günlük kararsızlığı ± 0.02 saniyeyi geçmez. Sabit kuvars kronometre "Izotom", 10 -8'den fazla olmayan uzun vadeli bir nispi kararsızlığa sahiptir, yani günlük varyasyon yaklaşık ± 0.001 saniyelik bir hataya sahiptir.

Bununla birlikte, kuvars saatler, varlığı yüksek doğrulukta astronomik ölçümler için gerekli olan ciddi dezavantajlardan yoksun değildir. Kuvars astronomik saatlerinin ana dezavantajları, kuvars titreşimlerinin frekansının ortam sıcaklığına ve "kuvarsın yaşlanmasına", yani zaman içinde titreşimlerinin frekansındaki değişime bağımlılığıdır. İlk dezavantaj, saatin kuvars levhanın bulunduğu bölümünün dikkatli bir şekilde termostatlanmasıyla aşıldı. Saatin yavaş kaymasına neden olan kuvarsın yaşlanması henüz ortadan kaldırılmış değil.

"Moleküler saat"

Sarkaç ve kuvars astronomik saatlerden daha yüksek doğrulukla zaman aralıklarını ölçmek için bir cihaz oluşturmak mümkün müdür?

Bunun için uygun yöntemler arayışında olan bilim adamları, moleküler titreşimlerin meydana geldiği sistemlere yöneldiler. Elbette böyle bir seçim tesadüfi değildi ve daha fazla başarıyı önceden belirleyen oydu. "Moleküler saatler", ilk başta, zaman ölçümünün doğruluğunu binlerce kat, borç ise yüz binlerce kat artırmayı mümkün kıldı. Bununla birlikte, molekülden zaman göstergesine giden yolun zor ve çok zor olduğu ortaya çıktı.

Sarkaç ve kuvars astronomik saatlerin doğruluğunu geliştirmek neden mümkün olmadı? Moleküller, zaman ölçümü açısından sarkaçlardan ve kuvars plakalardan nasıl daha iyidir? Moleküler saatin çalışma prensibi ve yapısı nedir?

Herhangi bir saatin, periyodik salınımların gerçekleştirildiği bir bloktan, sayılarını saymak için bir sayma mekanizmasından ve onları korumak için gerekli enerjinin depolandığı bir cihazdan oluştuğunu hatırlayın. Ancak, saatin doğruluğu çoğunlukla o elementin çalışmasının kararlılığına bağlıdır yani zamanı ölçer.

Sarkaç astronomik saatinin doğruluğunu artırmak için, sarkaçları, bir termostata yerleştirilmiş, özel bir şekilde askıya alınmış, havanın pompalandığı bir kapta bulunan, vb. Minimum termal genleşme katsayısına sahip özel bir alaşımdan yapılmıştır. astronomik sarkaç günde saniyenin binde birine kadar saatler. Bununla birlikte, hareketli ve sürtünen parçaların kademeli olarak aşınması, yapısal malzemelerdeki yavaş ve geri dönüşü olmayan değişiklikler, genel olarak, bu tür saatlerin "yaşlanması", doğruluklarının daha da iyileştirilmesine izin vermedi.

Astronomik kuvars saatlerinde zaman, kuvars tarafından stabilize edilmiş bir jeneratör tarafından ölçülür ve bu saatlerin doğruluğu, kuvars levhanın salınım frekansının sabitliği ile belirlenir. Zamanla, kuvars levhada ve onunla ilişkili elektrik kontaklarında geri dönüşü olmayan değişiklikler meydana gelir. Böylece, bu kuvars saat sürücüsü "yaşlanıyor". Bu durumda kuvars levhanın titreşim frekansı biraz değişir. Bu, bu tür saatlerin dengesizliğinin nedenidir ve doğruluklarında daha fazla artışa bir sınır koyar.

Moleküler saatler, okumaları nihayetinde moleküller tarafından emilen ve yayılan elektromanyetik dalgaların frekansı tarafından belirlenecek şekilde tasarlanmıştır. Bu arada, atomlar ve moleküller enerjiyi yalnızca aralıklı olarak emer ve yayar, yalnızca enerji kuantumu adı verilen belirli kısımlarda. Bu süreçler şu anda şu şekilde temsil edilmektedir: bir atom normal (uyarılmamış) durumdayken, elektronları daha düşük enerji seviyelerini işgal eder ve aynı zamanda çekirdeğe en yakın mesafede bulunur. Atomlar enerjiyi, örneğin ışık enerjisini emerse, elektronları yeni pozisyonlara atlar ve çekirdeklerinden biraz daha uzakta bulunurlar.

E üzerinden elektronun en düşük konumuna karşılık gelen atomun enerjisini ve çekirdekten - E 2'ye kadar olan uzak konumuna karşılık gelen enerjiyi belirleyelim. Elektromanyetik salınımlar (örneğin, ışık) yayan atomlar, E 2 enerjisine sahip uyarılmış bir durumdan E 1 enerjisine sahip uyarılmamış bir duruma geçtiğinde, yayılan elektromanyetik enerji kısmı ε = E 2 -E 1'e eşittir. Yukarıdaki oranın, enerjinin korunumu yasasının ifadelerinden birinden başka bir şey olmadığını görmek kolaydır.

Bu arada, bir ışık kuantumunun enerjisinin frekansıyla orantılı olduğu bilinmektedir: ε = hv, burada ε elektromanyetik salınımların enerjisidir, v onların frekansıdır, h = 6.62 * 10 -27 erg * sn Planck sabitidir . Bu iki orandan atomun yaydığı ışığın frekansını v bulmak zor değildir. Açıkçası, v = (E 2 - E 1) / h sn -1

Belirli bir tipteki her atomun (örneğin, hidrojen, oksijen, vb.) kendi enerji seviyeleri vardır. Bu nedenle, her uyarılmış atom, alt durumlara geçişte, oldukça belirli bir frekans seti ile elektromanyetik salınımlar yayar, yani sadece kendisi için bir lüminesans özelliği yayar. Moleküller için durum tamamen aynıdır, tek fark, kendilerini oluşturan parçacıkların farklı düzenlenişi ve karşılıklı hareketleriyle ilişkili bir takım ek enerji seviyelerine sahip olmalarıdır.

Böylece atomlar ve moleküller, yalnızca sınırlı bir frekanstaki elektromanyetik salınımları emebilir ve yayabilir. Atomik sistemlerin bunu yaptığı kararlılık son derece yüksektir. Teller, akort çatalları, mikrofonlar vb. gibi belirli türde titreşimleri algılayan veya yayan herhangi bir makroskopik cihazın kararlılığından milyarlarca kat daha yüksektir, kararlılıklarını sağlayan kuvvetler çoğu durumda sadece onlarca veya yüzlercedir. dış güçlerden kat kat fazladır. Bu nedenle, zamanla ve dış koşullardaki değişikliklerle bu tür cihazların özellikleri biraz değişir. Bu yüzden müzisyenler kemanlarını ve piyanolarını çok sık akort etmek zorunda kalıyorlar. Aksine, mikro sistemlerde, örneğin atomlar ve moleküller, onları oluşturan parçacıklar arasında o kadar büyük kuvvetler hareket eder ki, sıradan dış etkilerin büyüklüğü çok daha küçüktür. Bu nedenle, dış koşullardaki (sıcaklık, basınç vb.) olağan değişiklikler, bu mikrosistemlerde gözle görülür herhangi bir değişikliğe neden olmaz.

Bu, atomik ve moleküler titreşimlerin kullanımına dayanan bu kadar yüksek bir spektral analiz ve diğer birçok yöntem ve cihazı açıklar. Bu, bu kuantum sistemlerini astronomik saatlerde ana unsur olarak kullanmayı çok çekici kılıyor. Sonuçta, bu tür mikrosistemler zamanla özelliklerini değiştirmezler, yani "yaşlanmazlar".

Mühendisler moleküler saatler tasarlamaya başladıklarında, heyecan verici atomik ve moleküler titreşimler için yöntemler zaten iyi biliniyordu. Bunlardan biri, bir veya başka bir gazla dolu bir kaba yüksek frekanslı elektromanyetik salınımların sağlanmasıdır. Bu titreşimlerin frekansı bu parçacıkların uyarılma enerjisine karşılık geliyorsa, elektromanyetik enerjinin rezonans absorpsiyonu meydana gelir. Bir süre sonra (saniyenin milyonda birinden daha az) uyarılmış parçacıklar (atomlar ve moleküller) kendiliğinden uyarılmış durumdan normal duruma geçerler ve aynı zamanda kendileri de kuantum elektromanyetik enerji yayarlar.

Böyle bir saatin tasarımındaki bir sonraki adım, bu salınımların sayısını saymak olmalıdır, çünkü sarkacın salınımlarının sayısı sarkaçlı saatte sayılır. Ancak, böyle düz, "kafaya" bir yolun çok zor olduğu ortaya çıktı. Gerçek şu ki, moleküller tarafından yayılan elektromanyetik salınımların frekansı çok yüksektir. Örneğin, bir amonyak molekülünde ana geçişlerden biri için saniyede 23,870,129,000 periyottur. Çeşitli atomlar tarafından yayılan elektromanyetik titreşimlerin frekansı, aynı büyüklükte veya hatta daha yüksektir. Bu tür yüksek frekanslı titreşimlerin sayısını saymak için hiçbir mekanik cihaz uygun değildir. Ayrıca, geleneksel elektronik cihazların da bunun için uygun olmadığı ortaya çıktı.

Orijinal bir geçici çözüm yardımıyla bu zorluktan bir çıkış yolu bulundu. Amonyak gazı uzun bir metal tüpe (dalga kılavuzu) yerleştirildi. Kullanım kolaylığı için bu tüp sarılmıştır. Bu tüpün bir ucuna bir jeneratörden yüksek frekanslı elektromanyetik salınımlar beslendi ve diğer ucuna yoğunluklarını ölçmek için bir cihaz yerleştirildi. Jeneratör, belirli sınırlar içinde, uyardığı elektromanyetik salınımların frekansını değiştirmeyi mümkün kıldı.

Amonyak moleküllerinin uyarılmamış bir durumdan uyarılmış bir duruma geçişi için iyi tanımlanmış bir enerji ve buna bağlı olarak iyi tanımlanmış bir elektromanyetik salınım frekansı gereklidir (ε = hv, burada ε kuantum enerjisidir, v frekansıdır. elektromanyetik salınımlar, h Planck sabitidir). Jeneratör tarafından üretilen elektromanyetik salınımların frekansı bu rezonans frekansından daha büyük veya daha az olduğu sürece, amonyak molekülleri enerjiyi emmez. Bu frekanslar çakıştığında, önemli sayıda amonyak molekülü elektromanyetik enerjiyi emer ve uyarılmış duruma geçer. Tabii ki bu durumda (enerjinin korunumu yasası gereği) ölçüm cihazının kurulu olduğu dalga kılavuzunun sonunda elektromanyetik salınımların şiddeti daha az çıkıyor. Jeneratörün frekansını sorunsuz bir şekilde değiştirirseniz ve ölçüm cihazının okumalarını kaydederseniz, rezonans frekansında elektromanyetik salınımların yoğunluğunda bir düşüş tespit edilir.

Moleküler saat tasarlamanın bir sonraki adımı tam olarak bu etkiyi kullanmaktır. Bunun için özel bir cihaz monte edildi (Şekil 23). İçinde, bir güç kaynağı ile donatılmış yüksek frekanslı bir jeneratör, yüksek frekanslı elektromanyetik salınımlar üretir. Bu salınımların frekansının sabitliğini arttırmak için jeneratör ile stabilize edilir. piezoelektrik kuvars kullanarak. Bu tip mevcut cihazlarda, yüksek frekanslı jeneratörün salınım frekansı, kullanılan kuvars plakaların doğal salınım frekansına göre saniyede birkaç yüz bin periyoda eşit olarak seçilir.

Pirinç. 23. "Moleküler saat" şeması

Bu frekans herhangi bir mekanik cihazı doğrudan kontrol edemeyecek kadar yüksek olduğundan, frekans bölme ünitesi yardımıyla saniyede birkaç yüz osilasyona düşürülür ve ancak bundan sonra sinyal rölelerine ve ibreyi döndüren senkron bir elektrik motoruna beslenir. saat kadranı üzerinde bulunan oklar. Böylece, moleküler saatin bu kısmı, daha önce tarif edilen kuvars saatin modelini takip eder.

Amonyak moleküllerini uyarmak için, yüksek frekans üreteci tarafından üretilen elektromanyetik dalgaların bir kısmı alternatif akım frekans çarpanına beslenir (bkz. Şekil 23). İçindeki frekans çarpma faktörü, onu rezonansa getirecek şekilde seçilir. Frekans çarpanının çıkışından elektromanyetik salınımlar amonyak gazı ile dalga kılavuzuna beslenir. Dalga kılavuzunun çıkışındaki cihaz - bir ayırıcı - dalga kılavuzundan geçen elektromanyetik salınımların yoğunluğunu not eder ve uyardığı salınımların frekansını değiştirerek yüksek frekanslı jeneratöre etki eder. Ayırıcı, rezonans frekansından daha düşük frekanslı salınımlar dalga kılavuzunun girişine ulaştığında, salınımlarının frekansını artırarak jeneratörü ayarlayacak şekilde tasarlanmıştır. Rezonans frekansından daha yüksek frekanslı salınımlar dalga kılavuzunun girişine ulaşırsa, jeneratörün frekansını düşürür. Bu durumda, rezonansa ayar ne kadar doğru olursa, absorpsiyon eğrisi o kadar dik olur. Bu nedenle, enerjilerinin moleküller tarafından rezonant absorpsiyonundan dolayı elektromanyetik salınımların yoğunluğundaki düşüşün mümkün olduğunca dar ve derin olması arzu edilir.

