Промежуток времени длинной в час 5. Часы для любых испытаний

8-часовой рабочий день – устаревший и неэффективный подход к работе. Если вы хотите быть максимально продуктивным, вам нужно избавиться от этого пережитка прошлого.

В закладки

8-часовой рабочий день был создан во времена промышленной революции, в попытке сократить часы физического труда, выполняемого работниками заводов. Это достижение считалось гуманным 200 лет назад, однако сейчас оно едва ли является актуальным.

От нас, как и от наших предков, ожидают, что мы будем укладываться в 8-часовые рабочие дни и работать долгие, продолжительные отрезки времени, с малым количеством перерывов, а то и вовсе без них. Черт, да некоторые работают даже во время обеда!

Лучший способ организовать свой день

Недавно Draugiem Group провела исследование, где с помощью компьютерной программы удалось отследить рабочие привычки сотрудников. Отдельно программа считала, сколько времени люди тратят на выполнение различных заданий в сравнении с уровнем их производительности.

В процессе измерения активности работников было обнаружено поразительное открытие: продолжительность рабочего дня не имеет значения; действительно важным являлось то, как люди организовывают свой день. В частности, те, кто с благоговением относился к частым небольшим перерывам, были намного более продуктивны, чем те, кто разбивал свой день на более длительные отрезки времени.

Самым оптимальным вариантом было работать 52 минуты и затем отдыхать 17 минут. Люди, которым удалось придерживаться этого расписания, достигали уникального уровня концентрации внимания. Почти час они стопроцентно посвящали себя заданию, которое необходимо было выполнить. Они не заходили «только на минуточку» в социальные сети, не отвлекались на электронную почту. Ощущая усталость (опять же, спустя примерно час), они брали короткий перерыв, во время которого полностью абстрагировались от работы. Это помогало им вернуться к задачам с ясными мыслями и проводить еще один продуктивный час.

Мозгу необходимы час работы и 15 минут отдыха

Люди, открывшие для себя эту волшебную пропорцию, – победители по жизни, ведь они пользуются базовой необходимостью человеческого разума: наш мозг около часа функционирует всплесками большого количества энергии, затем на 15-20 минут затрата энергии снижается.

Многих из нас это естественное состояние притоков энергии заставляет балансировать между более продуктивным отрезком времени и менее продуктивным, когда мы устаем и позволяем себе отвлечься.

Наилучший способ победить усталость и переутомление – организовать свой рабочий день. Вместо того, чтобы работать на час-два дольше и пытаться побороть безделье и усталость, возьмите перерыв, едва почувствовав, что ваша продуктивность снижается.

Уйти на перерыв легко, когда знаешь, что это поможет сделать день продуктивней. Зачастую мы позволяем переутомлению взять верх потому, что продолжаем работать, даже будучи уставшими, спустя много времени после того, как потеряли концентрацию и растратили всю энергию, а наши перерывы не являются настоящими – проверка почты и просмотр видео на YouTube не помогут вам так, как прогулка.

Возьмите под контроль свой рабочий день

8-часовой рабочий день может вам подойти, если вы разбиваете свое время на стратегические промежутки. Однажды подстроив деятельность под поток естественной энергии, все пойдет как по маслу. Ниже приведены 4 совета, как войти в этот идеальный ритм:

Разбейте свой день на интервалы длиной в час. Обычно мы планируем закончить дело к концу дня, недели или месяца, но гораздо эффективнее, если мы концентрируемся на достижении цели прямо сейчас. Часовые интервалы не только помогут вам войти в правильный ритм. Они так же упрощают серьезные задачи, разбивая их на части, с которыми гораздо проще справиться. Если вам важна точность, то можете делать интервалы по 52 минуты, но час имеет тот же эффект.

Соблюдайте интервалы. Эта стратегия работает только потому, что мы используем максимум энергии, чтобы добиться высокого уровня концентрации за относительно короткий промежуток времени. Если вы пренебрежительны с часовым интервалом – проверяете почту или Facebook – вы убиваете весь смысл концепции.

