La notion de temps est plus complexe que celle de longueur et de masse. Dans la vie de tous les jours, le temps est ce qui sépare un événement d'un autre. En mathématiques et en physique, le temps est considéré comme une quantité scalaire, car les intervalles de temps ont des propriétés similaires à celles de la longueur, de la surface et de la masse.
Les périodes peuvent être comparées. Par exemple, un piéton passera plus de temps sur le même chemin qu’un cycliste.
Des périodes peuvent être ajoutées. Ainsi, un cours magistral dans un institut dure la même durée que deux cours à l'école.
Les intervalles de temps sont mesurés. Mais le processus de mesure du temps est différent de la mesure de la longueur, de la surface ou de la masse. Pour mesurer la longueur, vous pouvez utiliser une règle à plusieurs reprises, en la déplaçant d'un point à l'autre. Une période de temps prise comme unité ne peut être utilisée qu’une seule fois. Par conséquent, l’unité de temps doit être un processus qui se répète régulièrement. Une telle unité dans le Système international d'unités est appelée la seconde. A côté de la seconde, d'autres unités de temps sont également utilisées : minute, heure, jour, année, semaine, mois, siècle. Les unités telles que l'année et le jour ont été tirées de la nature, et l'heure, les minutes et les secondes ont été inventées par l'homme.
Un an, c'est le temps qu'il faut à la Terre pour tourner autour du Soleil. Un jour est le temps pendant lequel la Terre tourne autour de son axe. Une année comprend environ 365 jours. Mais une année de la vie humaine est composée d’un nombre entier de jours. Par conséquent, au lieu d’ajouter 6 heures chaque année, ils ajoutent une journée entière tous les quatre ans. Cette année compte 366 jours et est appelée année haute.
Dans la Russie antique, la semaine s'appelait une semaine, et le dimanche était un jour de semaine (quand il n'y avait pas de travail) ou simplement une semaine, c'est-à-dire un jour de repos. Les noms des cinq prochains jours de la semaine indiquent combien de jours se sont écoulés depuis dimanche. Lundi - immédiatement après la semaine, mardi - le deuxième jour, mercredi - le milieu, les quatrième et cinquième jours, respectivement, jeudi et vendredi, samedi - la fin des choses.
Un mois n'est pas une unité de temps très définie ; il peut comprendre trente et un jours, trente et vingt-huit, vingt-neuf en années (jours). Mais cette unité de temps existe depuis l'Antiquité et est associée au mouvement de la Lune autour de la Terre. La Lune fait un tour autour de la Terre en 29,5 jours environ, et en un an, elle fait environ 12 tours. Ces données ont servi de base à la création de calendriers anciens, et le résultat de leur amélioration au fil des siècles est le calendrier que nous utilisons aujourd'hui.
Puisque la Lune fait 12 tours autour de la Terre, les gens ont commencé à compter le nombre total de tours (c'est-à-dire 22) par an, c'est-à-dire qu'une année équivaut à 12 mois.
La division moderne du jour en 24 heures remonte également à l’Antiquité, elle a été introduite dans l’Egypte ancienne. Les minutes et les secondes sont apparues dans l'ancienne Babylone, et le fait qu'il y ait 60 minutes dans une heure et 60 secondes dans une minute est influencé par le système numérique sexagésimal inventé par les scientifiques babyloniens.
12.3. Effets relativistes
12.3.1. Changement de masse, de longueur, d'intervalle de temps
Un certain nombre d'effets spécifiques découlent des transformations de Lorentz - comme une réduction de la longueur, une modification des intervalles de temps, une augmentation de la masse, etc. lorsque vous vous déplacez à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.
Augmentation de masse relativiste : la masse d'une particule dans un référentiel en mouvement s'avère toujours supérieure à la masse de la même particule dans le référentiel par rapport auquel la particule est au repos :
où m 0 est la masse de la particule dans le référentiel par rapport auquel la particule est au repos ; m est la masse de la particule dans le référentiel par rapport à laquelle la particule se déplace avec une vitesse relativiste v ; c est la vitesse de la lumière dans le vide, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 m/s.
Réduction de longueur relativiste : la taille longitudinale d'un objet dans un référentiel mobile s'avère toujours inférieure à la taille longitudinale du même objet dans le référentiel par rapport auquel l'objet est au repos :
où l 0 est la taille longitudinale (dans le sens de la vitesse de déplacement) de l'objet dans le référentiel dans lequel l'objet est au repos ; l est la taille longitudinale de l'objet dans le système de référence par rapport à laquelle l'objet se déplace avec une vitesse relativiste v ; c est la vitesse de la lumière dans le vide, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 m/s.
Il est à noter que la dimension transversale (par rapport à la direction du mouvement) de l'objet ne change pas.
Augmentation relativiste de l'intervalle de temps : l'intervalle de temps entre les événements dans un référentiel mobile est toujours supérieur au même intervalle dans un référentiel stationnaire :
où τ 0 est l'intervalle de temps que passe l'horloge dans le référentiel par rapport auquel l'horloge est au repos ; τ est l'intervalle de temps que passe l'horloge dans le référentiel par rapport auquel l'horloge se déplace avec une vitesse relativiste v ; c est la vitesse de la lumière dans le vide, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 m/s.