Tüm bu birbirine bağlı cihazlar - jeneratör, çoğaltıcı, amonyak gazı dalga kılavuzu ve ayırıcı - amonyak moleküllerinin jeneratör tarafından uyarıldığı ve aynı zamanda onu kontrol ederek istenen frekansta salınımlar üretmesine neden olan bir geri besleme döngüsüdür. . Sonuç olarak moleküler saat, frekans ve zaman için standart olarak amonyak moleküllerini kullanır. 1953 yılında G. Lions tarafından bu prensibe göre geliştirilen ilk moleküler amonyak saatinde, parkurun kararsızlığı yaklaşık 10 -7 idi, yani frekanstaki değişiklik on milyonda bir kısmı geçmedi. Daha sonra, kararsızlık 10 -8'e düşürüldü, bu da zaman aralıklarının ölçümünde birkaç yıl boyunca 1 saniyelik bir hataya tekabül ediyor.

Genel olarak, bu elbette mükemmel doğruluktur. Bununla birlikte, yapılan cihazda, elektromanyetik enerjinin absorpsiyon eğrisinin beklendiği kadar keskin olmaktan uzak olduğu, ancak bir şekilde "bulaşmış" olduğu ortaya çıktı. Buna göre, tüm cihazın doğruluğu beklenenden önemli ölçüde düşük çıktı. Sonraki yıllarda gerçekleştirilen bu moleküler saatin kapsamlı çalışmaları, okumalarının bir dereceye kadar dalga kılavuzunun tasarımına ve ayrıca içindeki gazın sıcaklığına ve basıncına bağlı olduğunu bulmayı mümkün kıldı. Bu etkilerin, bu tür saatlerin çalışmasındaki istikrarsızlığın kaynakları olduğu ve doğruluğunu sınırladığı bulundu.

Daha sonra, moleküler saatin bu kusurları tamamen ortadan kaldırılamadı. Ancak, diğer, daha gelişmiş kuantum zaman ölçer türlerini bulmak mümkündü.

Atomik sezyum saati

Amonyak moleküler saatinin eksikliklerinin nedenlerinin net bir şekilde anlaşılmasına dayalı olarak frekans ve zaman standartlarında daha fazla iyileştirme sağlanmıştır. Amonyak moleküler saatlerinin ana dezavantajlarının, rezonans absorpsiyon eğrisinin bir miktar "bulaşması" ve saatlerin dalga kılavuzundaki gazın sıcaklığına ve basıncına bağımlılığı olduğunu hatırlayalım.

Bu kusurların nedenleri nelerdir? Yok edilebilirler mi? Rezonansın bulaşmasının, dalga kılavuzunu dolduran gaz parçacıklarının termal hareketinin bir sonucu olarak meydana geldiği ortaya çıktı. Sonuçta, bazı gaz parçacıkları elektromanyetik dalgaya doğru hareket eder ve bu nedenle onlar için salınım frekansı, jeneratör tarafından verilenden biraz daha yüksektir. Diğer gaz halindeki parçacıklar, aksine, gelen elektromanyetik dalgadan sanki ondan kaçar gibi hareket eder; onlar için elektromanyetik salınımların frekansı, nominal olandan biraz daha düşüktür. Sadece nispeten çok az sayıda sabit gaz partikülü için, onlar tarafından algılanan elektromanyetik salınımların frekansı nominal olana eşittir, yani. jeneratör tarafından verilir.

Tarif edilen fenomen, iyi bilinen uzunlamasına Doppler etkisidir. Rezonans eğrisinin düzleşmesine ve bulaşmasına neden olan kişidir ve dalga kılavuzunun çıkışındaki akımın gaz parçacıklarının hareket hızına bağımlılığı ortaya çıkar, yani. gaz sıcaklığı hakkında.

Amerikan Standartlar Bürosu'ndan bir bilim insanı ekibi bu zorlukların üstesinden gelmeyi başardı. Bununla birlikte, genel olarak yaptıkları şey, zaten bilinen bazı şeyleri kullanmasına rağmen, yeni ve çok daha doğru bir frekans ve zaman standardı olduğu ortaya çıktı.

Bu cihaz artık molekülleri değil atomları kullanıyor. Bu atomlar sadece kabı doldurmakla kalmaz, aynı zamanda bir ışın içinde hareket eder. Ve böylece hareketlerinin yönü elektromanyetik dalganın yayılma yönüne diktir. Bu durumda boylamsal Doppler etkisinin olmadığını anlamak kolaydır. Cihaz, uyarılması saniyede 9 192 631 831 periyoda eşit bir elektromanyetik salınım frekansında meydana gelen sezyum atomlarını kullanır.

İlgili cihaz, bir ucunda metalik sezyumu buharlaşana kadar ısıtan bir elektrikli fırın 1 ve diğer ucunda, kendisine ulaşan sezyum atomlarının sayısını sayan bir dedektör 6 bulunan bir tüpe monte edilmiştir ( Şekil 24). Aralarında şunlar bulunur: birinci mıknatıs 2, yüksek frekanslı elektromanyetik salınımlar sağlayan dalga kılavuzu 3, kolimatör 4 ve ikinci mıknatıs 5. Fırın açıldığında, metal buharları yarıktan ve dar bir ışın demetinden tüpe girer. Sezyum atomları kendi ekseni boyunca uçar, yol boyunca kalıcı mıknatıslar tarafından oluşturulan manyetik alanların etkisine ve jeneratörden tüpe bir dalga kılavuzu vasıtasıyla sağlanan yüksek frekanslı bir elektromanyetik alana maruz kalır, böylece dalga yayılma yönü sabitlenir. parçacıkların uçuş yönüne diktir.

Böyle bir cihaz, sorunun ilk bölümünü çözmeyi mümkün kılar: atomları uyarmak, yani onları bir durumdan diğerine aktarmak ve aynı zamanda uzunlamasına Doppler etkisinden kaçınmak. Araştırmacılar kendilerini bu gelişmeyle sınırlandırırsa, o zaman cihazın doğruluğu artsa da, çok fazla olmasa da. Gerçekten de, akkor bir kaynaktan yayılan bir atom demetinde her zaman uyarılmamış ve uyarılmış atomlar vardır. Böylece, kaynaktan yayılan atomlar elektromanyetik alan içinde uçup uyarıldığında, zaten var olan uyarılmış atomlara belirli sayıda uyarılmış atom eklenir. Bu nedenle, uyarılmış atomların sayısındaki değişiklik göreceli olarak çok büyük değildir ve bu nedenle elektromanyetik dalgaların etkisinin parçacık demeti üzerindeki etkisi çok keskin değildir. İlk başta hiç uyarılmış atom olmasaydı ve sonra ortaya çıktılarsa, genel etkinin çok daha zıt olacağı açıktır.

Böylece, ek bir sorun ortaya çıkıyor: kaynaktan elektromanyetik alana kadar olan bölümde, atomları normal durumda bırakın ve uyarılmış olanları çıkarın. Bunu çözmek için yeni bir şey icat edilmek zorunda değildi, çünkü yüzyılımızın kırklarında Haham ve sonra Ramsey spektroskopik çalışmalar için ilgili yöntemleri geliştirdi. Bu yöntemler, tüm atomların ve moleküllerin belirli elektriksel ve manyetik özelliklere sahip olduğu ve uyarılmış ve uyarılmamış parçacıklar için bu özelliklerin farklı olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Bu nedenle, elektrik ve manyetik alanlarda, uyarılmış ve uyarılmamış atomlar ve moleküller farklı şekillerde saptırılır.

Kaynak ve yüksek frekanslı elektromanyetik alan arasındaki parçacık ışınının yolunda tarif edilen atomik sezyum saatinde, kalıcı mıknatıs 2 (bkz. Şekil 24), uyarılmamış parçacıkların kolimatör yarığına odaklanması ve heyecanlı olanlar ışından çıkarıldı. Yüksek frekanslı elektromanyetik alan ile dedektör arasında duran ikinci mıknatıs (5) ise tam tersine, uyarılmamış parçacıkların ışından uzaklaştırılması ve dedektöre yalnızca uyarılmış parçacıkların odaklanması için yerleştirildi. Bu çift ayrım, dedektöre yalnızca elektromanyetik alana girmeden önce uyarılmamış parçacıklar tarafından ulaşılmasına ve daha sonra bu alanda uyarılmış bir duruma geçmesine neden olur. Bu durumda, dedektör okumalarının elektromanyetik salınımların frekansına bağımlılığının çok keskin olduğu ve buna göre elektromanyetik enerjinin soğurulmasının rezonans eğrisinin çok dar ve dik olduğu ortaya çıkıyor.

Açıklanan önlemlerin bir sonucu olarak, atomik sezyum saatinin tahrik ünitesinin, yüksek frekans jeneratörünün çok küçük bir bozulmasına bile tepki verebildiği ortaya çıktı ve böylece çok yüksek bir stabilizasyon doğruluğu elde edildi.

Cihazın geri kalanı genel olarak moleküler saat kavramını tekrarlar: yüksek frekanslı bir jeneratör bir elektrik saatini kontrol eder ve aynı anda frekans çarpma devreleri aracılığıyla parçacıkları uyarır. Bir sezyum tüpüne bağlı bir ayırıcı ve yüksek frekanslı bir jeneratör, tüpün çalışmasına tepki verir ve jeneratörü, ürettiği salınımların frekansı parçacıkların uyarıldığı frekansla çakışacak şekilde ayarlar.

Bütün bu cihaza bir bütün olarak atomik sezyum saati denir.

Sezyum saatlerinin ilk modellerinde (örneğin, İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı'nın sezyum saati) kararsızlık sadece 1-9 idi. Son yıllarda geliştirilen ve üretilen bu tip cihazlarda, kararsızlık 10 -12 -10 -13'e düşürülmüştür.

En iyi mekanik astronomik saatlerin bile parçalarının aşınması nedeniyle zamanla rotalarını biraz değiştirdiği söylenmişti. Bir kuvars astronomik saat bile bu dezavantajdan yoksun değildir, çünkü kuvarsın yaşlanması nedeniyle okumalarında yavaş bir kayma vardır. Sezyum atomik saatlerinde frekans kayması bulunmadı.

Bu saatlerin çeşitli kopyaları birbirleriyle karşılaştırıldığında, salınımlarının frekansları ± 3 * 10 -12 aralığındaydı ki bu 10.000 yılda sadece 1 saniyelik bir hataya tekabül ediyor.

Bununla birlikte, bu cihazın dezavantajları vardır: elektromanyetik alanın şeklindeki bozulmalar ve ışın atomları üzerindeki etkisinin görece kısa süresi, bu tür sistemlerin yardımıyla zaman aralıklarını ölçmenin doğruluğundaki daha fazla artışı sınırlar.

Kuantum jeneratörlü astronomik saat

Ölçüm zaman aralıklarının doğruluğunu artırmaya yönelik bir diğer adım, moleküler jeneratörler- kullanıldığı cihazlar moleküller tarafından elektromanyetik dalgaların emisyonu.

Bu keşif beklenmedik ve mantıklıydı. Beklenmedik - çünkü eski yöntemlerin olanakları tükenmiş gibi görünüyordu ve başkaları yoktu. Doğal - çünkü bir dizi bilinen etki, yeni yöntemin neredeyse tüm parçalarını zaten oluşturuyordu ve sadece bu parçaları uygun şekilde birleştirmek için kaldı. Bununla birlikte, bilinen şeylerin yeni bir kombinasyonu, birçok keşfin özüdür. Bunu ortaya çıkarmak için düşünmek her zaman büyük cesaret ister. Oldukça sık, bu yapıldıktan sonra her şey çok basit görünüyor.

Bir frekans standardı elde etmek için moleküler radyasyonun kullanıldığı cihazlara maserler denir; bu kelime, şu ifadenin ilk harflerinden oluşur: uyarılmış radyasyon emisyonu ile mikrodalga amplifikasyonu, yani. indüklenmiş radyasyon kullanılarak santimetre aralığında radyo dalgalarının amplifikasyonu. Şu anda, bu tür cihazlara çoğunlukla kuantum yükselteçleri veya kuantum üreteçleri denir.

Kuantum jeneratörünün keşfini ne hazırladı? Çalışma prensibi ve yapısı nedir?

Araştırmacılar, amonyak gibi uyarılmış moleküllerin daha düşük enerji seviyelerine inip elektromanyetik radyasyon yaydığını biliyorlardı. bu emisyon hatlarının doğal genişliği son derece küçüktür, her durumda, moleküler saatlerde kullanılan absorpsiyon çizgisinin genişliğinden birçok kez daha azdır. Bu arada, iki salınımın frekansı karşılaştırılırken, rezonans eğrisinin keskinliği, spektral çizgilerin genişliğine bağlıdır ve elde edilebilir stabilizasyon doğruluğu, rezonans eğrisinin keskinliğine bağlıdır.

Araştırmacıların, yalnızca absorpsiyon değil, aynı zamanda elektromanyetik dalgaların moleküller tarafından radyasyonunu kullanarak zaman aralıklarını ölçmede daha yüksek bir doğruluk elde etme olasılığıyla son derece ilgilendikleri açıktır. Bunun için zaten her şey var gibi görünüyor. Nitekim moleküler saatin dalga kılavuzunda uyarılmış amonyak molekülleri kendiliğinden aydınlanır, yani daha düşük enerji seviyelerine geçerler ve aynı zamanda saniyede 23,870,129,000 periyot frekansında elektromanyetik radyasyon yayarlar. Bu emisyon spektral çizgisinin genişliği gerçekten çok küçüktür. Ayrıca moleküler saatin dalga kılavuzu jeneratörden sağlanan elektromanyetik salınımlarla dolu olduğundan ve bu salınımların frekansı amonyak molekülleri tarafından yayılan enerji kuantumlarının frekansına eşit olduğundan, uyarılmış olasılığı kendiliğinden olandan çok daha büyük olan uyarılmış amonyak moleküllerinin emisyonu. Böylece, bu süreç radyasyon olaylarının toplam sayısını artırır.