Отдыхайте по-настоящему. Исследование в Draguiem обнаружило, что работники, которые часто уходят на перерывы, более продуктивны, чем те, кто вообще не отдыхает. Аналогично, сотрудники, которые намеренно расслаблялись во время перерывов, легче возвращались к работе, чем те, кто «отдыхая» с трудом изолировались от работы. Чтобы повысить результативность, необходимо отойти от компьютера, телефона и списка дел. Отдых вроде прогулки, чтения книги или болтовни – самая эффективная форма подзарядки, так как именно эти действия отвлекают от работы. В напряженные дни вас могут искушать мысли о звонках или проверке почты, как о способе отдохнуть, но это не настоящие перерывы, поэтому не поддавайтесь им.

Не ждите, пока ваш организм попросит отдыха. Если вы идете на перерыв только, когда чувствуете усталость, то уже поздно – вы упустили момент максимальной производительности. Соблюдение расписания гарантирует, что вы работаете, когда наиболее продуктивны, и отдыхаете, когда непродуктивны вовсе. Помните, что лучше брать короткие перерывы, чем продолжать работать, будучи уставшим и отстраненным.

В современных единицах измерения времени за основу берутся периоды обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также периоды обращения Луны вокруг Земли.

Это обусловлено как историческими, так и практическими соображениями, т.к. людям необходимо согласовывать свою деятельность со сменой дня и ночи или сезонов.

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (или день ), отсчитываемые по минимальным полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь). В результате деления суток на меньшие временные интервалы одинаковой длины возникли часы , минуты и секунды . Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов . Каждый час делили на 60 минут . Каждую минуту - на 60 секунд .

Таким образом, в часе 3600 секунд ; в сутках 24 часа = 1440 минут = 86 400 секунд .

Секунда стала основной единицей измерения времени в Международной системе единиц (СИ) и системе СГС.

Существует две системы указания времени суток:

Французская - не учитывается разделение суток на два интервала по 12 часов (день и ночь), а считается, что сутки напрямую делятся на 24 часа. Номер часа может быть от 0 до 23 включительно.

Английская - это разделение учитывается. Часы указывают с момента начала текущих полусуток, а после цифр пишут буквенный индекс половины суток. Первую половину суток (ночь, утро) обозначают AM, вторую (день, вечер) - PM от лат. Ante Meridiem/Post Meridiem (до полудня/после полудня). Номер часа в 12‑часовых системах в разных традициях записывается по-разному: от 0 до 11 либо 12.

За начало отсчёта времени принята полночь. Таким образом, полночь во французской системе - это 00:00, а в английской - 12:00 AM. Полдень - 12:00 (12:00 PM). Момент времени по прошествии 19 часов и ещё 14 минут с полуночи - 19:14 (в английской системе 7:14 PM).

На циферблатах большинства современных часов (со стрелками) используется именно английская система. Однако выпускаются и такие стрелочные часы, где используется французская 24-часовая система. Такие часы находят применение в тех областях, где судить о дне и ночи затруднительно (например, на подводных лодках или за Полярным кругом, где существует полярная ночь и полярный день).

Длительность средних солнечных суток - величина непостоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Солнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток. Поэтому от определения «час - 1/24 суток; минута - 1/60 часа; секунда - 1/60 минуты» перешли к определению секунды в качестве основной единицы, основанной на периодическом внутриатомном процессе, не связанном с какими-либо движениями небесных тел (на неё иногда ссылаются как на секунду СИ или «атомную секунду», когда по контексту её можно спутать с секундой, определённой из астрономических наблюдений).

Время - это непрерывная величина, используемая для указания последовательности событий в прошлом, настоящем и будущем. Время также используется для определения интервала между событиями и для количественного сравнения процессов, происходящих с разными скоростями или частотами. Для измерения времени используется какая-либо периодическая последовательность событий, которая признается эталоном некоторого промежутка времени.

Единицей времени в Международной системе единиц (СИ) является секунда (с), которая определяется как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями квантового состояния атома цезия-133 в покое при 0 К. Это определение было принято в 1967 году (уточнение относительно температуры и состояния покоя появилось в 1997 году).

Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится одну секунду. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.

Миллисекунда (мс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (тысячная доля секунды ).

Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Муха взмахивает крылышками один раз в три миллисекунды. Пчела – один раз за пять миллисекунд. С каждым годом луна вращается вокруг Земли на две миллисекунды медленнее, так как ее орбита постепенно расширяется.

Микросекунда (мкс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (миллионная доля секунды ).

Пример: вспышка с воздушным зазором для съемки быстротечных событий способна выдать световой импульс длительностью короче одной микросекунды. Она используется для съемки объектов, движущихся с очень большой скоростью (пули, взрывающиеся воздушные шары).

За это время луч света в вакууме покроет расстояние в 300 метров, длину примерно трех футбольных полей. Звуковая же волна на уровне моря способна за этот же промежуток времени преодолеть расстояние равное всего одной трети миллиметра. 23 микросекунды потребуется для того, чтобы взорвалась динамитная шашка, фитиль которой догорел до конца.

Наносекунда (нс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (миллиардная доля секунды ).

Луч света, проходящий через безвоздушное пространство, за это время способен преодолеть расстояние всего в тридцать сантиметров. Микропроцессору в персональном компьютере потребуется от двух до четырех наносекунд, чтобы выполнить одну команду, к примеру, сложить два числа. Время существования К-мезона, еще одной редкой субатомной частицы, составляет 12 наносекунд.

Пикосекунда (пс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна тысячная миллиардной доли секунды ).

За одну пикосекунду свет в вакууме проходит приблизительно 0,3 мм. Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.

Фемтосекунда (фс) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна миллионная миллиардной доли секунды ).

Импульсные титан-сапфировые лазеры способны генерировать сверхкороткие импульсы длительностью всего 10 фемтосекунд. За это время свет проходит всего 3 микрометра. Это расстояние сравнимо с размером красных кровяных телец (6–8 мкм). Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.

Аттосекунда (ас) - единица измерения времени, дольная по отношению к секунде (одна миллиардная миллиардной доли секунды ).

За одну аттосекунду свет проходит расстояние, равное диаметру трех атомов водорода. Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах. С помощью наиболее совершенных лазерных установок исследователи сумели получить световые импульсы длящиеся всего 250 аттосекунд. Но какими бы бесконечно малыми ни казались эти временные промежутки, они представляются целой вечностью по сравнению с так называемым временем Планка (около 10-43 секунды), по мнению современной науки, наикратчайшим из всех возможных временных отрезков.

Минута (мин) - внесистемная единица измерения времени. Минута равна 1/60 часа или 60 секундам.

За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.

Час (ч) - внесистемная единица измерения времени. Час равен 60 минутам или 3600 секундам.

Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона – самый отдаленной планеты Солнечной системы – достигает Земли за пять часов двадцать минут.

Сутки (сут) - внесистемная единица измерения времени, равная 24 часам. Обычно под сутками подразумевается солнечные сутки, то есть промежуток времени, за который Земля совершает один поворот вокруг своей оси относительно центра Солнца. Сутки состоят из дня, вечера, ночи и утра.

Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год , месяц и неделя , состоящие из целого числа солнечных суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365,25 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (называемому синодическим месяцем, равным 29,53 суток).

Неделя - внесистемная единица измерения времени. Обычно неделя равна семи дням. Неделя - стандартный период времени, используемый в большинстве стран мира для организации циклов рабочих дней и дней отдыха.

Месяц - внесистемная единица измерения времени, связанная с обращением Луны вокруг Земли.

Синодический месяц (от др.-греч. σύνοδος «соединение, сближение [с Солнцем]») - промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны (например, новолуниями). Синодический месяц - это период фаз Луны, так как вид Луны зависит от положения Луны относительно Солнца для наблюдателя, находящегося на Земле. Синодический месяц используется при расчете времени солнечных затмений.

В наиболее распространённом григорианском, а также в юлианском календаре за основу принят год равный 365 суткам. Так как тропический год не равен целому количеству солнечных суток(365,2422), для синхронизации календарных времён года с астрономическими в календаре используется високосные года, продолжительностью 366 дней. Год делится на двенадцать календарных месяцев разной продолжительности (от 28 до 31 дня). Обычно, на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.

В еврейском календаре основой является лунный синодический месяц и тропический год, при этом год может содержать 12 или 13 лунных месяцев. В длительной перспективе одни и те же месяцы календаря приходятся на примерно одно и то же время.