Propre cadre de référence- un système de référence par rapport auquel une particule, un objet ou une horloge est au repos, c'est-à-dire propre cadre de référence - le cadre de référence associé à une particule, un objet ou une horloge.
Lorsque vous résolvez des problèmes, vous devez choisir le bon système de référence :
1. Laissez la particule se déplacer à une vitesse relativiste et l'observateur est sur Terre, c'est-à-dire repose. Dans le référentiel associé à la particule, la particule est au repos ; par conséquent, la masse de la particule dans son propre référentiel est égale à m 0 , et dans le référentiel de l'observateur - m , puisque par rapport à l'observateur la particule a une vitesse relativiste v (puisque m > m 0 , alors par rapport à l'observateur situé sur Terre, la masse des particules augmente).
2. Laissez la particule se déplacer à une vitesse relativiste et l'observateur est sur Terre, c'est-à-dire repose. Dans le référentiel associé à la particule, la particule est au repos ; par conséquent, la durée de vie d'une particule dans son propre référentiel est égale à τ 0, et dans le référentiel de l'observateur - τ, puisque par rapport à l'observateur la particule a une vitesse relativiste v (puisque τ > τ 0, alors par rapport au observateur situé sur Terre, la durée de vie des particules augmente).
3. Supposons que l'objet soit dans une fusée se déplaçant à une vitesse relativiste et que l'observateur soit sur Terre, c'est-à-dire repose. Dans le référentiel associé à la fusée, l'objet est au repos ; par conséquent, la taille de l'objet dans son propre référentiel est égale à l 0, et dans le référentiel de l'observateur - l, puisque par rapport à l'observateur l'objet a une vitesse relativiste v (puisque l< l 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, la taille de l'objet est réduite).
Exemple 3. Une certaine règle se trouve dans une fusée et est située à un angle de 60° par rapport à l'axe de coordonnées sélectionné. La fusée commence à s'éloigner de la Terre avec une vitesse relativiste égale à 0,60c (c est la vitesse de la lumière) en direction de l'axe de coordonnées indiqué. Trouvez l'angle de rotation de la règle par rapport à la direction de déplacement de la fusée dans le référentiel associé à la Terre.
Solution . La règle est au repos par rapport à la fusée, il convient donc d'associer son propre référentiel à la fusée. Sur la fig. et représente : un système de coordonnées associé à la fusée ; règle (ses dimensions longitudinales l ||0 et transversales l ⊥0) ; direction de la vitesse de la fusée.
La règle dans son propre système de référence a les dimensions suivantes :
- longitudinal (dans le sens du mouvement) -
l ||0 = l 0 cos 60°;
- transversal (dans la direction perpendiculaire au mouvement) :
l ⊥0 = l 0 sin 60°,
où l 0 est la taille de la règle dans le référentiel associé à la fusée.
Dans le référentiel associé à la Terre, la règle se déplace avec la fusée. Sur la fig. b représenté : un système de coordonnées associé à la Terre ; règle (ses dimensions longitudinales l || et transversales l ⊥) ; l'angle β que fait la règle avec la direction de déplacement de la fusée dans le référentiel associé à la Terre.
La règle dans le système de référence spécifié a les dimensions suivantes :
- longitudinale -
l |
- |
= je |
|
0 1 − v 2 c 2 ;
transversal -
l ⊥ = l ⊥0 ,
où v est le module de vitesse de la fusée, v = 0,6 s ; c est la vitesse de la lumière dans le vide.
La taille longitudinale de la règle diminue, mais la taille transversale reste inchangée.
L'angle que fait la règle avec l'axe de coordonnées Ox ′ est déterminé par la formule
bronzage β = l ⊥ l |
|
= je |
|
0 1 − v 2 c 2 l ⊥ 0 = l 0 cos 60 ° 1 − v 2 c 2 l 0 sin 60 ° = 1 − v 2 c 2 tg 60 ° = 3 3 1 − v 2 c 2 .
Le calcul donne la valeur de l'angle β :
β = arctan(2,165) = 65°.
L'angle de rotation de la règle par rapport à la direction de déplacement de la fusée dans le référentiel associé à la Terre est
γ = β − α = 65° − 60° = 5°.
Exemple 4. Une tige est fabriquée à partir d'un matériau ayant une densité de 7,80 g/cm 3 dans des conditions terrestres et placée dans une fusée. La fusée se déplace à une vitesse de 0,70c (c est la vitesse de la lumière) et la tige est située dans la fusée dans la direction de son mouvement. Trouvez l'augmentation de la densité du matériau de la tige selon les calculs d'un observateur terrestre.
La section transversale de la tige est la même dans les deux systèmes de référence.
Rapport de densité
ρ ρ 0 = m l 0 S m 0 l S = m l 0 m 0 l
donne une expression de la densité du bâtonnet dans le référentiel associé à la Terre :
ρ = ρ 0 m l 0 m 0 l .
