Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №1 за 2004 год

Вообще же, со времени изобретения атомных часов их точность повышалась в среднем вдвое каждые 2 года, и хотя предела совершенству в этом вопросе не видно и по сей день, в 1967 году было решено перейти на атомный эталон времени. И вот почему. О том, что вращение Земли замедляется, ученые знали давно, но в какой-то момент выяснилось, что величина этого замедления – непостоянна, да и определить закономерности вариаций скорости вращения Земли не представляется возможным. И это значительно затрудняло работу астрономов и хранителей Времени. В настоящее время Земля вращается с замедлением примерно на 2 миллисекунды за 100 лет. При этом сезонные и 10-летние колебания длительности суток также достигают тысячных долей секунды. Поэтому на очередном этапе развития общества точность Гринвичского среднего времени – общепринятого с 1884 года мирового эталона, определение которого основывалось на среднем солнечном времени, – стала недостаточной.

Принимая во внимание это обстоятельство, международный Комитет по мерам и весам в 1954 году предложил определение секунды как 1/31 556 925,9747 доли тропического года на 1 января 1900 года в 12 часов звездного времени. И лишь в 1967-м состоялся переход от столь неудобного и неуточняемого определения секунды к атомному эталону времени. Сегодня секунда – это промежуток времени, точно равный 9 192 631 770 периодам излучения, который соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия 133.

Переход к атомному времени поставил следующий вопрос – что будет, если атомные часы сломаются? Так родилась концепция групповых стандартов – «ансамбля часов». Три комплекта обеспечивают независимую оценку стабильности, четвертые – на случай поломки. Более того, при определенном алгоритме измерений у ансамбля часов можно получить лучшие характеристики.

На сегодняшний момент в качестве шкалы времени используется Всемирное Координированное Время (UTC, Universal Time Coordinated), основанное на определении секунды через квантовый резонанс в атоме цезия (Cs133). За UTC не стоят никакие «материальные» часы». Эта шкала формируется Международным бюро мер и весов (BIPM) путем объединения данных лабораторий хранения времени различных стран, а также данных Международной службы вращения Земли (IERS). Точность UTC почти в миллион раз выше, чем астрономическое Гринвичское среднее время. Ошибка, свойственная атомным часам при определении секунды, составляет менее ± 0,3 нс за сутки, что эквивалентно одной секунде за 10 миллионов лет.

Поскольку Время научились измерять с такой высокой точностью, то в 1983 году на Международной конференции по мерам и весам было дано новое определение эталона длин: «Метр – длина пути, который свет проходит в вакууме за 1/299792458 секунды».

В 1982 году в спор между астрономическим определением эталона Времени и победившими его атомными часами вмешался новый астрономический объект – миллисекундный пульсар. Радиотелескопы фиксируют импульсный поток, который покинул звезду 30 тысяч лет назад. Астрономы выдвинули гипотезу, что электромагнитные импульсы с периодом 1,55780645169838 миллисекунды излучает нейтронная звезда с массой Солнца, радиусом 10 км, вращающаяся со скоростью 642 оборота в секунду. Эти сигналы по стабильности не уступают лучшим атомным часам. Наличие таких высокостабильных галактических часов, внешних по отношению к нашей Солнечной системе, позволит ученым получать много новой информации о межзвездной среде, об орбите Земли, а также продолжить эксперименты по обнаружению гравитационных волн, которые могут искажать пространство и время, как это было предсказано Эйнштейном в начале XX века.

В XXI веке в Интернете появилось свое электронное, Гринвичское, время. С 1 января 2001 года английским правительством было официально объявлено о новом стандарте времени Greenwich e-time (GET), который будет использоваться для обеспечения глобальных электронных платежей (транзакций) через Интернет.

Швейцарская фирма Swatch, создав самые тонкие наручные часы толщиной менее 1 мм, не остановилась на достигнутом и ввела собственное интернет-время, разделив сутки на 1 000 частей и ведя его отсчет из штаб-квартиры компании. Стать мировым стандартом этому времени не суждено, хотя идея эта реализована, в том числе и в виде наручных часов.

Новое слово в создании наручных часов пытается сказать и глава компании Microsoft Билл Гейтс. Он также внедряет новую технологию передачи персональной информации на наручные часы. Его идея получила название SPOT (Smart Personal Objects Technology). SPOT-часы, принимая радиосигналы точного Времени в FM-диапазоне, способны автоматически корректировать время в соответствии с местом пребывания. По тому же каналу связи в них попадают коммерческие, спортивные, метео– и другие новости.