В исламском календаре основой является лунный синодический месяц, а год содержит всегда строго 12 лунных месяцев, то есть около 354 дней, что на 11 дней меньше тропического года. Благодаря этому начало года и все мусульманские праздники каждый год смещаются относительно климатических времён года и равноденствий.

Год (г) - внесистемная единица измерения времени, равная периоду обращения Земли вокруг Солнца. В астрономии юлианский год - это единица времени, определяемая как 365,25 дней по 86400 секунд каждый.

Земля совершает один оборот вокруг Солнца и поворачивается вокруг своей оси 365,26 раза, средний уровень мирового океана повышается на величину от 1 до 2,5 миллиметров. Потребуется 4,3 года, чтобы свет от ближайшей звезды Proxima Centauri достиг Земли. Примерно столько же времени понадобится на то, чтобы поверхностные океанские течения обогнули земной шар.

Юлианский год (a) - единица измерения времени, определяемая в астрономии как 365,25 юлианского дня по 86 400 секунд каждый. Это средняя продолжительность года в юлианском календаре, использовавшемся в Европе в античности и средневековье.

Високосный год - год в юлианском и григорианском календарях, продолжительность которого равна 366 дням. То есть, этот год содержит на одни сутки больше дней, чем в обычном, невисокосном году.

Тропический год , известный также как солнечный год - отрезок времени, за который солнце завершает один цикл смены времён года, как это видно с Земли.

Сидерический период, также сидерический год (лат. sidus - звезда) - промежуток времени, в течение которого Земля совершает вокруг Солнца полный оборот относительно звёзд. В полдень 1 января 2000 сидерический год был равен 365,25636 дня. Это приблизительно на 20 минут дольше, чем длительность среднего тропического года в тот же день.

Сидерический день - промежуток времени, в течение которого Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси относительно точки весеннего равноденствия. Сидерический день для Земли равен 23 часам 56 минутам 4,09 секундам.

Звёздное время, также сидерическое время - время, измеряемое относительно звезд, в отличие от времени, измеряемого относительно Солнца (солнечного времени). Звёздное время используется астрономами, чтобы определить, куда надо направить телескоп, чтобы увидеть нужный объект.

Фортнайт - единица измерения времени равная двум неделям, то есть 14 суткам (или точнее 14 ночам). Единица широко используется в Великобритании и некоторых странах Содружества, но редко в Северной Америке. В канадской и американской системах оплаты труда для описания соответствующего периода выплаты заработной платы используют термин «раз в две недели».

Десятилетие - период времени, включающий десять лет.

Век, столетие - внесистемная единица времени, равная 100 последовательным годам.

За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра. Современные компакт-диски и CD к тому времени безнадежно устареют. Лишь один из каждых детенышей кенгуру может дожить до ста лет, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.

Тысячелетие (также миллениум) - внесистемная единица измерения времени, равная 1000 годам.

Мегагод (обозначение Myr) - кратная году единица измерения времени, равная миллиону (1 000 000 = 10 6) лет.

Гигагод (обозначение Gyr) - аналогичная единица, равная миллиарду (1 000 000 000 = 10 9) лет. Применяется преимущественно в космологии, а также в геологии и в науках, связанных с изучением истории Земли. Так, например, возраст Вселенной оценивается в 13,72±0,12 тысяч мегалет или, что то же самое, в 13,72±0,12 гигалет.

За 1 миллион лет космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн. световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.

1 миллиард лет. Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.

Планковское время (tP) - единица времени в планковской системе единиц. Физический смысл этой величины - время, за которое частица, двигаясь со скоростью света, преодолеет планковскую длину, равную 1,616199(97)·10⁻³⁵ метра.

В астрономии и в ряде других областей наряду с секундой СИ применяется эфемеридная секунда , определение которой основано на астрономических наблюдениях. Считая, что в тропическом году 365,242 198 781 25 суток, а сутки полагая постоянной длительности (т. н. эфемеридное исчисление), получают, что в году 31 556 925,9747 секунд. Тогда полагают, что секунда - это 1/31 556 925,9747 часть тропического года. Вековое изменение продолжительности тропического года заставляет привязывать это определение к определённой эпохе; так, данное определение относится к тропическому году в момент 1900,0.