La taille longitudinale de la tige pour un observateur terrestre diminue :
l = l 0 1 − v 2 c 2 ,
et la masse de la tige augmente :
m = m 0 1 − v 2 c 2 ,
où v est la vitesse de la fusée, v = 0,70c ; c est la vitesse de la lumière dans le vide.
La substitution de m, l et v dans l'expression de la densité donne la formule
ρ = ρ 0 l 0 m 0 l 0 1 − v 2 c 2 ⋅ m 0 1 − v 2 c 2 = ρ 0 1 − v 2 c 2 = ρ 0 1 − (0,7 c) 2 c 2 = ρ 0 0,51 .
Le changement de densité souhaité :
Δ ρ = ρ − ρ 0 = ρ 0 (1 0,51 − 1) = 49 51 ρ 0 .
Calculons :
Δ ρ = 49 ⋅ 7,8 ⋅ 10 3 51 = 7,5 ⋅ 10 3 kg/m 3 = 7,5 g/cm 3 .
La densité du matériau à partir duquel la tige est fabriquée, par rapport à un observateur terrestre, augmente de 7,5 g/cm 3 .
Exemple 5. Une montre est placée dans une fusée s'éloignant de la Terre à une vitesse relativiste de 0,80c (c est la vitesse de la lumière). Trouvez la différence entre les lectures de l'horloge sur Terre et dans la fusée si 10,0 jours s'écoulent devant l'horloge de la fusée.
Solution . L'horloge est au repos par rapport à la fusée, il convient donc d'associer son propre référentiel à la fusée.
Selon l'horloge située dans son propre système de référence (fusée), une période de temps τ 0 = 10 jours s'écoule.
Dans le référentiel associé à la Terre, une période de temps s'écoule, qui est déterminée par la formule
τ = τ 0 1 − v 2 c 2 ,
où v est la vitesse de la fusée, v = 0,80c ; c est la vitesse de la lumière dans le vide.
La différence souhaitée dans les lectures d'horloge est déterminée par la différence
Δ τ = τ − τ 0 = τ 0 (1 1 − v 2 c 2 − 1)
et équivaut à
Δ τ = 10 ⋅ 24 ⋅ (1 1 − (0,8 s) 2 s 2 − 1) = 10 ⋅ 24 ⋅ 0,4 0,6 = 160 heures.
Sur Terre, cela prendra 160 heures de plus que dans une fusée.
Considérons la question de la mesure de la longueur d'une tige dans des systèmes de référence au repos et en mouvement. Si la tige est immobile par rapport à l'observateur, alors Vous pouvez mesurer la longueur de la tige en combinant simplement l'échelle avec le début et la fin de la tige. La longueur ainsi mesurée est appelée longueur intrinsèque de la tige et est désignée. C'est la longueur que nous obtenons à partir de mesures expérimentales ordinaires de n'importe quelle taille linéaire d'un corps.
Imaginons maintenant que l'observateur soit immobile et situé dans un repère inertiel S, et qu'une tige parallèle à l'axe X de ce repère se déplace le long de l'axe X avec une vitesse v. Comment un tel observateur peut-il mesurer la longueur l d’une tige en mouvement ?
La méthode habituelle de mesure de la longueur ne convient évidemment plus ici. Vous pouvez faire ceci : un observateur au repos à un moment donné en fonction de l'horloge de son système la référence S marque les positions du début et de la fin de la tige x1 et x2 (Fig. 36.3), puis mesure la distance entre ces marques l, qui est la longueur de la tige mobile dans le référentiel fixe.
Selon la théorie de la relativité :
l = l 0 √(1 – v 2 /c 2). (36.1)
Ainsi, les résultats de la mesure de la longueur de la tige sont relatifs et dépendent de la vitesse de son déplacement v par rapport au référentiel ; longueur toujours s'avère être inférieur à sa propre longueurl 0 (facteur √(1 -v 2 /c 2) moins d'un tsy), et plus la vitesse de déplacement de la tige est grande par rapport à tout système de référence, plus sa longueur mesurée dans ce système est petite.
Cependant, si la tige est tournée de 90°, c'est-à-dire positionnée perpendiculairement à l'axe X et à la direction du mouvement, alors la longueur de la tige ne changera pas par rapport à l 0. Ainsi, lors de la mesure des dimensions d'un corps en mouvement, les dimensions du corps dans la direction de son mouvement sont réduites.
Notons également que cet effet est relatif. Ainsi, si une règle du mètre est stationnaire dans le référentiel inertiel S et que l'autre est stationnaire dans système S' et ces systèmes inertiels se déplacent par rapport à avec une vitesse v, alors pour chacun des « deux observateurs dont l'un est associé au système S, et l'autre à S », la règle se déplaçant par rapport à lui apparaîtra raccourcie.
Considérons maintenant la question de la relativité des intervalles de temps. Nous avons déjà vu que les mêmes horloges idéales dans deux systèmes de référence inertiels en mouvement les uns par rapport aux autres, ils sont asynchrones.