Bununla birlikte, moleküler saat dalga kılavuzu tipi sistemin moleküler radyasyonu gözlemlemek ve kullanmak için tamamen uygun olmadığı ortaya çıktı. Gerçekten de, böyle bir dalga kılavuzunda, uyarılmış olanlardan çok daha fazla uyarılmamış amonyak parçacıkları vardır ve indüklenen radyasyon dikkate alındığında bile, elektromanyetik enerjinin absorpsiyon eylemleri, emisyon eylemlerinden çok daha sık meydana gelir. Ek olarak, böyle bir dalga kılavuzunda, aynı hacim bir jeneratörden gelen elektromanyetik radyasyonla doldurulduğunda moleküller tarafından yayılan enerji kuantumlarının nasıl ayrılabileceği açık değildir ve bu radyasyon aynı frekansa ve çok daha yüksek yoğunluğa sahiptir.

Tüm süreçlerin o kadar karışık olduğu ve ilk bakışta gerekli olanı seçmenin imkansız olduğu doğru değil mi? Ancak öyle değil. Sonuçta, uyarılmış moleküllerin elektriksel ve manyetik özelliklerinde uyarılmamış moleküllerden farklı olduğu bilinmektedir ve bu onları ayırmayı mümkün kılar.

1954-1955'te. bu sorun SSCB'de N. G. Basov ve A. M. Prokhorov ve ABD'de Gordon, Zeiger ve Townes tarafından zekice çözüldü *. Bu yazarlar, uyarılmış ve uyarılmamış amonyak moleküllerinin elektriksel durumunun biraz farklı olduğu ve homojen olmayan bir elektrik alanında uçarken farklı şekillerde saptıkları gerçeğinden yararlandılar.

* (J. Singer, Masers, IL, M., 1961; Basov N.G., Letokhov V.S., Optik Frekans Standartları, Fizik. 4, 1968.)

İki elektrik yüklü paralel plaka arasında, örneğin kapasitör plakaları arasında düzgün bir elektrik alanının oluşturulduğunu hatırlayın; yüklü bir plaka ile bir veya iki yüklü nokta arasında - homojen olmayan. Elektrik alanları kuvvet çizgileri kullanılarak gösteriliyorsa, homojen alanlar aynı yoğunluğa sahip çizgilerle temsil edilir ve heterojen alanlar eşit olmayan yoğunluğa sahip çizgilerle temsil edilir, örneğin, düzlemde daha az ve çizgilerin birleştiği noktada daha büyük . Şu veya bu biçimdeki homojen olmayan elektrik alanları elde etme yöntemleri uzun zamandır bilinmektedir.

Moleküler jeneratör, tümü havanın dışarı pompalandığı bir tüpte birleştirilmiş bir molekül kaynağı, bir elektrik ayırıcı ve bir rezonatörden oluşan bir kombinasyondur. Derin soğutma için bu tüp sıvı nitrojene yerleştirilir. Bu, tüm cihazın yüksek stabilitesini sağlar. Moleküler jeneratördeki parçacıkların kaynağı, amonyak gazıyla doldurulmuş dar delikli bir balondur. Bu delikten, belirli bir hızda dar bir parçacık demeti tüpe girer (Şekil 25, a).

Işın her zaman uyarılmamış ve uyarılmış amonyak molekülleri içerir. Ancak, genellikle heyecanlı olanlardan çok daha fazla heyecansız insan vardır. Tüpte, bu parçacıkların yolunda, dört çubuktan oluşan elektrik yüklü bir kapasitör vardır - sözde dört kutuplu kapasitör. İçinde elektrik alanı homojen değildir ve öyle bir şekle sahiptir (Şekil 25, b) içinden geçerek, uyarılmamış amonyak molekülleri yanlara dağılır ve uyarılmış olanlar tüp eksenine sapar ve böylece odaklanır. Bu nedenle, böyle bir kondansatörde partiküllerin ayrılması meydana gelir ve sadece uyarılmış amonyak molekülleri tüpün diğer ucuna ulaşır.

Tüpün bu diğer ucunda, rezonatör adı verilen belirli bir boyut ve şekilde bir kap vardır. İçeri girdikten sonra, uyarılmış amonyak molekülleri kısa bir süre sonra kendiliğinden uyarılmış bir durumdan uyarılmamış bir duruma geçer ve aynı zamanda belirli bir frekansta elektromanyetik dalgalar yayar. Bu sürecin aydınlatıldığı söyleniyor. Böylece sadece moleküler radyasyon elde etmek değil, izole etmek de mümkündür.

Bu fikirlerin daha da gelişmesini ele alalım. Rezonans frekansının elektromanyetik radyasyonu, uyarılmamış moleküllerle etkileşime girerek onları uyarılmış bir duruma aktarır. Uyarılmış moleküllerle etkileşime giren aynı radyasyon, onları uyarılmamış bir duruma aktarır, böylece radyasyonlarını uyarır. Hangi moleküllerin daha fazla, uyarılmamış veya uyarılmış olduğuna bağlı olarak, elektromanyetik enerjinin absorpsiyon veya indüklenmiş emisyonu süreci hakimdir.

Belirli bir hacimde, örneğin bir rezonatörde, uyarılmış amonyak moleküllerinin önemli bir baskınlığında ve buna rezonans frekansının elektromanyetik salınımlarını sağlayarak, ultra yüksek frekansı yükseltmek mümkündür. Bu amplifikasyonun, uyarılmış amonyak moleküllerinin rezonatöre sürekli pompalanması nedeniyle meydana geldiği açıktır.

Rezonatörün rolü, yalnızca uyarılmış moleküllerin emisyonunun meydana geldiği bir kap olması gerçeğiyle sınırlı değildir. Bir rezonans frekansının elektromanyetik radyasyonu, uyarılmış moleküllerin radyasyonunu uyardığından, bu radyasyonun yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, bu indüklenen radyasyon süreci o kadar aktif olarak devam eder.

Bu elektromanyetik salınımların dalga boyuna göre rezonatörün boyutlarını seçerek, içinde duran dalgaların oluşması için koşullar yaratmak mümkündür (duran dalgaların oluşması için organ borularının boyutlarının seçimine benzer şekilde). bunlara karşılık gelen elastik ses titreşimleri). Rezonatör duvarlarının uygun bir malzemeden yapılması ile elektromanyetik salınımları en az kayıpla yansıtmaları sağlanmaktadır. Bu önlemlerin her ikisi de rezonatörde yüksek yoğunlukta bir elektromanyetik enerji oluşturmaya ve böylece bir bütün olarak tüm cihazın verimliliğini artırmaya izin verir.

Diğer tüm şeyler eşit olduğunda, bu cihazdaki kazanç ne kadar büyük olursa, uyarılmış moleküllerin akı yoğunluğu o kadar yüksek olur. Uyarılmış moleküllerin yeterince yüksek akı yoğunluğunda ve rezonatörün uygun parametrelerinde, moleküllerin radyasyon yoğunluğunun çeşitli enerji kayıplarını karşılayacak kadar yüksek hale gelmesi ve amplifikatörün mikrodalga salınımlarının moleküler bir jeneratörüne dönüşmesi dikkat çekicidir. kuantum üreteci denir. Bu durumda, rezonatöre yüksek frekanslı elektromanyetik enerji sağlamak artık gerekli değildir. Bazı uyarılmış parçacıkların uyarılmış emisyon süreci, diğerlerinin emisyonu tarafından desteklenir. Ayrıca uygun koşullar altında elektromanyetik enerjinin bir kısmının yan tarafa yönlendirilmesi durumunda dahi üretim süreci kesintiye uğramamaktadır.

Çok yüksek kararlılığa sahip bir kuantum jeneratörü Kesin olarak tanımlanmış bir frekansta yüksek frekanslı elektromanyetik salınımlar verir ve zaman aralıklarını ölçmek için kullanılabilir. Bu durumda sürekli çalışmasına gerek yoktur. Astronomik saatin elektrik jeneratörünün frekansını bu moleküler frekans standardı ile düzenli aralıklarla periyodik olarak karşılaştırmak ve gerekirse bir düzeltme yapmak yeterlidir.

1950'lerin sonlarında bir moleküler amonyak jeneratörü düzeltilmiş astronomik saat inşa edildi. Kısa vadeli istikrarsızlıkları 1 dakikada 10 -12'yi geçmedi ve uzun vadeli istikrarsızlık yaklaşık 10-10'du, bu da birkaç yüz yıl boyunca zaman aralıklarının sadece 1 saniyelik çarpıklıklarına karşılık geliyor.

Frekans ve zaman standartlarının daha da iyileştirilmesi, aynı fikirler ve örneğin talyum ve hidrojen gibi diğer bazı parçacıkların bir çalışma ortamı olarak kullanılması temelinde elde edildi. Aynı zamanda, altmışlı yılların başında Goldenberg, Klepner ve Ramsey tarafından geliştirilen ve inşa edilen bir hidrojen atomu ışını üzerinde çalışan bir kuantum jeneratörünün özellikle umut verici olduğu ortaya çıktı. Bu jeneratör ayrıca uygun bir soğutucuya daldırılmış bir tüpe (Şekil 26) monte edilmiş bir partikül kaynağı, ayırıcı ve rezonatörden oluşur. Kaynak, bir hidrojen atomu ışını yayar. Bu ışın uyarılmamış ve uyarılmış hidrojen atomları içerir ve uyarılmamış atomlardan çok daha fazla uyarılmamış atom vardır.

Uyarılmış hidrojen atomları, manyetik durumlarında (manyetik moment) uyarılmamış olanlardan farklı olduğundan, ayrılmaları için bir elektrik değil, bir çift mıknatıs tarafından oluşturulan bir manyetik alan kullanılır. Hidrojen jeneratörünün rezonatörü de önemli özelliklere sahiptir. İç duvarları parafinle kaplanmış, kaynaşmış bir kuvars şişesi şeklinde yapılır. Hidrojen atomlarının parafin tabakasından çoklu (yaklaşık 10.000) elastik yansımaları nedeniyle, parçacıkların uçuş uzunluğu ve buna bağlı olarak, moleküler jeneratöre kıyasla rezonatörde kalma süreleri binlerce kat artar. Böylece, hidrojen atomlarının emisyonunun çok dar spektral çizgilerini elde etmek ve moleküler bir jeneratöre kıyasla, tüm cihazın kararsızlığını binlerce faktör azaltmak mümkündür.

Hidrojen kuantum jeneratörlü astronomik saatlerin modern tasarımları, performansları açısından sezyum atomik ışın standardını aştı. İçlerinde sistematik kayma tespit edilmedi... Kısa vadeli istikrarsızlıkları dakikada sadece 6 * 10 -14 ve uzun vadeli - günde 2 * 10 -14, bu da sezyum standardından on kat daha az. Saatin bir hidrojen kuantum jeneratörü ile tekrar üretilebilirliği ± 5 * 10 -13 iken sezyum standardının tekrar üretilebilirliği ± 3 * 10 -12'dir. Sonuç olarak, hidrojen jeneratörü bu açıdan yaklaşık on kat daha iyidir. Böylece, bir hidrojen astronomik saat yardımıyla, yaklaşık yüz bin yıllık bir aralıkta 1 saniye mertebesinde bir zaman ölçüm doğruluğu sağlamak mümkündür.

Bu arada, son yıllarda yapılan bir dizi çalışma, atomik ışın üreteçleri temelinde elde edilen zaman aralıklarının ölçülmesindeki bu yüksek doğruluğun henüz sınırlayıcı olmadığını ve artırılabileceğini göstermiştir.

Doğru zaman aktarımı

Zaman hizmetinin görevi, kesin zamanı elde etmek ve saklamakla sınırlı değildir. Bunun eşit derecede önemli bir kısmı, bu doğruluğun kaybolmadığı kesin zamanın iletiminin organizasyonudur.

Eskiden zaman sinyallerinin iletimi mekanik, ses veya ışık cihazları kullanılarak yapılırdı. Petersburg'da tam öğlen bir top ateşlendi; Saatlerinizi şimdi DI Mendeleev'den alan Metroloji Enstitüsü'nün kule saati ile karşılaştırmak da mümkündü. Limanlarda, zaman sinyali olarak düşen bir top kullanıldı. Limana demirleyen gemilerden, topun tam olarak öğlen saatlerinde özel bir direğin tepesinden nasıl düştüğünü ve ayağına düştüğünü görebiliyordu.

Modern yoğun yaşamın normal seyri için demiryolları, postaneler, telgraflar ve büyük şehirler için doğru zamanı sağlamak çok önemli bir görevdir. Astronomik ve coğrafi çalışmalarda olduğu gibi yüksek bir doğruluk gerektirmez, ancak şehrin her yerinde, geniş ülkemizin her yerinde bir dakika doğruluğu ile tüm saatlerin zamanı aynı göstermesi gerekir. Bu görev genellikle bir elektrikli saat ile gerçekleştirilir.

Demiryolları ve iletişim kurumlarının saat endüstrisinde, modern bir şehrin saat endüstrisinde elektrikli saatler önemli bir rol oynamaktadır. Cihazları çok basit ve buna rağmen bir dakika hassasiyetle şehrin her noktasında aynı saati gösteriyorlar.

Elektrikli saatler birincil ve ikincildir. Birincil elektrikli saatler bir sarkaç, tekerlekler, eşapmana sahiptir ve gerçek zaman ölçerlerdir. İkincil elektrikli saatler sadece göstergedir: İçlerinde saat mekanizması yoktur, ancak ibreleri dakikada bir hareket ettiren nispeten basit bir cihaz vardır (Şek. 27). Akımın her açılışında, elektromıknatıs armatürü serbest bırakır ve armatüre bağlı "köpek", cırcır çarkına dayanarak onu bir diş döndürür. Elektrik akımı sinyalleri, ya merkezi bir ayardan ya da bir birincil elektrik saatinden ikincil saate beslenir. Son yıllarda, sesli film prensibine göre tasarlanmış, sadece zamanı göstermekle kalmayıp aynı zamanda zamanı da söyleyen konuşan saatler ortaya çıktı.