Иногда встречается единица терция , равная 1/60 секунды.

Единица декада , в зависимости от контекста, может относиться к 10 дням или (реже) к 10 годам.

Индикт (индиктион ), использовавшийся в Римской империи (со времён Диоклетиана), позже в Византии, древней Болгарии и Древней Руси, равен 15 годам.

Олимпиада в античности использовалась как единица измерения времени и была равна 4 годам.

Сарос - период повторения затмений, равный 18 годам 11⅓ дням и известный ещё древним вавилонянам. Саросом назывался также календарный период в 3600 лет; меньшие периоды носили названия нерос (600 лет) и соссос (60 лет).

На сегодняшний день самый маленький экспериментально наблюдаемый промежуток времени составляет порядка аттосекунды (10 −18 с), что соответствует 10 26 планковским временам. По аналогии с планковской длиной, интервал времени меньший планковского времени невозможно измерить.

В индуизме «день Брахмы» - кальпа - равен 4,32 млрд. лет. Эта единица вошла в Книгу рекордов Гиннеса как самая большая единица измерения времени.

В основу измерения времени астрономической хронологией положено движение небесных тел, которое отражает три фактора: вращение Земли вокруг своей оси, обращение Луны вокруг Земли и движение Земли вокруг Солнца. Эти факторы являются определяющими в выделении основных единиц времени.

Первой естественной единицей време­ни, выделенной пер­вобытными людьми, были сутки, связанные со сменой дня и ночи - времени работы и отдыха.

Сутки – это отрезок времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг своей оси относительно какой-либо точки на небе. Различаются звездные и солнечные сутки. Звездные сутки равны интервалу между двумя последовательными положениями в одной и той же точке неба определенной звезды. Солнечные сутки определяются аналогичным положением солнца. Поскольку Солнце движется относительно звезд в одном направлении с Землей, звездные и солнечные сутки не совпадают (солнечные длиннее примерно на 4 минуты). За год разница между звездными и солнечными сутками достигает примерно около суток. Кроме того, Земля движется вокруг Солнца с разной скоростью, и поэтому солнечные сутки не являются постоянной величиной. Для облегчения счета времени введено фиктивное понятие "среднее солнце ", т. е. движение Солнца принято считать равномерным. Поэтому сутки стали постоянной единицей, они делятся на 24 часа, в каждом из которых 60 минут, в минуте – 60 секунд, в секунде – 60 терций. Возникновение мелких единиц измерения времени (часов, минут, секунд) связывают с древневавилонсклой двенадцатиричной системой счета. В 1792 г. французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас предложил десятичное деление суток, т.е. – на 10 часов по 100 минут в каждом и по 100 секунд в минуте. Но это деление не было воспринято.

Точка отсчета суток – полночь – в России была установлена декретом Советской власти, подписанным В.И. Лениным в феврале 1919 г.: "Время в течение суток считать от 0 до 24 часов, принимая за начало суток полночь".

Земля, вращаясь вокруг своей оси, последовательно поворачивается к Солнцу разными частями поверхности, и день наступает не во всех местах Земного шара одновременно. В XIX в. С. Флешинг предложил поясное время - систему счета часового времени, основанную на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса. В 1884 г. в Вашингтоне состоялась Международная конференция по введению единого поясного времени и единого начального меридиана. Начальным (нулевым) меридианом стал тот, который проходит через Гринвичскую лабораторию в пригороде Лондона. Местное время часовых поясов, расположенных на восток от Гринвича, из пояса в пояс увеличивается на час, а на запад – на час уменьшается. Границы поясного времени в незаселенных местах (океанах, пустынях, горах) было решено поводить по меридианам, а на остальных территориях – с учетом физико-географических особенностей (по крупным рекам, водоразделам) или по межгосударственным и административным границам. На той же конференции установили т.н. "линию перемены даты" – меридиан 180º в.д., находящийся в противоположной части Земного шара от нулевого Гринвичского меридиана.