Supposons qu'un observateur se trouve dans un chariot en mouvement et dispose d'une horloge immobile par rapport au chariot. Nous appellerons le système de référence associé à la voiture S’. Laissez un autre observateur et son horloge être immobiles par rapport à la Terre, et laissez le train se déplacer à la vitesse v. Nous appellerons le référentiel associé à la Terre S.
Supposons maintenant que dans moment précist` 1 (Fig. 36.4, a) une ampoule s'est allumée dans le wagon (un certain événement s'est produit), et à ce moment-là t` 2 (Fig. 36.4, b) la lumière s'est éteinte (un nouvel événement s'est produit). Pour un observateur dans le chariot, ces deux événements se sont produits au même point de l'espace (le chariot), mais à des instants de temps t` 1 et t` 2 différents.
L'intervalle de temps entre deux événements pour un système de référence dans lequel les deux événements se sont produits au même point de l'espace est appelé intervalle de temps propre T 0 . Ainsi, pour l'observateur dans la voiture t` 2 - t` 1 =T 0 . Pour observateur sur Terre, ces deux événements se sont produits à différents points de l’espace et à différents momentst 1 ett 2 selon lui heures. En effet, l'ampoule s'allumait à un endroit de l'espace et s'éteignait à un autre, car pendant qu'elle brûlait, le chariot parcourait une certaine distance par rapport à la Terre. Pour un observateur sur Terre, l'intervalle de temps entre ces événements sera t 2 -t 1 = T. Dans la théorie de la relativité, il est prouvé que
T = T 0 /√(1 – v 2 /c 2). (36.2)
D'après (36.2) il ressort clairement que T 0<Т, т. е. интервал собственного времени меньше. Таким образом, по измерениям, произведенным наблюдателями в разных системах, медленнее идут часы в той инерциальной системе, для которой события происходят в одной точке пространства.
Si un observateur se trouve à une gare et suit les événements qui se déroulent dans une voiture en mouvement, alors, à son avis, l'horloge de la voiture tourne plus lentement que la sienne, c'est-à-dire qu'il s'écoule plus de temps entre deux événements dans la voiture selon sa montre que selon l'horloge de la voiture. Si l'observateur est dans un chariot en mouvement et suit les événements, se passe à la gare, alors, à son avis, l'horloge de la gare tourne plus lentement que l'horloge de la voiture, c'est-à-dire l'intervalle le temps entre deux événements à la gare est plus long selon sa montre que selon l'horloge de la gare. Du point de vue de chaque observateur, l'horloge en mouvement par rapport à lui ralentit son rythme par rapport à son horloge.
Le caractère relatif des intervalles de temps est ici clairement visible, puisque chacun de ces observateurs estime que l’horloge de l’autre observateur est en retard sur la sienne.
La dépendance des intervalles de temps au système de référence choisi a été découverte expérimentalement. Donnons un exemple. L'atmosphère terrestre est continuellement exposée aux rayons cosmiques, constitués d'un flux de particules se déplaçant à très grande vitesse. Lorsque ces particules entrent en collision dans la haute atmosphère avec des atomes d’azote ou d’oxygène atmosphérique, des mésons π se forment. Ils sont instables et existent pendant une durée très courte (la durée de vie est très courte).
Il est également possible d'obtenir des mésons π par des méthodes artificielles utilisant de grands accélérateurs. En laboratoire, la durée de vie moyenne de ces mésons π a été déterminée, c'est-à-dire l'intervalle de temps moyen entre leur apparition et leur désintégration. La vitesse de déplacement de ces mésons π artificiels est faible, bien inférieure à c. On peut donc supposer que ce qui a été trouvé expérimentalement, la durée de vie T 0 est la durée de vie intrinsèque du méson π. Il s'est avéré que c'était très court, de l'ordre du centième de microseconde ! T 0 =2*10 -8 s. Par conséquent, si le méson π vole même à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, alors pendant ce temps il n'aura pas le temps de voler sur plus de 6 m, puisque l=сT 0 =3*10 8 m/s*2 *10 -8 s =6 minutes.
Mais les mésons π ont été découverts près de la surface de la Terre, c'est-à-dire qu'ils pénètrent dans l'atmosphère et atteignent la surface de la Terre, parcourant une distance d'environ 30 km sans se désintégrer. Ceci s'explique par la dilatation du temps : chaque méson π semble porter sa propre horloge, par laquelle sa propre durée de vie T 0 est déterminée cependant, pour un observateur sur Terre, la durée de vie du méson T π s'avère être beaucoup plus longue ; conformément à la formule 6 (36.2), puisque la vitesse du méson π est vraiment proche de la vitesse de la lumière.
Ce fait peut être présenté différemment pour un méson π se déplaçant à une vitesse proche de o ; les longueurs de la Terre s'avèrent fortement comprimées dans la direction du mouvement relatif du méson π et de la Terre conformément à la formule (36.1) . Autrement dit, si l'on prend en compte la durée de vie propre du méson π T 0, alors les distances terrestres doivent être mesurées dans le système de référence, associé à ce méson π.
Cet exemple montre clairement que le concept de « mesure » lui-même n’a rien d’absolu et que les nombres indiquant la distance ou le temps n’ont pas de signification absolue et n’ont de sens que dans un certain cadre de référence.