İletim için tam zamanı günümüzde esas olarak telefon, telgraf ve radyo ile gönderilen elektrik sinyalleridir. Geçtiğimiz on yıllar boyunca, aktarım tekniği gelişti ve doğruluk buna göre arttı. 1904 yılında Bigurdan, Montsouris Gözlemevi tarafından 0.02-0.03 saniye hassasiyetle alınan Paris Gözlemevi'nden ritmik zaman sinyallerini iletti. 1905'te Washington Denizcilik Gözlemevi, zaman sinyallerinin düzenli iletimine başladı; 1908'de Eyfel Kulesi'nden ve 1912'den itibaren Greenwich Gözlemevi'nden ritmik zaman sinyalleri iletilmeye başlandı.

Şu anda, birçok ülkede doğru zaman sinyallerinin iletimi gerçekleştirilmektedir. SSCB'de bu tür yayınlar Devlet Astronomi Enstitüsü tarafından yürütülmektedir. P.K.Sternberg'in yanı sıra bir dizi başka kuruluş. Aynı zamanda, ortalama güneş saati okumalarını radyo ile iletmek için bir dizi farklı program kullanılır. Örneğin, yayın zamanı sinyalleme programı her saatin sonunda iletilir ve altı kısa darbeden oluşur. Sonuncusunun başlangıcı, şu veya bu saatin saatine ve 00 dk 00 sn'ye karşılık gelir. Deniz ve hava seyrüseferinde, daha uzun sinyallerle ayrılmış beş dizi 60 darbe ve üç dizi altı kısa sinyalden oluşan bir program kullanılır. Ek olarak, bir dizi özel zaman sinyali programları da vardır. Çeşitli özel zaman sinyalizasyon programlarına ilişkin bilgiler özel baskılarda yayınlanmaktadır.

Yayın programları için zaman sinyallerini iletme hatası yaklaşık ± 0.01 - 0.001 saniye ve bazı özel programlar için ± 10 -4 ve hatta ± 10 -5 saniyedir. Bu nedenle, şu anda, zamanı çok yüksek bir doğrulukla almayı, saklamayı ve iletmeyi mümkün kılan yöntemler ve cihazlar geliştirilmiştir.

Son zamanlarda, kesin zamanın saklanması ve iletilmesi alanında önemli ölçüde yeni fikirler hayata geçirildi. Tüm bu saatlerin yıl boyunca sürekli çalışması koşuluyla, herhangi bir bölgenin birkaç noktasında, duran saatlerin okumalarının doğruluğunun ± 30 saniyeden daha kötü olmaması gerektiğini varsayalım. Bu tür gereksinimler, örneğin şehir ve demiryolu saatleri için geçerlidir. Gereksinimler çok katı değil, ancak bunları otonom saatlerin yardımıyla yerine getirebilmek için her saatin günlük hızının ± 0.1 saniyeden daha iyi olması gerekiyor ve bu da hassas kuvars kronometreler gerektiriyor.

Bu arada, bu sorunu çözmek için kullanılıyorsa evrensel zaman sistemi, birincil saatler ve çok sayıda ilişkili ikincil saatten oluşan, o zaman yalnızca birincil saatler yüksek doğruluğa sahip olmalıdır. Sonuç olarak, birincil saat için artan maliyetlerle ve buna bağlı olarak ikincil saatler için düşük maliyetlerle bile, tüm sistemde nispeten düşük bir toplam maliyetle iyi bir doğruluk sağlamak mümkündür.

Tabii ki, bu durumda ikincil saatin kendisinin hata vermediğinden emin olmak gerekir. Daha önce açıklanan, bir cırcır tekerleği ve elin bir sinyalle dakikada bir hareket ettiği bir mandallı ikincil saatler bazen başarısız olur. Ayrıca, zamanla, okumalarındaki hata birikir. Modern ikincil saatlerde, okumaların çeşitli doğrulama ve düzeltme türleri kullanılır. Frekansı kesinlikle stabilize edilmiş alternatif bir endüstriyel frekans (50 Hz) kullanan ikincil saatler tarafından daha da fazla doğruluk sağlanır. Bu saatin ana parçası, alternatif akımla çalıştırılan senkron bir elektrik motorudur. Böylece, bu saatte, alternatif akımın kendisi, 0.02 saniyelik tekrarlama periyodu ile sürekli bir zaman sinyalidir.

Şu anda, Atomik Saatlerin Dünya Çapında Senkronizasyonu (WOSAC) oluşturulmuştur. Bu sistemin ana birincil saati Roma, New York, ABD'de bulunur ve okumaları ortalaması alınan üç atomik krondan (atomik sezyum saatleri) oluşur. Böylece (1-3) * 10 -11'e eşit zamanlama doğruluğu sağlanır. Bu birincil saat, dünya çapında bir ikincil saat ağı ile ilişkilidir.

Test, WOZAK aracılığıyla New York Eyaletinden (ABD) Oahu Adası'na (Hawaii) yani yaklaşık 30.000 km'ye hassas zaman sinyalleri iletirken, zaman okumalarının 3 mikrosaniyelik bir doğrulukla tutarlı olduğunu gösterdi.

Bugün elde edilen zaman damgalarının depolanması ve iletilmesinin yüksek doğruluğu, uzun mesafeli uzay navigasyonunun karmaşık ve yeni sorunlarının yanı sıra eski de olsa yer kabuğunun hareketi hakkında hala önemli ve ilginç soruları çözmeyi mümkün kılıyor. .

Kıtalar nereye yelken açıyor?

Şimdi, önceki bölümde anlatılan kıtaların hareketi sorununa dönebiliriz. Bu daha da ilginç çünkü Wegener'in çalışmalarının ortaya çıkışından günümüze kadar geçen yarım yüzyılda, bu fikirler etrafındaki bilimsel tartışmalar henüz dinmedi. Örneğin, W. Munk ve G. MacDonald 1960'da şöyle yazdılar: "Wegener'in bazı verileri inkar edilemez, ancak argümanlarının çoğu tamamen keyfi varsayımlara dayanıyor." Ve dahası: "Telgrafın icadından önce büyük kıta kaymaları, radyonun icadından önce orta kaymalar gerçekleşti ve bundan sonra pratikte hiçbir kayma gözlenmedi."

Bu yakıcı sözler, en azından ilk kısımlarında, temelsiz değildir. Gerçekten de, Wegeper ve işbirlikçileri tarafından Grönland'a yaptıkları seferlerde (birinde Wegener trajik bir şekilde öldü) bir kerede yapılan boylamsal ölçümler, eldeki görevin titiz bir çözümü için yetersiz bir doğrulukla yapıldı. Bu, çağdaşları tarafından not edildi.

Kıtaların hareketi teorisinin modern versiyonunda en ikna edici destekçilerinden biri P.N.Kropotkin'dir. 1962'de şunları yazdı: "Paleomanyetik ve jeolojik veriler, Mezozoik ve Senozoik sırasında, yer kabuğu hareketinin ana motifinin iki eski kıtanın parçalanması olduğunu gösteriyor - Laurasia ve Gondwana ve parçalarının Pasifik Okyanusu ve Tethys'e doğru yayılması jeosenklinal kemer." Laurasia'nın Kuzey Amerika, Grönland, Avrupa ve Asya'nın tüm kuzey yarısını, Gondwana'yı - güney kıtaları ve Hindistan'ı kapsadığını hatırlayın. Tetis Okyanusu, Akdeniz'den Alpler, Kafkaslar ve Himalayalar üzerinden Endonezya'ya kadar uzanıyordu.

Aynı yazar ayrıca şunları yazdı: “Gondwana'nın birliği şimdi Prekambriyen'den Kretase'nin ortasına kadar izleniyor ve şimdi onun parçalanması Paleozoyik'te başlayan ve Kretase'nin ortasından bu yana özellikle büyük bir ölçeğe ulaşan uzun bir süreç gibi görünüyor. O zamandan beri 80 milyon yıl geçti. Sonuç olarak, Afrika ile Güney Amerika arasındaki mesafe yılda 6 cm oranında arttı. Aynı oran, Hindustan'ın güney yarımküreden kuzeye hareketi için paleomanyetik verilerden elde edildi " . PN Kropotkin, paleomanyetik verileri kullanarak geçmişteki kıtaların konumlarını yeniden yapılandırdıktan sonra, "şu anda kıtaların gerçekten de Wegenerian birincil kıta platformunun ana hatlarını andıran bir blok halinde bir araya getirildiği" sonucuna vardı.

Dolayısıyla, farklı yöntemlerle elde edilen verilerin toplamı, kıtaların modern konumlarının ve ana hatlarının, uzak geçmişte bir dizi fay ve kıta bloklarının önemli hareketi sonucu oluştuğunu göstermektedir.

Kıtaların modern hareketi sorununa, yeterli doğrulukla yürütülen boylamsal çalışmaların sonuçlarına dayanarak karar verilir. Bu durumda yeterli doğruluk anlamına gelen şey, örneğin, Washington enleminde, boylamda saniyenin on binde biri kadar bir değişikliğin 0,3 cm'lik bir kaymaya karşılık gelmesi gerçeğinden görülebilir. yılda yaklaşık 1 m ve modern zaman hizmetleri zaten zaman içinde noktaların tanımı, saniyenin binde biri ve on binde biri doğrulukla kesin zamanın depolanması ve iletilmesi mevcut olduğundan, ikna edici sonuçlar elde etmek için yeterlidir. birkaç yıl veya birkaç on yıl aralıklarla ilgili ölçümleri yapmak.

Bu amaçla 1926 yılında 32 gözlem noktasından oluşan bir ağ oluşturulmuş ve astronomik boylamsal çalışmalar yapılmıştır. 1933'te tekrarlanan astronomik boylamsal çalışmalar yapıldı ve çalışmaya şimdiden 71 gözlemevi dahil edildi. Çok uzun bir zaman aralığında (7 yıl) olmasa da, iyi bir modern düzeyde gerçekleştirilen bu ölçümler, özellikle Amerika'nın Wegener'in düşündüğü gibi Avrupa'dan yılda 1 m uzaklaşmadığını, ancak yaklaştığını gösterdi. yılda yaklaşık 60 cm.

Böylece, çok doğru uzunlamasına ölçümlerin yardımıyla, büyük kıtasal kayaların modern hareketinin varlığı doğrulandı. Ayrıca, bu kıta bloklarının bireysel bölümlerinin biraz farklı hareketlere sahip olduğunu bulmak mümkündü.

Her astronomik gözleme, gerçekleştirildiği zaman noktasındaki veriler eşlik etmelidir. Zaman içindeki anın doğruluğu, gözlemlenen olgunun gereksinimlerine ve özelliklerine bağlı olarak farklı olabilir. Bu nedenle, örneğin, meteorların ve değişen yıldızların olağan gözlemlerinde, anı bir dakika hassasiyetle bilmek yeterlidir. Güneş tutulmalarının gözlemleri, Ay'ın yıldızları kaplaması ve özellikle Dünya'nın yapay uydularının hareketinin gözlemlenmesi, anların saniyenin onda birinden az olmayan bir doğrulukla işaretlenmesini gerektirir. Göksel kürenin günlük dönüşünün doğru astrometrik gözlemleri, zaman anlarını 0,01 ve hatta 0,005 saniyelik bir doğrulukla kaydetmek için özel yöntemlerin kullanılmasını gerekli kılar!

Bu nedenle, pratik astronominin ana görevlerinden biri, gözlemlerden doğru zamanı elde etmek, depolamak ve zaman verilerini tüketicilere iletmektir.

Zamanı korumak için, gökbilimcilerin düzenli olarak kontrol edilen ve yıldızların doruk anlarını özel aletler yardımıyla belirleyen çok hassas saatleri vardır. Kesin zaman sinyallerinin radyo tarafından iletilmesi, dünya çapında bir Zaman Hizmeti düzenlemelerine, yani bu tür gözlemlerle uğraşan tüm gözlemevlerini tek bir sisteme bağlamalarına izin verdi.

Zaman Hizmetlerinin sorumluluğu, kesin zaman sinyallerinin yayınlanmasına ek olarak, tüm radyo dinleyicileri tarafından iyi bilinen basitleştirilmiş sinyallerin iletilmesini de içerir. Bunlar, yeni saatin başlangıcından önce verilen altı kısa sinyal, "nokta"dır. Son "nokta"nın anı, saniyenin yüzde biri hassasiyetle, yeni bir saatin başlangıcına denk gelir. Astronomi meraklısının saatini kontrol etmek için bu sinyalleri kullanması tavsiye edilir. Saati kontrol ederken tercüme etmemeliyiz, çünkü bu durumda mekanizmayı bozuyorum ve astronom saatine dikkat etmeli, çünkü bu onun ana araçlarından biri. "Saat düzeltmesini" - kesin zaman ile okumaları arasındaki farkı belirlemelidir. Bu düzeltmeler sistematik olarak belirlenmeli ve gözlemcinin günlüğüne kaydedilmelidir; onların daha fazla çalışması, saatin gidişatını belirlemeye ve onları iyi incelemeye izin verecektir.

Elbette, mümkün olan en iyi saatin emrinizde olması arzu edilir. "İyi saat" teriminden ne anlaşılmalıdır?

Hareketlerini mümkün olduğunca doğru tutmaları gerekir. Sıradan cep saatlerinin iki örneğini karşılaştıralım:

Düzeltmenin pozitif işareti, tam zamanı elde etmek için saat okumasına bir düzeltme eklemek gerektiği anlamına gelir.

Plakanın iki yarısında saat düzeltme kayıtları vardır. Alt düzeltmeden üst düzeltmeyi çıkararak ve tanımlar arasında geçen gün sayısına bölerek saatin günlük oranını elde ederiz. İlerleme verileri aynı tabloda gösterilmektedir.