Обратив внимание на прохождение Луной различных фаз от одного новолуния до другого, лю­ди выделили более крупную единицу измерения времени - лунный (синодический) месяц (от греческого "синодос " – сближение, схождение, так как в момент новолуния Солнце и Луна "сближаются"). Месяц – это период наблюдаемого чередования лунных фаз, зависящих от движения Луны вокруг Земли. Синодический (лунный) месяц составляет 29 суток 13 часов 44 минуты 2,9 секунды. Первоначально его продолжительность определяли в 30 дней.

С фазами Луны в значительной мере связано и уста­новление следующей единицы времени - семидневной недели. Счет дней семидневками возник на Переднем Востоке и в Египте несколько тысячелетий назад. Названия дней недели во многих языках повторяются, и чаще всего обозначают порядковый номер в неделе. Исключение составляет слово шаббат, возникшее для обозначения дня недели еще в Древнем Вавилоне, где обозначало покой, поскольку день считался несчастливым, и не следовало работать, а нужно было предаваться покою. Есть и другой вариант: в аккадском языке слово "шаббатум" означало "полнолуние" или "фаза Луны", это указывает на то, что счет семидневками был связан с примерной продолжительностью каждой фазы Луны.

Необходимость следить за сменой времен года связанной с видимым движением Солнца (фактически – с движением Земли вокруг Солнца) вызвала к жизни появление солнечного года. Год астрономически соответствует реальному полному обороту Земли вокруг Солнца. Астрономический солнечный год именуют тропическим. Два раза в году Солнце и Земля находятся в таком взаимном положении, когда солнечные лучи равномерно освещают земные полушария, и день равен ночи на всей планете. Эти дни получили названия весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия. Интервал времени между последовательными положениями Солнца в точке весеннего равноденствия и назван тропическим годом, е го продолжительность 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд.

Сутки, тропический год и синодический месяц – величины несоизмеримые, их невозможно выразить одну через другую. Поэтому, при выделении солнечного года месяцы являются единицами условными, никак не связанными с реальными лунными месяцами.

Век - в древней Руси эта хронологическая величина сначала понималась как продолжительный отрезок времени – эпоха. В летописях указывалось: "От Адама до сего времени минуло есть веков 6", "Были веки Трояни, минули лета Ярославля", Позднее "веком" стали именовать ряд лет, "сколько долголетний человек прожить может"; "та семьдесят лет преобразуют век человеческого живота". Наконец, с XVII в. "век" стал употребляться в значении "столетие".

Новый век начинает считаться с первого года. В 2000 г. было дано специальное разъяснение Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии о том, когда начинается 21-е столетие и 3-е тысячелетие: "В соответствие с документом Международной организации по стандартизации ISO 8601 и российских ГОСТ 7.64-90 система счета больших промежутков времени (летоисчисление) осуществляется по григорианскому календарю, введенному с 1582 г. и принятому в России с февраля 1918 г. Счет годов в Григорианском календаре производится с 1-го года новой эры. Поэтому 1-е столетие (век) новой эры содержит годы 1-100 и завершается в конце 100-го года. Второй век начинается в 101 году и продолжается до окончания 200-го года и т.д. Продолжая принятый календарный счет годов, получим, что 31 декабря 2000 г. наступит конец ХХ века и второго тысячелетия. Следовательно, 21-е столетие и третье тысячелетие действительно начнутся 1 января 2001 г.".

Эрой называется начальная точка отсчета летосчисления (от латинского aera - исходный момент, исходное число), а также сама система летоисчисления. В исходной точке нуждается любая календарная система. Особенностью эры является ее условность, т.к. отправной точкой могло быть любое знаменательное историческое или мифологическое событие в жизни того или иного народа или государства. В зависимости от характера такого события различают эры политические, религиозные, астрономические. Так, например, счисление календаря от рождества Христова или от сотворения мира - религиозные эры . Широко были распространены и политические эры, определяемые, к примеру, временем царствования тех или иных династий: в Египте – династии фараонов, в Китае и Японии – династии императоров, в Западной Европе, особенно в Италии – династии римских императоров. Существует мнение, что само слово "эра" (aera) не что иное, как соединение начальных букв латинской фразы "Ab exordio regni Augusti" ("От начала воцарения Августа" (63 г. до н.э.)). Башкиры в XVI в. в своих хрониках-шереже в качестве исходной даты новой эры взяли дату взятия Казани Иваном Грозным, что тоже является политической эрой.Различают также фиктивные и реальные эры. В реальных эрах за основу отсчета принимают реальное историческое событие (например, падение Казани, эра Диоклетиана от момента вступления на престол этого императора и пр.). Фиктивные эры - от рождества Христова, т.к. невозможно доказать или опровергнуть реальность рождения этого персонажа, или мусульманская эра – хиджра - отсчитываемая от недоказуемой даты бегства Мухамеда из Мекки в Медину.