La période de temps la plus courte ayant une signification physique est ce qu'on appelle le temps de Planck. C'est le temps qu'il faut à un photon se déplaçant à la vitesse de la lumière pour dépasser la longueur de Planck. La longueur de Planck est à son tour exprimée par une formule dans laquelle les constantes physiques fondamentales sont liées : la vitesse de la lumière, la constante gravitationnelle et la constante de Planck. En physique quantique, on pense qu’à des distances inférieures à la longueur de Planck, le concept d’espace-temps continu ne peut pas être appliqué. La durée du temps de Planck est de 5,391 · 16 (13) 10–44 s.
Marchands de Greenwich
John Henry Belleville, employé du célèbre Observatoire de Greenwich à Londres, a eu l'idée de vendre du temps en 1836. L'essence de l'entreprise était que M. Belleville vérifiait quotidiennement ses montres avec les horloges les plus précises de l'observatoire, puis se rendait chez les clients et leur permettait de régler l'heure exacte sur leurs montres contre de l'argent. Le service s'est avéré si populaire qu'il a été hérité par la fille de John, Ruth Belleville, qui a assuré le service jusqu'en 1940, soit 14 ans après l'heure exacte à laquelle les signaux ont été diffusés pour la première fois sur la radio de la BBC.
Pas de tir
Les systèmes modernes de chronométrage des sprints ont parcouru un long chemin depuis l'époque où le juge tirait avec un pistolet et où le chronomètre était démarré manuellement. Puisque le résultat implique désormais des fractions de seconde, ce qui est bien plus court que le temps de réaction humain, l’électronique règne sur tout. Le pistolet n'est plus un pistolet, mais un dispositif à bruit léger, sans aucune pièce pyrotechnique, transmettant l'heure exacte de démarrage à l'ordinateur. Pour éviter qu'un coureur n'entende le signal de départ avant un autre en raison de la vitesse du son, le « shot » est diffusé sur des haut-parleurs installés à côté des coureurs. Les faux départs sont également détectés électroniquement, grâce à des capteurs intégrés aux starter blocs de chaque coureur. Le temps d'arrivée est enregistré à l'aide d'un faisceau laser et d'une cellule photoélectrique, ainsi qu'à l'aide d'une caméra ultra-rapide qui capture littéralement chaque instant.
Une seconde pour des milliards
Les horloges atomiques du JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics), un centre de recherche basé à l'Université du Colorado à Boulder, sont considérées comme les plus précises au monde. Ce centre est un projet conjoint de l'Université et du National Institute of Standards and Technology des États-Unis. Dans la montre, les atomes de strontium refroidis à des températures ultra-basses sont placés dans ce que l'on appelle des pièges optiques. Le laser fait vibrer les atomes à une vitesse de 430 000 milliards de vibrations par seconde. En conséquence, sur 5 milliards d’années, l’appareil accumulera une erreur de seulement 1 seconde.
Force atomique
Tout le monde sait que les horloges les plus précises sont les horloges atomiques. Le système GPS utilise l’heure de l’horloge atomique. Et si la montre-bracelet est ajustée en fonction du signal GPS, elle deviendra extrêmement précise. Cette possibilité existe déjà. La montre Astron GPS Solar Dual-Time, fabriquée par Seiko, est équipée d'un chipset GPS, qui lui donne la possibilité de vérifier le signal satellite et d'afficher une heure extrêmement précise partout dans le monde. De plus, aucune source d'énergie particulière n'est requise pour cela : l'Astron GPS Solar Dual-Time est alimenté uniquement par l'énergie lumineuse grâce à des panneaux intégrés au cadran.
Ne mets pas en colère Jupiter
On sait que sur la plupart des montres dont le cadran est doté de chiffres romains, la quatrième heure est indiquée par le symbole IIII au lieu de IV. Apparemment, il existe une longue tradition derrière cette « substitution », car il n’y a pas de réponse exacte à la question de savoir qui a trouvé les mauvais quatre et pourquoi. Mais il existe diverses légendes, par exemple, selon lesquelles, puisque les chiffres romains sont les mêmes lettres latines, le chiffre IV s'est avéré être la première syllabe du nom du dieu très vénéré Jupiter (IVPPITER). L’apparition de cette syllabe sur le cadran d’un cadran solaire aurait été considérée comme blasphématoire par les Romains. Tout est parti de là. Ceux qui ne croient pas aux légendes supposent que c'est une question de design. Avec le remplacement du IVe siècle par le IIIe siècle. Le premier tiers du cadran utilise uniquement le chiffre I, le deuxième uniquement I et V et le troisième uniquement I et X. De cette façon, le cadran semble plus net et plus ordonné.