Наделить наручные часы дополнительными функциями пытались и ранее. Существуют часы-телевизор, часы-радиоприемник, часы-телефон, часы-приемник GPS, часы-компьютер, часы-метеостанция, часы-компас, часы-глубиномер и часы-альтиметр. Особую страсть к таким устройствам питают японцы, и надо отметить, что наиболее активная часть землян весьма привержена противоударной наручной электронике.

Для наших предков основным источником информации о времени была цикличность, заложенная природой в движение планет и звезд, в смену времен года, светлой и темной частей суток. Спать ложились с заходом, вставали с восходом, полдень определяли по тому, что Солнце достигло наивысшей точки своего пути по небосводу. Для отсчета длительности промежутков времени и упорядочения жизни был придуман календарь.

Усовершенствовав уже существовавшую систему учета дней, египетские жрецы разработали календарь, очень похожий на современный европейский: год, состоявший из 365 суток, они разделили на 12 месяцев по 30 дней, а в конце года добавляли 5 дополнительных дней. У этого календаря был существенный недостаток: на самом деле в году не ровно 365, а около 365 с четвертью суток, и из таких четвертушек за 4 года накапливались целые сутки.

А вот древние вавилоняне считали, что в году не 365, а 360 дней (именно поэтому в окружности 360°). Они и свой календарь таким сделали, и в окружность привнесли свои заблуждения. Однако в данном случае любовь к «хорошим» числам (легко делящимся на много частей) сыграла свою позитивную роль, положив начало крайне удобному исчислению углов, унаследованному от вавилонских астрономов, которые делили градус угловой дуги дважды на 60: prima minuta – первое малое деление, secunda minuta – второе малое деление. Сутки подразделяются на часы, минуты и секунды тоже способом, унаследованным от вавилонян. В 46 году до н. э. Гай Юлий Цезарь преобразовал существовавшую до той поры систему летоисчисления: он принял продолжительность года в 365 с четвертью суток и предписал в каждом четвертом, високосном, году считать 366 дней.

Просуществовав не одно столетие, в XVI веке юлианский календарь подвергся некоторой модернизации. Поскольку солнечный год отличался от юлианского по продолжительности (он меньше на 1/128-ю часть суток), то за каждые 128 лет накапливались лишние сутки, и к XVI столетию эта разница составила уже целых 10 дней. Тогдашнего понтифика Папу Григория XIII крайне волновала проблема вычисления даты Пасхи, которая постепенно все более приближалась к Рождеству. Поэтому по совету календарной комиссии Григорий XIII предписал не считать високосными те «сотенные» (оканчивающиеся на два нуля) годы, числа которых не делятся на 400, то есть 1700, 1800 и 1900 годы.

Таким способом за 400 лет пропускались трое «лишних» суток. Именно этим новым стилем, названным григорианским, пользуется сегодня человечество в качестве внеконфессионального и межгосударственного календаря. Впрочем, и он не очень точен и не очень удобен в повседневной производственноторговой и научной деятельности, поэтому попытки усовершенствовать систему летосчисления не прекращаются, правда, уже не в папской резиденции, а в ООН, где продолжается работа над универсальным Всемирным календарем.

Особенно большое значение песочные часы имели на кораблях: в пасмурную погоду, когда по небесным светилам нельзя было определить время, его узнавали по песочным часам, известным нам как «склянки». Юнги отмеряли получасовые отрезки времени и били в колокол. Существовавшей в эпоху Средневековья точности измерения было совершенно недостаточно для навигации при морских путешествиях. Широту местонахождения корабля можно определить, просто измерив высоту Солнца, Луны или звезд, а для того, чтобы найти долготу, необходимо знать не только местное солнечное время, но и который сейчас час на широте порта приписки.

…В 1519 году из Севильи на запад отправилась флотилия Магеллана, цель экспедиции – кругосветное путешествие, а если точнее, пряности индийских островов. Три года пути, трудов, лишений, борьбы, открытий, и вот – Севилья встречает героев… После кругосветного плавания Магеллана человечество окончательно убедилось в том, что Земля круглая, вот только календарное время преподнесло очередной сюрприз. О ужас! Корабельный календарь не соответствовал местному: на корабле была среда, а в Севилье – четверг. Набожные испанцы босиком в белых саванах поспешили в церковь замаливать грехи – получалось, что они, сами того не ведая, передвинули дни постов и церковных праздников… Так люди поняли, что, основываясь только на заходах и восходах Солнца, можно и ошибиться в подсчете дней своей жизни.