Neden bazı saatlere kötü, bazılarına iyi dedik? İlk saatlerde düzeltme sıfıra yakın ama rotaları düzensiz değişiyor. İkincisi için düzeltme büyüktür, ancak kurs tekdüzedir. İlk saatler, bir dakikadan daha doğru bir zaman damgası gerektirmeyen bu tür gözlemler için uygundur. Okumalarını enterpolasyon yapmak imkansızdır, ancak bir gecede birkaç kez kontrol edilmeleri gerekir.

İkincisi, "iyi izle", daha karmaşık gözlemler yapmak için uygundur. Tabii ki, onları daha sık kontrol etmekte fayda var, ancak ara anlar için okumalarını enterpolasyon yapabilirsiniz. Bunu bir örnekle gösterelim. Gözlemin 5 Kasım'da 23 saat 32 saat 46 saniyede yapıldığını varsayalım. saatimize göre. 4 Kasım 17:00'de yapılan saat kontrolünde +2 m. 15 s değişiklik verdi. Tablodan da görüleceği üzere günlük oran + 5,7 s'dir. 4 Kasım saat 17:00'den gözlem anına kadar 1 gün 6,5 saat veya 1,27 gün geçmiştir. Bu sayıyı günlük oran ile çarparak +7,2 s elde ederiz. Bu nedenle, gözlem anında saat düzeltmesi 2 m.15 s'ye değil, +2 m.22 s'ye eşitti. Bunu gözlem anına ekliyoruz. Böylece gözlem 5 Kasım'da 23 saat 35 saat 8 saniye olarak yapılmıştır.

Kesin zamanı belirlemek, saklamak ve radyo ile tüm nüfusa iletmek, birçok ülkede var olan kesin zaman servisinin görevidir.

Telsizdeki hassas zaman sinyalleri, deniz ve hava filosunun navigatörleri, kesin zamanı bilmesi gereken birçok bilimsel ve endüstriyel kuruluş tarafından alınır. Özellikle tam zamanı bilmek ve coğrafi konumu belirlemek için gereklidir.

Dünya yüzeyinde farklı noktalarda boylamları.

Zaman sayma. Coğrafi boylamın belirlenmesi. Takvim

SSCB'nin fiziki coğrafyası dersinden, yerel, bölge ve analık zaman sayımı kavramlarını ve ayrıca iki noktanın coğrafi boylamlarındaki farkın, bu noktaların yerel saatindeki fark tarafından belirlendiğini biliyorsunuz. Bu problem, yıldızların gözlemlerini kullanan astronomik yöntemlerle çözülür. Tek tek noktaların kesin koordinatlarının belirlenmesine dayanarak, dünya yüzeyinin haritası çıkarılır.

Eski zamanlardan beri, insanlar büyük zaman dilimlerini saymak için ya kameri ayın ya da güneş yılının süresini kullandılar, yani. ekliptik boyunca Güneş'in devriminin süresi. Yıl, mevsimsel değişikliklerin sıklığını belirler. Bir güneş yılı 365 güneş günü 5 saat 48 dakika 46 saniye sürer. Günlerle ve ay ayının uzunluğuyla pratik olarak orantılı değildir - ay evresinin değişim süresi (yaklaşık 29.5 gün). Bu, basit ve kullanışlı bir takvim oluşturmayı zorlaştırır. İnsanlığın asırlık tarihi boyunca birçok farklı takvim sistemi oluşturulmuş ve kullanılmıştır. Ancak hepsi üç türe ayrılabilir: güneş, ay ve ay-güneş. Güneyli pastoralistler genellikle kameri ayları kullanırlardı. 12 kameri aydan oluşan bir yıl 355 güneş günü içeriyordu. Ay ve Güneş'e göre zaman sayımını uzlaştırmak için yıl içinde 12 veya 13 ay ayarlamak ve yıla ek günler eklemek gerekiyordu. Eski Mısır'da kullanılan güneş takvimi daha basit ve daha kullanışlıydı. Şu anda, dünyanın çoğu ülkesinde, güneş takvimi de benimsenmiştir, ancak daha ayrıntılı olarak tartışılan Gregoryen adı verilen daha mükemmel bir cihazdır.

Takvimi derlerken, takvim yılının süresinin, Güneş'in ekliptik boyunca dönüş süresine mümkün olduğunca yakın olması ve takvim yılının tam sayıda güneş günü içermesi gerektiğini dikkate almak gerekir, çünkü yıla günün farklı saatlerinde başlamak sakıncalıdır.

Bu koşullar, İskenderiyeli astronom Sozigenes tarafından geliştirilen ve MÖ 46'da tanıtılan takvim tarafından karşılandı. Roma'da Julius Caesar tarafından. Daha sonra, bildiğiniz gibi, fiziksel coğrafya dersinden Julian veya eski stil adını aldı. Bu takvimde yıllar 365 gün boyunca arka arkaya üç kez sayılır ve basit olarak adlandırılır, onları takip eden yıl 366 gündür. Artık yıl denir. Jülyen takvimindeki artık yıllar, sayıları 4'e tam bölünebilen yıllardır.

Bu takvime göre bir yılın ortalama uzunluğu 365 gün 6 saat yani. gerçek olandan yaklaşık 11 dakika daha uzun. Bu nedenle, eski tarz, her 400 yılda bir yaklaşık 3 gün gerçek zamanın gerisinde kalmıştır.

1918'de SSCB'de tanıtılan ve hatta daha önce çoğu ülkede kabul edilen Gregoryen takviminde (yeni stil), 1600, 2000, 2400 vb. (yani, yüzlerin 4'e kalansız bölünebildiği sayılar) sıçrama sayılmaz. 400 yılı aşan 3 günlük hata bu şekilde düzeltilir. Böylece, yeni tarzda bir yılın ortalama uzunluğu, Dünya'nın Güneş etrafındaki devrimi dönemine çok yakın çıkıyor.

XX yüzyıla kadar. yeni tarz ile eski (Julian) tarz arasındaki fark 13 güne ulaştı. Ülkemizde yeni üslup ancak 1918'de tanıtıldığından, 1917'de (eski üsluba göre) 1917'de işlenen Ekim Devrimi, 7 Kasım'da (yeni üsluba göre) kutlanır.

13 günlük eski ve yeni tarzlar arasındaki fark XXI yüzyılda ve XXII yüzyılda kalacaktır. 14 güne çıkarılacak.

Yeni stil elbette tam olarak doğru değil, ancak 1 günlük bir hata ancak 3300 yıl sonra birikecek.

5. dersi yürütme metodolojisi
"Zaman ve Takvim"

Dersin amacı: Zamanı ölçmek, saymak ve saklamak için yöntemler ve araçlar hakkında pratik astrometri kavramları sisteminin oluşumu.

Öğrenme hedefleri:
Genel Eğitim: kavramların oluşumu:

Pratik astrometri hakkında: 1) astronomik yöntemler, aletler ve ölçü birimleri, zaman sayımı ve saklama, takvimler ve kronoloji; 2) astrometrik gözlemlere göre alanın coğrafi koordinatlarının (boylam) belirlenmesi;

Kozmik fenomenler hakkında: Dünyanın Güneş etrafındaki dönüşü, Ay'ın Dünya etrafındaki dönüşü ve Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönüşü ve sonuçları hakkında - göksel fenomenler: gün doğumu, gün batımı, günlük ve yıllık görünür hareket ve doruk noktası armatürler (Güneş, Ay ve yıldızlar), Ay'ın evrelerindeki değişim ...

Eğitim: İnsan bilgisinin tarihi, ana takvim türleri ve kronoloji sistemleri ile tanışma sürecinde bilimsel bir dünya görüşünün ve ateist eğitimin oluşumu; "artık yıl" kavramı ve Jülyen ve Gregoryen takvimlerinin tarihlerinin çevirisi ile ilgili batıl inançları çürütmek; zaman ölçme ve saklama cihazları (saatler), takvimler ve kronoloji sistemleri ve astrometrik bilgiyi uygulamanın pratik yolları hakkında materyal sunumunda politeknik ve emek eğitimi.

Geliştirme: becerilerin oluşumu: kronolojinin zamanını ve tarihlerini hesaplama ve bir depolama sisteminden ve hesaptan diğerine zaman aktarma problemlerini çözmek; pratik astrometrinin temel formüllerinin uygulanması üzerine alıştırmalar yapmak; gök cisimlerinin konum ve görünürlük koşullarını ve gök olaylarının seyrini belirlemek için yıldızlı gökyüzünün hareketli bir haritasını, referans kitaplarını ve Astronomik takvimi kullanmak; astronomik gözlemlere göre bölgenin coğrafi koordinatlarını (boylam) belirler.

Öğrenciler bilmek:

1) Ay'ın Dünya çevresindeki dönüşü tarafından üretilen günlük gözlemlenen gök olaylarının nedenleri (Ay'ın evrelerindeki değişiklik, Ay'ın gök küresi boyunca görünen hareketi);
2) bireysel kozmik ve göksel olayların süresinin, zaman ve takvimleri ölçme, sayma ve saklama birimleri ve yöntemleri ile bağlantısı;
3) zaman ölçüm birimleri: efemeris saniye; gün (yıldız, gerçek ve ortalama güneş); bir hafta; ay (sinodik ve yıldız); yıl (yıldızlı ve tropikal);
4) zamanlar arasındaki bağlantıyı ifade eden formüller: dünya, analık, yerel, yaz;
5) zamanı ölçmek için aletler ve yöntemler: ana saat türleri (güneş, su, ateş, mekanik, kuvars, elektronik) ve bunların zamanı ölçmek ve saklamak için kullanım kuralları;
6) ana takvim türleri: ay, ay-güneş, güneş (Julian ve Gregoryen) ve kronolojinin temelleri;
7) pratik astrometrinin temel kavramları: astronomik gözlemlere göre alanın zamanını ve coğrafi koordinatlarını belirleme ilkeleri.
8) astronomik değerler: memleketin coğrafi koordinatları; zaman birimleri: efemeroid saniye; gün (yıldız ve ortalama güneş); ay (sinodik ve yıldız); ana takvim türlerinde (ay, ay-güneş, güneş Jülyen ve Gregoryen) yıl (tropikal) ve yılın uzunluğu; Moskova ve memleketi için saat dilimi numaraları.

Öğrenciler yapabilmek:

1) Kozmik ve göksel olayların incelenmesi için genelleştirilmiş bir plan kullanın.
2) Arazide Ay'a göre gezinin.
3) Zaman birimlerinin bir sayma sisteminden diğerine dönüştürülmesiyle ilgili problemleri aşağıdaki ilişkiyi ifade eden formüllere göre çözün: a) yıldız ve ortalama güneş zamanı arasındaki; b) Evrensel, analık, yerel, yaz saati ve saat dilimleri haritasının kullanılması; c) farklı kronoloji sistemleri arasında.
4) Gözlem yeri ve zamanının coğrafi koordinatlarını belirlemek için görevleri çözün.

Görsel yardımcılar ve demolar:

"Astronominin Pratik Uygulamaları" filminin fragmanları.

Film şeritlerinin parçaları "Göksel cisimlerin görünür hareketi"; "Evren hakkında fikirlerin geliştirilmesi"; "Astronomi, Evrenin Dini Fikirlerini Nasıl Çürüttü?"

Cihazlar ve araçlar: coğrafi küre; saat dilimi haritası; gnomon ve ekvator güneş saati, kum saati, su saati (tekdüze ve eşit olmayan bir ölçekte); bir yangın saati, mekanik, kuvars ve elektronik saatler modeli olarak mezun mum.

Çizimler, diyagramlar, fotoğraflar: ayın evrelerindeki değişiklikler, iç yapı ve mekanik (sarkaç ve yay), kuvars ve elektronik saatler, atomik zaman standardı.

Ev ödevi:

1. Ders kitaplarının materyallerini incelemek için:
B.A. Vorontsov-Velyaminova: §§ 6 (1), 7.
E.P. Levitan: § 6; görevler 1, 4, 7
AV Zasova, E.V. Kononoviç: §§ 4 (1); 6; Alıştırma 6.6 (2.3)

2. Vorontsov-Velyaminov BA problemlerinin toplanmasından görevleri tamamlayın. : 113; 115; 124; 125.

Ders planı

ders adımları		Sunum yöntemleri	Zaman, dk
	Bilgi testi ve güncelleme	Ön anket, konuşma
	Zaman kavramlarının oluşumu, ölçüm birimleri ve uzay olaylarının süresine dayalı zaman sayımı, farklı "zamanlar" ve zaman dilimleri arasındaki ilişki	Ders	7-10
	Öğrencilerin astronomik gözlemlerden bir yerin coğrafi boylamını belirleme yöntemleriyle tanışması	konuşma, ders	10-12
	Zamanı ölçmek, saymak ve saklamak için araçlar hakkında kavramların oluşturulması - saatler ve atomik zaman standardı	Ders	7-10
	Ana takvim türleri ve kronoloji sistemleri hakkında kavramların oluşturulması	Anlatım, konuşma	7-10
	Sorunları çözmek	Tahtada çalışın, bir defterde bağımsız problem çözme
	İşlenen materyali özetleme, dersi özetleme, ödev

Malzemenin sunum yöntemi

Dersin başında, önceki üç derste edinilen bilgiler test edilmeli, ön anket ve öğrencilerle konuşma sırasında soru ve görevlerle çalışmaya yönelik materyal güncellenmelidir. Bazı öğrenciler, yıldızlı gökyüzünün hareketli bir haritasının kullanımıyla ilgili problemleri çözerek programlanmış görevleri gerçekleştirir (1-3 görevlerine benzer).

Göksel olayların nedenleri, göksel kürenin ana çizgileri ve noktaları, takımyıldızlar, armatürlerin görünürlük koşulları vb. önceki derslerin başında sorulan sorularla örtüşmektedir. Sorularla desteklenirler:

1. "Parlaklık" ve "büyüklük" kavramlarını tanımlayın. Büyüklük ölçeği hakkında ne biliyorsun? Yıldızların parlaklığını ne belirler? Pogson'ın formülünü kara tahtaya yazın.