Une journée avec les dinosaures
Certaines personnes n’ont pas 24 heures dans une journée, mais les dinosaures n’en avaient même pas. Dans les temps géologiques anciens, la Terre tournait beaucoup plus vite. On pense que lors de la formation de la Lune, une journée sur Terre durait de deux à trois heures et que la Lune, qui était beaucoup plus proche, faisait le tour de notre planète en cinq heures. Mais progressivement, la gravité lunaire a ralenti la rotation de la Terre (en raison de la création de raz de marée, qui se forment non seulement dans l'eau, mais aussi dans la croûte et le manteau), tandis que l'élan orbital de la Lune augmentait, le satellite accélérait, s'est déplacé vers une orbite plus élevée, où sa vitesse a chuté. Ce processus se poursuit encore aujourd'hui et, au cours d'un siècle, le jour augmente de 1/500 s. Il y a 100 millions d’années, à l’apogée de l’âge des dinosaures, la durée du jour était d’environ 23 heures.
Les abîmes du temps
Les calendriers de diverses civilisations anciennes ont été développés non seulement pour des besoins pratiques, mais également en lien étroit avec des vues religieuses et mythologiques. Pour cette raison, les systèmes de calendrier du passé comprenaient des unités de temps qui dépassaient de loin la durée de vie d'une personne et même la durée d'existence de ces civilisations elles-mêmes. Par exemple, le calendrier maya comportait des unités de temps telles que le « baktun », qui était de 409 ans, ainsi que des époques de 13 baktuns (5 125 ans). Les anciens hindous sont allés le plus loin - dans leurs textes sacrés apparaît la période d'activité universelle du Maha Manvantara, s'élevant à 311,04 billions d'années. A titre de comparaison : la durée de vie de l'Univers, selon la science moderne, est d'environ 13,8 milliards d'années.
Chacun a son propre minuit
Des systèmes unifiés de calcul du temps, des systèmes de fuseaux horaires sont apparus déjà à l'ère industrielle, et dans l'ancien monde, notamment dans sa partie agricole, le décompte du temps était organisé à sa manière dans chaque localité, à partir des phénomènes astronomiques observés. Des traces de cet archaïsme sont encore observables aujourd'hui sur le Mont Athos, dans la république monastique grecque. Des horloges sont également utilisées ici, mais minuit est considéré comme le moment du coucher du soleil et les horloges sont réglées à ce moment chaque jour. Compte tenu du fait que certains monastères sont situés plus haut dans les montagnes, tandis que d'autres sont plus bas et que le Soleil disparaît derrière l'horizon à des moments différents, alors minuit ne vient pas pour eux tous en même temps.
Vivez plus longtemps – vivez plus profondément
La force de gravité ralentit le passage du temps. Dans une mine profonde, où la force de gravité de la Terre est plus forte, le temps passe plus lentement qu’à la surface. Et au sommet du mont Everest, plus vite. L'effet du ralentissement gravitationnel a été prédit par Albert Einstein en 1907 dans le cadre de la relativité générale. Il a fallu plus d'un demi-siècle pour attendre la confirmation expérimentale de l'effet jusqu'à l'apparition d'un équipement capable d'enregistrer des changements ultra-infimes au fil du temps. Aujourd'hui, les horloges atomiques les plus précises enregistrent l'effet du ralentissement gravitationnel lorsque la hauteur change de plusieurs dizaines de centimètres.
Temps - arrêtez-vous !
Cet effet est remarqué depuis longtemps : si le regard d'une personne tombe accidentellement sur le cadran d'une montre, alors la trotteuse semble se figer pendant un certain temps, et son « tic-tac » ultérieur semble plus long que tous les autres. Ce phénomène est appelé chronostase (c'est-à-dire « temps debout ») et remonterait apparemment à l'époque où notre ancêtre sauvage avait un besoin vital de réagir à tout mouvement détecté. Lorsque notre regard tombe sur la flèche et que nous détectons un mouvement, le cerveau prend un arrêt sur image pour nous, puis ramène rapidement la notion du temps à la normale.
Le temps saute
Nous, résidents de Russie, sommes habitués au fait que l'heure dans tous nos nombreux fuseaux horaires diffère d'un nombre entier d'heures. Mais en dehors de notre pays, vous pouvez trouver des fuseaux horaires où l'heure diffère de Greenwich d'un nombre entier plus une demi-heure, voire 45 minutes. Par exemple, l'heure en Inde diffère de l'heure GMT de 5,5 heures, ce qui a donné lieu à une blague : si vous êtes à Londres et que vous voulez connaître l'heure à Delhi, retournez votre montre. Si vous déménagez de l'Inde au Népal (GMT?+?5.45), alors l'horloge devra être reculée de 15 minutes, et si vous déménagez en Chine (GMT?+?8), qui est juste à côté, alors immédiatement en Il y a 3,5 heures !
Une montre pour chaque défi
La société suisse Victorinox Swiss Army a créé une montre capable non seulement de donner l'heure et de résister aux épreuves les plus sévères (d'une chute de 10 m de hauteur sur du béton jusqu'à une excavatrice de huit tonnes qui passe dessus), mais aussi, si nécessaire, sauver la vie de son propriétaire. Ils s'appellent I.N.O. X. Naimakka. Le bracelet est tissé à partir d'une longe de parachute spéciale utilisée pour larguer du matériel militaire lourd, et dans une situation difficile, le porteur peut libérer le bracelet et utiliser la longe de diverses manières : pour monter une tente, tisser un filet ou un piège, lacer bottes, attelle un membre blessé et même allumer un feu !
Montre parfumée
Gnomon, clepsydre, sablier, tous ces noms d'instruments anciens pour mesurer l'heure nous sont familiers. Moins connues sont les horloges dites à feu, qui, dans leur forme la plus simple, sont une bougie graduée. La bougie s'est éteinte d'un cran - disons, une heure s'est écoulée. Les peuples d’Extrême-Orient se sont montrés beaucoup plus inventifs à cet égard. Au Japon et en Chine, il existait des horloges à encens. Au lieu de bougies, des bâtons d'encens y couvaient et chaque heure pouvait avoir son propre arôme. Des fils étaient parfois attachés aux bâtons, avec un poids attaché au bout. Au bon moment, le fil a brûlé, le poids est tombé sur la plaque sonore et l'horloge a sonné.
En Amérique et retour
L'International Date Line traverse l'océan Pacifique, mais même là, sur de nombreuses îles, vivent des gens dont la vie « entre les rendez-vous » mène parfois à des choses amusantes. En 1892, des commerçants américains convainquirent le roi du royaume insulaire de Samoa de passer « de l’Asie à l’Amérique » en se déplaçant à l’est de la ligne de date, ce qui obligeait les insulaires à vivre deux fois le même jour, le 4 juillet. Plus d’un siècle plus tard, les Samoans ont décidé de tout reprendre et, en 2011, la date du vendredi 30 décembre a été abolie. "Les habitants d'Australie et de Nouvelle-Zélande ne nous appelleront plus pendant les offices du dimanche, pensant que c'est lundi", a déclaré à cette occasion le Premier ministre du pays.
L'illusion du moment
Nous sommes habitués à diviser le temps entre passé, présent et futur, mais dans un certain sens (physique), le temps présent est une sorte de convention. Que se passe-t-il dans le présent ? Nous voyons le ciel étoilé, mais la lumière de chaque objet lumineux met un temps différent pour nous parvenir - de plusieurs années-lumière à des millions d'années (nébuleuse d'Andromède). Nous voyons le soleil tel qu'il était il y a huit minutes.
Mais même si nous parlons de nos sensations provenant d'objets proches - par exemple, d'une ampoule dans un lustre ou d'un poêle chaud que nous touchons avec notre main - il faut prendre en compte le temps qui s'écoule pendant que la lumière s'envole de l'ampoule à la rétine de l'œil ou les informations sur les sensations se déplacent des terminaisons nerveuses vers le cerveau. Tout ce que nous vivons dans le présent est un « mélange » de phénomènes du passé, lointains et proches.
Alexandre Taranov03.12.2015
Avez-vous aimé le message ?
Soutenez Faktrum, cliquez sur :
Déjà dans l’Antiquité, les gens avaient besoin de mesurer le temps.
Au début, le travail et le repos des gens étaient régis uniquement par la mesure naturelle du temps - pendant des jours. La journée était divisée en deux parties : jour et nuit. Ensuite, nous nous sommes démarqués matin, midi, soir, minuit. Plus tard, la journée a été divisée en 24 parties - il s'est avéré heure.
Moderne unités de temps sont basés sur les périodes de révolution de la Terre autour de son axe et autour du Soleil, ainsi que sur la révolution de la Lune autour de la Terre. Ce choix d'unités est dû à des considérations à la fois historiques et pratiques : la nécessité de coordonner les activités des personnes avec le changement de jour et de nuit ou de saisons.
Le changement périodique du jour et de la nuit se produit en raison de la rotation de la Terre autour de son axe. Mais nous sommes à la surface de la Terre et avec elle nous participons à cette rotation, donc nous ne la ressentons pas, mais la jugeons par le mouvement quotidien du Soleil, des étoiles et des autres corps célestes.
Qu'est-ce qu'un jour ? Il s'agit de la période de temps entre deux points culminants supérieurs ou inférieurs successifs du centre du Soleil sur un même méridien géographique, égale à la période de rotation de la Terre par rapport au Soleil. Ce vrais jours solaires. Fractions de cette journée (heures, minutes, secondes) – heure solaire vraie.
Mais mesurer le temps en jours solaires vrais n'est pas pratique, car leur durée change tout au long de l'année : plus longue en hiver et plus courte en été. Pourquoi? Comme on le sait, la Terre, en plus de tourner autour de son axe, se déplace également sur une orbite elliptique autour du Soleil. Son mouvement orbital se produit à une vitesse variable : près du périhélie, sa vitesse est la plus élevée et près de l'aphélie, elle est la plus faible. De plus, son axe de rotation est incliné par rapport au plan orbital, ce qui est également à l'origine du changement inégal de l'ascension directe du Soleil tout au long de l'année et, par conséquent, de la variabilité de la continuation du vrai jour solaire.
À cet égard, ils ont introduit concept de soleil moyen. Il s'agit d'un point imaginaire qui, au cours de l'année, fait une révolution complète le long de l'équateur céleste, se déplaçant d'ouest en est et passant l'équinoxe de printemps en même temps que le Soleil. L'intervalle de temps entre deux points culminants supérieurs ou inférieurs successifs du soleil moyen sur un même méridien géographique est appelé journée moyennement ensoleillée, et le temps exprimé en fractions (heures, minutes, secondes) – heure solaire moyenne.