2. Yatay göksel koordinat sistemi hakkında ne biliyorsunuz? Ne için kullanılır? Bu sistemdeki ana düzlemler ve doğrular nelerdir? Nedir: armatürün yüksekliği? Yıldızın başucu mesafesi? Yıldızın azimutu? Bu göksel koordinat sisteminin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

3. Göksel koordinatların I ekvator sistemi hakkında ne biliyorsunuz? Ne için kullanılır? Bu sistemdeki ana düzlemler ve çizgiler nelerdir? Nedir: bir armatürün düşüşü? Kutup mesafesi? Güneşin saat açısı? Bu göksel koordinat sisteminin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

4. Göksel koordinatların II ekvator sistemi hakkında ne biliyorsunuz? Ne için kullanılır? Bu sistemdeki ana düzlemler ve doğrular nelerdir? Bir yıldızın doğru yükselişi nedir? Bu göksel koordinat sisteminin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

1) Güneş tarafından arazide nasıl gezinilir? Kutup Yıldızı tarafından mı?
2) Astronomik gözlemlerden bölgenin coğrafi enlemi nasıl belirlenir?

İlgili programlanabilir görevler:

1) G.P. tarafından problemlerin toplanması Alt botin, görevler NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) E.P. tarafından problemlerin toplanması Bozuk, görevler NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Straut E.K. : test kağıtları NN 1-2 konuları "Astronominin pratik temelleri" (öğretmenin çalışması sonucunda programlanabilir olanlara dönüştürülür).

Dersin ilk aşamasında, bir ders şeklinde, kozmik fenomenlerin süresine (Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönüşü, dönüşü) bağlı olarak zaman, ölçü birimleri ve zaman sayımı ile ilgili kavramların oluşumu gerçekleştirilir. Ay'ın Dünya etrafındaki dönüşü ve Ay'ın Güneş etrafındaki dönüşü), farklı "zamanlar" ve saat kayışları arasındaki ilişki. Öğrencilere yıldız zamanı hakkında genel bir anlayış kazandırmanın gerekli olduğunu düşünüyoruz.

Öğrencilerin dikkat etmesi gerekenler:

1. Bir günün ve bir yılın uzunluğu, Dünya'nın hareketinin dikkate alındığı referans çerçevesine bağlıdır (sabit yıldızlar, Güneş, vb. ile ilişkili olup olmadığına). Referans sisteminin seçimi, zaman birimi adına yansıtılır.

2. Zaman birimlerinin süresi, gök cisimlerinin görünürlük koşulları (doruk noktaları) ile ilişkilidir.

3. Atomik zaman standardının bilime girişi, saatlerin doğruluğundaki bir artışla keşfedilen Dünya'nın dönüşünün eşitsizliğinden kaynaklanıyordu.

4. Standart zamanın getirilmesi, zaman dilimlerinin sınırları tarafından tanımlanan bölgedeki ekonomik faaliyetleri koordine etme ihtiyacından kaynaklanmaktadır. Yaygın bir ev hatası, yerel saatin yaz saati uygulamasıyla tanımlanmasıdır.

1 kez. Ölçü birimleri ve zaman sayımı

Zaman, fenomenlerin ve maddenin durumlarının art arda değişimini, varlıklarının süresini karakterize eden ana fiziksel niceliktir.

Tarihsel olarak, tüm temel ve türetilmiş zaman birimleri, aşağıdakilerin neden olduğu gök olaylarının seyrinin astronomik gözlemleri temelinde belirlenir: Dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşü, Ay'ın Dünya etrafında dönüşü ve Dünya'nın kendi etrafında dönüşü. Güneş. Astrometride zamanı ölçmek ve saymak için, belirli gök cisimleri veya gök küresinin belirli noktaları ile ilişkili farklı referans sistemleri kullanılır. En yaygın olanları:

1. "Yıldız"gök küresindeki yıldızların hareketiyle ilişkili zaman. İlkbahar ekinoksunun saat açısı ile ölçülür: S = t ^; t = S - a

2. "Güneş"zamanla ilişkili: Güneş diskinin merkezinin ekliptik (gerçek güneş zamanı) boyunca görünen hareketi veya" orta Güneş "in hareketi - aynı süre boyunca göksel ekvator boyunca düzgün bir şekilde hareket eden hayali bir nokta gerçek Güneş (ortalama güneş zamanı) olarak.

1967'de atomik zaman standardı ve Uluslararası SI sisteminin tanıtılmasıyla, atom saniyesi fizikte kullanılır.

Saniye, sezyum-133 atomunun temel durumunun aşırı ince seviyeleri arasındaki geçişe karşılık gelen 9192631770 radyasyon periyoduna sayısal olarak eşit fiziksel bir miktardır.

Yukarıdaki "zamanların" tümü, özel hesaplamalarla birbirleriyle tutarlıdır. Günlük yaşamda ortalama güneş zamanı kullanılır.

Kesin zamanın belirlenmesi, saklanması ve radyo ile iletilmesi, Rusya dahil dünyanın tüm gelişmiş ülkelerinde bulunan Zaman Hizmetinin işini oluşturur.

Yıldız, gerçek ve ortalama güneş zamanının ana birimi gündür. İlgili günü 86400'e (24 h´ 60 m´ 60 s) bölerek yıldız, ortalama güneş ve diğer saniyeleri elde ederiz.

Gün, 50.000 yıl önce ilk zaman birimi oldu.

Gün, Dünyanın herhangi bir dönüm noktasına göre kendi ekseni etrafında tam bir devrim yaptığı bir zaman dilimidir.

Yıldız günü - Dünya'nın sabit yıldızlara göre kendi ekseni etrafında dönme periyodu, ilkbahar ekinoksunun art arda iki üst doruk noktası arasındaki zaman aralığı olarak tanımlanır.

Gerçek güneş günleri - Güneş diskinin merkezinin aynı adlı iki ardışık doruk noktası arasındaki zaman aralığı olarak tanımlanan, Dünya'nın Güneş diskinin merkezine göre kendi ekseni etrafında dönme periyodu.

Ekliptiğin gök ekvatoruna 23њ 26 ¢ açıyla eğilmesi ve Dünya'nın Güneş'in etrafında eliptik (biraz uzamış) bir yörüngede dönmesi nedeniyle, Güneş'in gök küresindeki görünür hareketinin hızı ve, bu nedenle, gerçek güneş günlerinin süresi yıl boyunca sürekli değişecektir: ekinoks noktalarına yakın en hızlı (Mart, Eylül), gündönümü noktalarına yakın en yavaş (Haziran, Ocak).

Astronomide zaman hesaplamalarını basitleştirmek için, ortalama bir güneş günü kavramı tanıtıldı - Dünya'nın "ortalama Güneş" e göre kendi ekseni etrafında dönme süresi.

Ortalama güneş günü, "ortalama güneşin" iki ardışık eşsesli zirvesi arasındaki zaman aralığı olarak tanımlanır.

Ortalama güneş günü, bir yıldız gününden 3 m 55.009 s daha kısadır.

24 sa 00 m 00 s yıldız zamanı 23 sa 56 m 4.09 s ortalama güneş zamanına eşittir.

Teorik hesaplamaların kesinliği için, efemeris (tablo) saniye, Dünya'nın dönüşü ile ilgili olmayan, 0 Ocak 1900'de saat 12'de ortalama güneş saniyesine eşittir. Yaklaşık 35.000 yıl önce, insanlar ayın görünümünde periyodik bir değişiklik fark ettiler - ayın evrelerindeki değişiklik. Faz F bir gök cismi (Ay, gezegen vb.), diskin aydınlatılan kısmının en büyük genişliğinin oranı ile belirlenir. g ¢çapına NS:. Hat sonlandırıcı aydınlatma diskinin karanlık ve aydınlık kısımlarını ayırır.

Pirinç. 32. Ay evresi değişimi

Ay, dünyanın kendi ekseni etrafında döndüğü aynı yönde hareket eder: batıdan doğuya. Bu hareketin yansıması, ayın gökyüzünün dönüşüne doğru yıldızların arka planına karşı görünen hareketidir. Ay her gün yıldızlara göre 13њ doğuya kayar ve bir tam dairesini 27,3 günde tamamlar. Yani günden sonraki ikinci zaman ölçüsü kuruldu - ay(şek. 32).

Sidereal (yıldız) kameri ay- Ay'ın sabit yıldızlara göre Dünya çevresinde tam bir dönüş yaptığı süre. 27 gün 07 saat 43 m 11.47 s'ye eşittir.

Synodic (takvim) kameri ay, Ay'ın aynı adı taşıyan (genellikle yeni aylar) iki ardışık evresi arasındaki zaman dilimidir. 29 gün 12 saat 44 m 2,78 s'ye eşittir.

Pirinç. 33. Hedefleme yolları aydaki arazi

Ay'ın yıldızların arka planına karşı görünür hareketi fenomenlerinin toplamı ve Ay'ın evrelerindeki değişim, Ay'ın yerde gezinmesini mümkün kılar (Şek. 33). Ay batıda dar bir hilal olarak görünür ve doğuda aynı dar hilal ile şafak ışınlarında kaybolur. Soldaki ay hilaline zihinsel olarak düz bir çizgi bağlayalım. Gökyüzünde ya "P" harfini okuyabiliriz - "büyüyen", ayın "boynuzları" sola çevrilir - ay batıda görünür; veya "C" harfi - "yaşlanma", ayın "boynuzları" sağa çevrilir - ay doğuda görünür. Dolunayda, gece yarısı güneyde ay görünür.

Aylarca Güneş'in ufkun üzerindeki pozisyonundaki değişikliği gözlemlemenin bir sonucu olarak, üçüncü bir zaman ölçüsü ortaya çıktı - yıl.

Bir yıl, Dünya'nın herhangi bir dönüm noktasına (noktaya) göre Güneş etrafında tam bir devrim gerçekleştirdiği bir süredir.

Bir yıldız yılı, Dünya'nın Güneş etrafındaki dönüşünün, 365.256320 ... ortalama güneş gününe eşit bir yıldız (yıldız) dönemidir.

Anormal yıl - ortalama Güneş'in yörünge noktasından (genellikle, günberi) iki ardışık geçişi arasındaki zaman aralığı, 365.259641 ... ortalama güneş günlerine eşittir.

Tropik bir yıl, ortalama Güneş'in ilkbahar ekinoksundan art arda iki geçişi arasındaki, 365.2422 ... ortalama güneş günlerine veya 365 gün 05 s 48 m 46.1 s'ye eşit bir zaman aralığıdır.

UTC, asal (Greenwich) meridyenindeki yerel ortalama güneş zamanı olarak tanımlanır.

Dünya yüzeyi meridyenler tarafından sınırlanan 24 alana bölünmüştür - Zaman dilimleri... Sıfır zaman dilimi, sıfır (Greenwich) meridyeni etrafında simetrik olarak bulunur. Kemerler batıdan doğuya 0'dan 23'e kadar numaralandırılmıştır. Kemerlerin gerçek sınırları, ilçe, bölge veya eyaletlerin idari sınırları ile uyumludur. Zaman dilimlerinin merkez meridyenleri birbirinden tam olarak 15њ (1 saat) uzaktadır, bu nedenle, bir zaman diliminden diğerine geçerken, zaman tam bir saat sayısı kadar değişir, ancak dakika ve saniye sayısı değişmez. Yeni takvim günü (ve Yeni Yıl) başlar tarih satırları(sınır çizgisi), esas olarak Rusya Federasyonu'nun kuzeydoğu sınırına yakın 180њ doğu boylamının meridyeni boyunca uzanır. Tarih çizgisinin batısında, ayın günü her zaman doğusundan bir fazladır. Bu çizgi batıdan doğuya geçildiğinde takvim numarası bir azalır, doğudan batıya doğru geçildiğinde takvim numarası bir artar, bu da dünyayı dolaşırken ve insanları hareket ettirirken zaman sayma hatasını ortadan kaldırır. Doğudan Dünya'nın Batı Yarımküresine.

Bölge zamanı şu formülle belirlenir:
T n = T 0 + n , nerede T 0 - evrensel zaman; n- saat dilimi numarası.

Gün ışığından yararlanma saati - standart saat, hükümet kararnamesi ile saat tamsayısıyla değiştirilmiştir. Rusya için bele eşittir, artı 1 saat.

Moskova saati - ikinci saat diliminin standart saati (artı 1 saat):
Tm = T 0 + 3 (saat).

Yaz saati, enerji kaynaklarından tasarruf etmek için yaz dönemi için devlet emriyle artı 1 saat ek olarak değiştirilen yaz saatidir.

Dünyanın dönüşü nedeniyle, yarım günün başlangıç ​​anları veya ekvator koordinatları bilinen yıldızların 2 noktada doruk noktası arasındaki fark, noktaların coğrafi boylamlarındaki farka eşittir, bu da noktaları belirlemeyi mümkün kılar. Güneş'in ve diğer armatürlerin astronomik gözlemlerinden belirli bir noktanın boylamı ve tersine, bilinen bir boylamla herhangi bir noktada yerel saat ...

Alanın coğrafi boylamı "sıfır" (Greenwich) meridyeninin doğusunda ölçülür ve sayısal olarak aynı yıldızın Greenwich meridyeninde aynı doruk noktaları ile gözlem noktasındaki zaman aralığına eşittir: burada S- belirli bir coğrafi enlemdeki bir noktadaki yıldız zamanı, S 0 - ana meridyende yıldız zamanı. Derece veya saat, dakika ve saniye cinsinden ifade edilir.