La journée est divisée en 2=12 heures.
Chaque heure est divisée par 60 minutes. Chaque minute - vers 60 secondes.
Ainsi, il y a 3600 secondes dans une heure ; Il y a 24 heures dans une journée = 1 440 minutes = 86 400 secondes.
Les heures, les minutes et les secondes font désormais partie de notre quotidien. Or, ces unités (principalement la seconde) sont les principales pour mesurer les intervalles de temps. La seconde est devenue l'unité de temps de base dans le SI (Système international d'unités) et le SGH ( Avec antimètre- G bélier- Avec deuxièmement) est un système d’unités de mesure largement utilisé avant l’adoption du Système international d’unités (SI).
Les heures, les minutes et les secondes ne sont pas très pratiques pour mesurer des intervalles de temps car elles n'utilisent pas le système numérique décimal. Par conséquent, seules les secondes sont généralement utilisées pour mesurer les intervalles de temps.
Cependant, les heures, minutes et secondes réelles sont parfois utilisées. Ainsi, la durée de 50 000 s peut s’écrire 13 heures 53 minutes 20 secondes.
Norme de temps
Mais la durée moyenne d’une journée solaire n’est pas constante. Et bien qu'il change très peu (au cours des 2000 dernières années, il augmente sous l'effet des marées dues à l'attraction de la Lune et du Soleil de 0,0023 seconde par siècle en moyenne, et de seulement 0,0014 seconde au cours des 100 dernières années), est suffisant pour des distorsions importantes dans la durée d'une seconde, si l'on compte 1/86 400 de la durée d'un jour solaire comme seconde.
Nous avons maintenant trouvé une nouvelle définition de la seconde. La création d'horloges atomiques a permis d'obtenir une nouvelle échelle de temps qui ne dépend pas du mouvement de la Terre. Ce chacal s'appelle temps atomique. En 1967, lors de la Conférence internationale des poids et mesures, l'unité de temps a été adoptée seconde atomique, défini comme "temps égal à 9192631770 périodes de rayonnement de la transition correspondante entre deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133. » La durée de la seconde atomique est choisie de manière à ce qu'elle soit aussi proche que possible de la durée de la seconde éphéméride (le temps des éphémérides est uniformément le temps courant, ce que nous entendons dans les formules et les lois de la dynamique lors du calcul des coordonnées (éphémérides) des objets célestes. corps). La seconde atomique est l'une des sept unités de base du Système international d'unités (SI).
L'échelle de temps atomique est basée sur les lectures des horloges atomiques au césium dans les observatoires et laboratoires des services de temps de plusieurs pays du monde.
Mesurer des intervalles de temps plus longs
Les unités sont utilisées pour mesurer des périodes de temps plus longues année, mois et semaine, constitué d'un nombre entier de jours solaires. Une année est approximativement égale à la période de révolution de la Terre autour du Soleil (environ 365,25 jours), un mois est la période de changement complet des phases de la Lune (appelée mois synodique, égal à 29,53 jours).
Dans le calendrier grégorien le plus courant, ainsi que dans le calendrier julien, année égale à 365 jours. Puisque l'année tropicale n'est pas égale au nombre entier de jours solaires (365,2422), pour synchroniser les saisons calendaires avec les saisons astronomiques du calendrier, années bissextiles, d'une durée de 366 jours. L'année est divisée en douze mois calendaires de durées variables (de 28 à 31 jours). Il y a généralement une pleine lune par mois civil, mais comme les phases de la lune changent un peu plus rapidement que 12 fois par an, il y a parfois une deuxième pleine lune par mois, appelée lune bleue.
Semaine, généralement composé de 7 jours, n'est lié à aucun événement astronomique, mais est largement utilisé comme unité de temps. Les semaines peuvent être considérées comme formant un calendrier indépendant, utilisé en parallèle avec divers autres calendriers. On suppose que la durée de la semaine provient de la durée d’une des quatre phases de la Lune, arrondie à un nombre entier de jours.
Des unités de temps encore plus grandes - siècle(100 ans) et millénaire(1000 ans).
Autres unités de temps
Unité quartégal à trois mois (un quart d'année).
L'unité de temps utilisée dans l'éducation est heure académique(45 minutes), "quart"(environ ¼ de l'année académique), "trimestre"(de lat. tri- trois, menstruation- mois; environ 3 mois) et "semestre"(de lat. sexe- six, menstruation- mois; environ 6 mois), coïncidant avec "six mois".
Trimestreégalement utilisé en obstétrique et gynécologie pour indiquer la durée de la grossesse = trois mois.
Jeux olympiques dans l’Antiquité, elle était utilisée comme unité de temps et était égale à 4 ans.
Accuser(indiction), utilisé dans l'Empire romain, plus tard dans Byzance, dans l'ancienne Bulgarie et dans la Russie antique, est égal à 15 ans.