Alanın coğrafi boylamını belirlemek için, bilinen ekvatoral koordinatlara sahip bir armatürün (genellikle Güneş) doruk noktası anını belirlemek gerekir. Ortalama güneşten yıldıza kadar olan gözlem süresini özel tablolar veya hesap makinesi yardımıyla çevirerek ve bu yıldızın Greenwich meridyeninde doruk noktasına ulaşma zamanını referans kitabından bilerek, alanın boylamını kolayca belirleyebiliriz. Hesaplamadaki tek zorluk, zaman birimlerinin bir sistemden diğerine tam olarak dönüştürülmesidir. Doruk noktası "izlenemez": yıldızın yüksekliğini (zenit mesafesini) zaman içinde kesin olarak belirlenmiş herhangi bir anda belirlemek yeterlidir, ancak hesaplamalar oldukça karmaşık olacaktır.

Dersin ikinci aşamasında, öğrenciler zamanı ölçmek, saklamak ve saymak için cihazlarla tanışırlar - saatler. Saat okumaları, zaman aralıklarının karşılaştırılabileceği bir referans görevi görür. Öğrenciler, anları ve zaman aralıklarını doğru bir şekilde belirleme ihtiyacının astronomi ve fiziğin gelişimini teşvik ettiği gerçeğine dikkat etmelidir: yirminci yüzyılın ortalarına kadar astronomik ölçüm yöntemleri, zaman ve zaman standartlarını saklamanın temeliydi. dünya Zaman Servisi. Saatin doğruluğu astronomik gözlemlerle kontrol edildi. Şu anda, fiziğin gelişimi, daha önceki zaman ölçme yöntemlerinin altında yatan fenomenleri incelemek için gökbilimciler tarafından kullanılmaya başlanan, zamanın belirlenmesi ve standartlarının belirlenmesi için daha doğru yöntemlerin oluşturulmasına yol açmıştır.

Materyal, çalışma prensibi ve çeşitli türlerdeki saatlerin iç yapısının gösterimleri eşliğinde bir ders şeklinde sunulmaktadır.

2. Zamanı ölçmek ve saklamak için aletler

Eski Babil'de bile güneş günleri 24 saate bölünmüştü (360њ: 24 = 15њ). Daha sonra her saat 60 dakikaya ve her dakika 60 saniyeye bölündü.

Zamanı ölçmek için ilk araçlar güneş saatiydi. En basit güneş saati - güneş saati mili- bölmeleri olan yatay bir platformun ortasındaki dikey bir direği temsil eder (Şek. 34). Gnomon'un gölgesi, Güneş'in yüksekliğine bağlı olarak karmaşık bir eğriyi tanımlar ve Güneş'in ekliptik üzerindeki konumuna bağlı olarak günden güne değişen gölgenin hızı da değişir. Güneş saati sarma gerektirmez, durmaz ve her zaman doğru çalışır. platformu, gnomondan gelen direğin dünyanın kutbunu hedef alacak şekilde yatırarak, gölgenin hızının tekdüze olduğu bir ekvator güneş saati elde ederiz (Şekil 35).

Pirinç. 34. Yatay güneş saati. Her saate karşılık gelen açılar farklı bir değere sahiptir ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: burada a, gün ortası çizgisi (göksel meridyenin yatay yüzeye izdüşümü) ile 6, 8, 10 ... sayılarına yön arasındaki açıdır; j konumun enlemidir; h - Güneş'in saat açısı (15њ, 30њ, 45њ)

Pirinç. 35. Ekvator güneş saati. Kadrandaki her saat 15њ'lik bir açıya karşılık gelir.

Kum saati, ateş ve su saatleri, geceleri ve kötü havalarda zamanı ölçmek için icat edildi.

Kum saati, tasarım sadeliği ve doğruluğu ile ayırt edilir, ancak hantaldır ve yalnızca kısa bir süre için "sarar".

Ateş saati, işaretli bölümleri olan yanıcı bir maddeden yapılmış bir spiral veya çubuktur. Eski Çin'de, sürekli denetim olmaksızın aylarca yanan karışımlar yaratıldı. Bu saatlerin dezavantajları: düşük doğruluk (yanma hızının maddenin ve havanın bileşimine bağlı olması) ve üretimin karmaşıklığı (Şekil 36).

Antik dünyanın tüm ülkelerinde su saatleri (clepsydras) kullanılmıştır (Şekil 37 a, b).

mekanik saatler X-XI yüzyıllarda ağırlıklar ve tekerlekler icat edildi. Rusya'da, ilk kule mekanik saati 1404 yılında keşiş Lazar Sorbin tarafından Moskova Kremlin'e kuruldu. Sarkaçlı saat 1657'de Hollandalı fizikçi ve astronom H. Huygens tarafından icat edildi. 18. yüzyılda yaylı mekanik saatler icat edildi. Yüzyılımızın 30'larında kuvars saatler icat edildi. 1954'te SSCB'de yaratma fikri Atomik saat- "Zaman ve frekansın birincil standardını belirtin". Moskova yakınlarındaki bir araştırma enstitüsüne kuruldular ve her 500.000 yılda bir rastgele 1 saniyelik bir hata verdiler.

1978'de SSCB'de daha da doğru bir atomik (optik) zaman standardı oluşturuldu. Her 10.000.000 yılda bir 1 saniyelik bir hata meydana gelir!

Bunlar ve diğer birçok modern fiziksel cihazların yardımıyla, temel ve türetilmiş zaman ölçüm birimlerinin değerlerini çok yüksek doğrulukla belirlemek mümkün oldu. Kozmik cisimlerin görünür ve gerçek hareketinin birçok özelliği açıklığa kavuşturuldu, Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüş hızındaki yıl boyunca 0.01-1 saniyelik değişiklikler de dahil olmak üzere yeni kozmik fenomenler keşfedildi.

3. Takvimler. kronoloji

Takvim, özellikle göksel olaylarda (göksel cisimlerin hareketi) açıkça ortaya çıkan doğal olayların periyodikliğine dayanan, büyük zaman dilimleri için sürekli bir sayı sistemidir. İnsan kültürünün tüm asırlık tarihi, ayrılmaz bir şekilde takvimle bağlantılıdır.

Takvimlere duyulan ihtiyaç, insanların hala okuma yazma bilmedikleri çok eski çağlarda ortaya çıktı. Takvimler ilkbahar, yaz, sonbahar ve kışı, çiçekli bitkilerin dönemlerini, meyvelerin olgunlaşmasını, şifalı otların toplanmasını, hayvanların davranış ve yaşamlarındaki değişiklikleri, havadaki değişiklikleri, tarım işlerinin zamanını ve daha fazla. Takvimler şu sorulara cevap verir: "Bugün hangi tarih?", "Haftanın hangi günü?", "Şu veya bu olay ne zaman oldu?" ve insanların yaşamını ve ekonomik faaliyetlerini düzenlemenize ve planlamanıza izin verir.

Üç ana takvim türü vardır:

1. Ay YILDIZI takvim, 29.5 ortalama güneş günü süren sinodik bir ay ayına dayanmaktadır. 30.000 yıl önce ortaya çıktı. Takvimin kameri yılı 354 (355) gün (güneş olandan 11.25 gün daha kısa) içerir ve her biri 30 (tek) ve 29 (çift) olmak üzere 12 aya bölünmüştür (Müslüman takviminde bunlara muharrem denir). , safar, rabi al-Awal, Rabi Es-Sani, Jumada Al-Ula, Jumada Al-Akhira, Receb, Sha'ban, Ramazan, Shawal, Zul-Qaada, Zul-Hijjra). Takvim ayı sinodikten 0.0306 gün daha kısa olduğundan ve 30 yılda aralarındaki fark 11 güne ulaştığından, Arapça her 30 yıllık döngüde, 354 günlük 19 "basit" yıl ve 355 günlük 11 "artık" yıl vardır (2., 5., 7., 10., 13., 16., 18., 21., 24., 26., 29. her döngünün yılı). Türk ay takvimi daha az doğrudur: 8 yıllık döngüsünde 5 "basit" ve 3 "artık" yıl vardır. Yılbaşı tarihi sabit değildir (yıldan yıla yavaş yavaş hareket eder): örneğin 1421 Hicri 6 Nisan 2000'de başladı ve 25 Mart 2001'de sona erecek. Ay takvimi, Afganistan, Irak, İran, Pakistan, Birleşik Arap Cumhuriyeti ve diğer Müslüman devletlerde dini ve devlet takvimi olarak kabul edilir. Ekonomik faaliyetlerin planlanması ve düzenlenmesi için güneş ve ay-güneş takvimleri paralel olarak kullanılmaktadır.

2.Güneş takvimi Tropikal bir yıla dayanmaktadır. 6.000 yıl önce ortaya çıktı. Şu anda dünya takvimi olarak kabul edilmektedir.

"Eski tarz" Jülyen güneş takvimi 365,25 gün içerir. İskenderiyeli gökbilimci Sozigenes tarafından geliştirildi, MÖ 46'da Antik Roma'da İmparator Julius Caesar tarafından tanıtıldı. ve sonra tüm dünyaya yayıldı. Rusya'da MS 988'de kabul edildi. Jülyen takviminde yılın uzunluğu 365,25 gün olarak belirlenir; üç "basit" yıl 365 gün, bir artık yıl - 366 gün. Bir yılda 12 ay, 30 ve 31 gün (Şubat hariç) vardır. Jülyen yılı, tropikal yıldan 11 dakika 13.9 saniye geridedir. 1500 yıllık uygulaması boyunca 10 günlük bir hata birikmiştir.

V Gregoryen güneş takvimi "yeni stil" yılın uzunluğu 365, 242500 gündür. 1582'de, Papa Gregory XIII'ün emriyle Jülyen takvimi, İtalyan matematikçi Luigi Lilio Garalli'nin (1520-1576) projesine uygun olarak yeniden düzenlendi. Gün sayısı 10 gün ileri alındı ​​ve 1700, 1800, 1900, 2100 vb. 4'e kalansız bölünemeyen her yüzyılın bir sıçrama olarak kabul edilmemesi kararlaştırıldı. Bu, her 400 yılda bir 3 günlük bir hatayı düzeltir. 2735 yıldır 1 günde bir hata oluşuyor. Yeni yüzyıllar ve binyıllar, bu yüzyılın ve milenyumun "birinci" yılının 1 Ocak'ında başlıyor: örneğin, 21. yüzyıl ve çağımızın 3. binyılı (MS) Gregoryen takvimine göre 1 Ocak 2001'de başlayacak.

Ülkemizde devrimden önce, 1917'de hatası 13 gün olan "eski tarz" Jülyen takvimi kullanıldı. 1918'de tüm dünyada benimsenen "yeni tarz" Gregoryen takvimi ülkede tanıtıldı ve tüm tarihler 13 gün ileri alındı.

Jülyen takvimi tarihlerinin Gregoryen takvimine dönüştürülmesi aşağıdaki formüle göre gerçekleştirilir: nerede T G ve T NS- Gregoryen ve Jülyen takvimine göre tarihler; n günlerin tam sayısıdır, İLE BİRLİKTE- tamamlanmış geçmiş yüzyılların sayısı, İLE BİRLİKTE 1 - en yakın yüzyıl sayısı, dördün katı.

Diğer güneş takvimleri çeşitleri şunlardır:

Tropikal yılın süresini 365.24242 gün olarak belirleyen Pers takvimi; 33 yıllık döngü 25 "basit" ve 8 "artık" yılı içerir. Gregoryen'den çok daha doğru: 4500 yıl boyunca 1 yıllık bir hata "yürür". 1079 yılında Ömer Hayyam tarafından tasarlanan; 19. yüzyılın ortalarına kadar Pers topraklarında ve bir dizi başka devlette kullanıldı.

Kıpti takvimi Jülyen takvimine benzer: Bir yılda 12 ay 30 gün vardır; "basit" yılda 12 ay sonra, "sıçrama" da 5 eklenir - 6 ek gün. Etiyopya ve diğer bazı eyaletlerde (Mısır, Sudan, Türkiye vb.) Kıptilerin topraklarında kullanılmaktadır.

3.Ay-güneş takvimi Ayın hareketinin güneşin yıllık hareketiyle tutarlı olduğu. Yıl, her biri 29 ve 30 günlük 12 kameri aydan oluşur ve buna Güneş'in hareketini hesaba katmak için periyodik olarak "sıçrama" yılları eklenir ve ek bir 13. ay içerir. Sonuç olarak, "basit" yıllar 353, 354, 355 gün ve "sıçrama" - 383, 384 veya 385 gün sürer. MÖ 1. binyılın başında ortaya çıktı, Eski Çin, Hindistan, Babil, Yahudiye, Yunanistan, Roma'da kullanıldı. Şu anda İsrail'de kabul edilmektedir (yılın başlangıcı 6 Eylül ile 5 Ekim arasında farklı günlere denk gelmektedir) ve devletle birlikte Güneydoğu Asya ülkelerinde (Vietnam, Çin, vb.) kullanılmaktadır.

Yukarıda açıklanan temel takvim türlerine ek olarak, gezegenlerin göksel küre üzerindeki görünür hareketi dikkate alınarak takvimler oluşturuldu ve Dünya'nın bazı bölgelerinde hala kullanılmaktadır.

Doğu ay-güneş-gezegen 60 yaşında takvim Güneş, Ay ve Jüpiter ve Satürn gezegenlerinin hareketinin periyodikliğine dayanır. MÖ 2. binyılın başında ortaya çıktı. Doğu ve Güneydoğu Asya'da. Şu anda Çin, Kore, Moğolistan, Japonya ve bölgedeki diğer bazı ülkelerde kullanılmaktadır.

Modern doğu takviminin 60 yıllık döngüsünde 21.912 gün vardır (ilk 12 yılda 4371 gün; ikinci ve dördüncü - 4400 ve 4401 gün; üçüncü ve beşinci - 4370 gün). Bu zaman periyodunda, iki 30 yıllık Satürn döngüsü uyuyor (devriminin yıldız dönemlerine eşit) T Satürn = 29.46 "30 yıl), yaklaşık üç 19 yıllık ay-güneş döngüsü, Jüpiter'in beş 12 yıllık döngüsü (devriminin yıldız dönemlerine eşit T Jüpiter= 11.86 "12 yıl) ve beş 12 yıllık ay döngüsü. Bir yıldaki gün sayısı sabit değildir ve "basit" yıllarda 353, 354, 355 gün, artık yıllarda 383, 384, 385 gün olabilir. Farklı eyaletlerde yılın başlangıcı, 13 Ocak ile 24 Şubat arasında farklı tarihlere denk gelir. Mevcut 60 yıllık döngü 1984'te başladı. Doğu takviminin karakter kombinasyonlarına ilişkin veriler Ek'te verilmiştir.

Maya ve Aztek kültürlerinin Orta Amerika takvimi yaklaşık 300-1530 yılları arasında kullanıldı. AD Güneş, Ay ve Venüs (584 d) ve Mars (780 d) gezegenlerinin sinodik devrim dönemlerinin hareketinin periyodikliğine dayanarak. 360 (365) gün süren "uzun" bir yıl, her biri 20 günlük 18 ay ve 5 tatilden oluşuyordu. Aynı zamanda, kültürel ve dini amaçlar için 260 günlük bir "kısa yıl" (Mars'ın dolaşımının sinodik döneminin 1/3'ü) kullanıldı, her biri 20 gün olmak üzere 13 aya bölündü; "numaralı" haftalar, kendi numarası ve adı olan 13 günden oluşuyordu. Tropikal yılın süresi 365.2420 d'de en yüksek doğrulukla belirlendi (1 günlük bir hata 5000 yıldan fazla birikmez!); ay sinodik ayı - 29.53059 d.

Yirminci yüzyılın başlarında, uluslararası bilimsel, teknik, kültürel ve ekonomik bağların büyümesi, tek, basit ve doğru bir Dünya Takvimi oluşturmayı gerekli kıldı. Mevcut takvimler, tropik yılın süresi ile Güneş'in gök küresindeki hareketiyle ilişkili astronomik olayların tarihleri ​​arasında yetersiz uyum, eşit olmayan ve tutarsız ay uzunlukları, sayıların tutarsızlığı şeklinde sayısız eksikliklere sahiptir. haftanın ay ve günleri, isimlerinin takvimdeki konumu ile tutarsızlığı vb. Modern takvimdeki yanlışlıklar ortaya çıkıyor

İdeal sonsuz takvim, herhangi bir takvim tarihi için haftanın günlerini hızlı ve net bir şekilde belirlemenizi sağlayan değişmez bir yapıya sahiptir. En iyi sonsuz takvim projelerinden biri 1954'te BM Genel Kurulu tarafından değerlendirilmek üzere önerildi: Miladi takvime benzer olmakla birlikte, daha basit ve daha kullanışlıydı. Tropikal yıl, 91 günlük (13 hafta) 4 çeyreğe bölünmüştür. Her çeyrek Pazar günü başlar ve Cumartesi günü sona erer; 3 ay, ilk ay 31 gün, ikinci ve üçüncü - 30 günden oluşur. Her ayın 26 iş günü vardır. Yılın ilk günü her zaman Pazar'dır. Bu projeye ilişkin veriler Ek'te verilmiştir. Dini nedenlerle uygulanmadı. Tek bir Dünya Perpetual Calendar'ın piyasaya sürülmesi, zamanımızın sorunlarından biri olmaya devam ediyor.

Başlangıç ​​tarihi ve sonraki kronoloji sistemi çağ... Çağın başlangıç ​​noktası buna denir. çağ.

Antik çağlardan beri, belirli bir çağın başlangıcı (Çin'de 350 ve Japonya'da 250 olmak üzere dünyanın çeşitli bölgelerinin çeşitli eyaletlerinde 1000'den fazla çağ bilinmektedir) ve tüm kronoloji seyri önemli efsanevi, dini ile ilişkilendirilmiştir. veya (daha az sıklıkla) gerçek olaylar: belirli hanedanların ve bireysel imparatorların saltanat zamanı, savaşlar, devrimler, olimpiyatlar, şehirlerin ve devletlerin kuruluşu, bir tanrının (peygamberin) "doğumu" veya "dünyanın yaratılışı" "

Çin 60 yıllık döngü döneminin başlangıcı için, İmparator Huangdi'nin saltanatının 1. yılının tarihi alınır - MÖ 2697.

Roma İmparatorluğu'nda, sayım MÖ 21 Nisan 753'ten "Roma'nın kuruluşundan" gerçekleştirildi. ve MS 29 Ağustos 284'te İmparator Diocletianus'un tahta çıktığı günden itibaren.

Bizans İmparatorluğu'nda ve daha sonra, geleneğe göre, Rusya'da - Hıristiyanlığın Prens Vladimir Svyatoslavovich (MS 988) tarafından kabul edilmesinden Peter I'in (1700 AD) kararnamesine kadar, yıllar "dünyanın yaratılmasından" sayıldı: başlangıç ​​noktası MÖ 1 Eylül 5508 ("Bizans döneminin" ilk yılı) tarihiydi. Eski İsrail'de (Filistin), "dünyanın yaratılması" daha sonra gerçekleşti: MÖ 7 Ekim 3761 ("Yahudi döneminin" ilk yılı). Yukarıda bahsedilen en yaygın dönemlerden farklı olarak "dünyanın yaratılmasından" başkaları da vardı.

Kültürel ve ekonomik bağların büyümesi ve Hıristiyan dininin Batı ve Doğu Avrupa topraklarında geniş bir alana yayılması, kronolojiyi, ölçü birimlerini ve zaman sayımını birleştirme ihtiyacını doğurdu.

Modern kronoloji - " bizim çağımız", "yeni Çağ"(AD)," Mesih'in Doğuşundan itibaren dönem "( sağda.), Anno Domeni ( AD- "Rab'bin yılı") - İsa Mesih'in keyfi olarak seçilmiş bir doğum tarihinden itibaren yapılır. Herhangi bir tarihi belgede belirtilmediği ve İnciller birbiriyle çeliştiği için, Diocletianus döneminin 278 yılında, bilgin keşiş Küçük Dionysius, astronomik verilere dayanarak "bilimsel" olarak çağın tarihini hesaplamaya karar verdi. Hesaplama şunlara dayanıyordu: 28 yıllık bir "güneş dairesi" - ay sayısının haftanın tam olarak aynı günlerine denk geldiği bir süre ve 19 yıllık bir "ay dairesi" - bir süre boyunca bir zaman dilimi. ayın aynı evreleri ayın aynı günlerine düşer. İsa'nın yaşamının 30 yıllık süresi (28 ´ 19S + 30 = 572) için düzeltilen "güneş" ve "ay" çemberinin döngülerinin ürünü, modern kronolojinin başlangıç ​​tarihini verdi. "İsa'nın Doğuşundan" döneme göre yılların sayımı çok yavaş bir şekilde "kök aldı": MS 15. yüzyıla kadar. (yani 1000 yıl sonra bile) Batı Avrupa'nın resmi belgelerinde 2 tarih belirtilmiştir: dünyanın yaratılışından ve İsa'nın Doğuşundan (M.S.).

Müslüman dünyasında kronolojinin başlangıcı, MS 16 Temmuz 622 - "hicret" (Hz. Muhammed'in Mekke'den Medine'ye yeniden yerleştirilmesi) günü olarak alınır.

"Müslüman" kronoloji sistemi T'den tarihlerin çevirisi m"Hıristiyan" (Gregoryen) T'ye G formüle göre yapılabilir: (yıl).

Astronomik ve kronolojik hesaplamaların kolaylığı için J. Scaliger tarafından önerilen kronoloji 16. yüzyılın sonundan beri uygulanmaktadır. Jülyen dönemi(J.D.). MÖ 1 Ocak 4713'ten beri sürekli bir gün sayımı yapılmıştır.

Önceki derslerde olduğu gibi, öğrencilere tabloyu kendi başlarına doldurmaları talimatı verilmelidir. 6 Derste işlenen uzay ve gök olayları hakkında bilgi. Bu süre 3 dakikayı geçmez, ardından öğretmen öğrencilerin çalışmalarını kontrol eder ve düzeltir. Tablo 6 bilgilerle desteklenmiştir:

Sorunları çözerken malzeme konsolide edilir:

Alıştırma 4:

1. 1 Ocak, güneş saati sabah 10'u gösteriyor. Saatiniz şu anda kaçı gösteriyor?

2. Aynı anda çalıştırıldıktan 1 yıl sonra, yıldız zamanında çalışan hassas saat ve kronometrenin okumalarındaki farkı belirleyin.

3. 4 Nisan 1996'da Çelyabinsk ve Novosibirsk'te ay tutulmasının toplam aşamasının başlangıç ​​anlarını, eğer evrensel zamana göre fenomen 23 saat 36 m'de meydana geldiyse belirleyin.

4. Jüpiter'in Ay tarafından tutulmasının (örtülmesinin) Vladivostok'ta, eğer bu tutulma UT 1 sa 50 m UT'de gerçekleşirse ve Ay, Vladivostok'ta yerel gün ışığı saatiyle 0 sa 30 m'de batıyorsa, gözlemlenip gözlemlenmeyeceğini belirleyin.

5. 1918, RSFSR'de kaç gün içeriyordu?

6. Şubat ayındaki en büyük Pazar sayısı kaçtır?

7. Güneş yılda kaç kez doğar?

8. Ay neden Dünya'ya hep aynı taraftan dönüyor?

9. Geminin kaptanı 22 Aralık'ta gerçek öğle saatlerinde Güneş'in başucu mesafesini ölçtü ve 66њ 33 "e eşit buldu. Greenwich saatinde çalışan kronometre, gözlem anında 11 sa 54 m gösterdi. geminin koordinatları ve dünya haritasındaki konumu.

10. Kutup Yıldızının yüksekliğinin 64њ 12" olduğu ve a Lyrae yıldızının doruk noktasının Greenwich Gözlemevi'nden 4 saat 18 m sonra gerçekleştiği yerin coğrafi koordinatları nelerdir?

11. Yıldızın üst doruk noktasının bulunduğu yerin coğrafi koordinatlarını belirleyin a - - didaktik - testler - görev

Ayrıca bakınız: Aynı konudaki tüm yayınlar >>

Gözlemevlerinde zamanı en doğru şekilde belirledikleri aletler vardır - saati kontrol ederler. Zaman, ufkun üzerindeki armatürlerin işgal ettiği konuma göre ayarlanır. Gözlemevinin saatlerinin, akşamlar arasındaki aralıkta, yıldızların konumuna göre kontrol edildiğinde mümkün olduğunca doğru ve düzgün çalışması için, saatler derin bodrumlara yerleştirilir. Bu tür bodrumlarda sıcaklık tüm yıl boyunca sabittir. Sıcaklıktaki değişiklikler saatin çalışmasını etkilediğinden bu çok önemlidir.

Radyo ile hassas zaman sinyallerini iletmek için, gözlemevinde özel bir gelişmiş saat, elektrik ve radyo ekipmanı bulunur. Moskova'dan iletilen kesin zaman sinyalleri dünyanın en doğru sinyalleri arasındadır. Yıldızlarla kesin zamanı belirlemek, zamanı doğru bir saatle kaydetmek ve radyo ile iletmek - tüm bunlar Zaman Hizmetini oluşturur.

ASTRONOMLARIN ÇALIŞTIĞI YERLER

Gökbilimciler, gözlemevlerinde ve astronomi enstitülerinde bilimsel çalışmalar yürütürler.

İkincisi esas olarak teorik araştırmalarla ilgilenmektedir.

Büyük Ekim Sosyalist Devrimi'nden sonra, Leningrad'daki Teorik Astronomi Enstitüsü, V.I. Moskova'da PK Sternberg, Ermenistan, Gürcistan'da astrofizik gözlemevleri ve bir dizi başka astronomik kurum.

Gökbilimcilerin eğitim ve öğretimi üniversitelerde mekanik ve matematik veya fizik ve matematik fakültelerinde gerçekleşir.

Ülkemizdeki ana gözlemevi Pulkovskaya'dır. 1839 yılında, önde gelen bir Rus bilim adamının rehberliğinde St. Petersburg yakınlarında inşa edilmiştir. Birçok ülkede haklı olarak dünyanın astronomik başkenti olarak adlandırılır.

Büyük Vatanseverlik Savaşı'ndan sonra, Kırım'daki Simeiz gözlemevi tamamen restore edildi ve ondan çok uzak olmayan Bakhchisarai yakınlarındaki Partizanskoye köyünde yeni bir gözlemevi inşa edildi, burada SSCB'deki en büyük teleskop reflektörünün ayna çapı 1 ¼ m şimdi kuruldu ve 2,6 m çapında aynalı bir reflektör - dünyanın üçüncü en büyüğü. Her iki gözlemevi de artık tek bir kurum oluşturuyor - SSCB Bilimler Akademisi'nin Kırım Astrofizik Gözlemevi. Kazan, Taşkent, Kiev, Kharkov ve diğer yerlerde astronomik gözlemevleri var.

Tüm gözlemevlerinde, üzerinde anlaşılan bir plana göre bilimsel çalışmalar yürütürüz. Ülkemizde astronomi biliminin başarıları, geniş çalışan insan katmanlarının çevremizdeki dünya hakkında doğru, bilimsel bir anlayış geliştirmelerine yardımcı oluyor.

Diğer ülkelerde de birçok astronomik gözlemevi var. Bunlardan en ünlüsü, mevcut olanların en eskileridir - meridyenlerinden dünya üzerindeki coğrafi boylamların sayıldığı Paris ve Greenwich (son zamanlarda, bu gözlemevi, Londra'dan daha uzakta, birçok kişinin bulunduğu yeni bir yere taşındı). gece gökyüzü gözlemleri için engeller). Dünyanın en büyük teleskopları Kaliforniya'da Palomar Dağı, Wilson Dağı ve Lick Gözlemevlerinde kuruludur. Sonuncusu 19. yüzyılın sonunda ve ilk ikisi - zaten 20. yüzyılda inşa edildi.

Bir hata bulursanız, lütfen bir metin parçası seçin ve Ctrl + Enter.