Выделяют и т.н. мировые эры, считающие время от сотворения мира. На Руси принята византийская мировая эра, считающая годом сотворения мира 5508 г. до н. э. А вообще церковь датирует сотворение мира в диапазоне от 6984 по 3483 года до н.э.

Сейчас наиболее распространенной в мире является эра от Рождества Христова, высчитанная монахом Дионисием Малым как начавшаяся в 754 г. от основания Рима или в 281 г. до начала эры Диоклетиана. В России эта эра введена Петром Великим 1 января 1700 года.

В 1627 г. французский ученый Петавий предложил способ обратного счета, т.е. "до рождества Христова" или до н.э., этот счет стал широко применяться с к. XVIII в. При этом принято, что 1-й год до н.э. непосредственно примыкает к 1-му году н.э. Также принято, что число лет до н.э. возрастает по мере удаления в прошлое, но месяцы, числа в них и дни недели считаются точно также, как и в годах н.э.

Циклы (круги) временные. В эпоху средневековья также известен счет времени более крупными временными единицами, чем год. В "Пискаревском летописце" сказано: "Обновление кругом: небо обновляется за 100 лет, звезды за 50 лет, солнце за 28 лет, луна за 19 лет, море за 60 лет, воды за 7 лет, земля за 10 лет, ветра за 4 лета, а високост за 4 и индикт за 15 лет…, епакта за 12 лет, основание за 19 лет". Рассмотрим некоторые из перечисленных единиц:

Индикт – порядковый номер года внутри 15-летнего цикла (индиктикона) (от лат. "индико " - объявляю, назначаю). Появление индиктового счета связано с именем римского императора Октавиана Августа, установившим взимание налогов в таком порядке: в первое пятилетие – мед и железо, во второе – серебро, в третье – золото. По прошествии 3-х 5-летних циклов (люстров) повторялся тот же порядок в сборе налогов. В Византии индиктовый счет ввел император Константин Великий в 312 г., а с правления императора Юстениана (537 г.) датировка по индиктам стала в Византии обязательной. Исходной точкой индиктового счета является "сотворение мира".

Начало индикционного года не совпадало с началом церковного или гражданского года. Различается несколько вариантов начала индикта:

В Древней Руси счет времени индиктами заимствован из Византии (с началом индикта 1 сентября), и употреблялся вплоть до XVIII века.

Круг Луны . В V в. до н.э. афинский астроном Метон установил, что 19 солнечных лет содержат 235 полных лунных месяцев, через каждые 19 лет наблюдается повторение лунных фаз в одни и те же числа солнечного календаря. 19-летний цикл называется лунным или метоновым циклом , а порядковый номер года внутри этого цикла – кругом луны . Тогда же в Афинах вошло в обычай выставлять на всеобщее обозрение доски с обозначенным золотыми буквами числом лет, прошедших от начала текущего 19-летнего лунного цикла. Поэтому это число стали называть золотым.

Круг Солнца . Последовательность дней в году повторяется периодически через 28 лет. Этот временной промежуток в византийской и русской средневековой хронологии назывался солнечным кругом , а порядковое место года в его пределах – кругом солнца .

Круг солнца важен для определения дней недели. В древнерусских календарях (месяцесловах) каждому дню недели с начала до конца года, начиная с 1 марта, соответствовала одна из 7 букв славянской азбуки. Одна и та же буква в продолжение года соответствует одному и тому же дню. Вруцелето (воскресная буква), которая соответствует воскресенью данного года. После того, как определены вруцелето и круг луны года, по специальной таблице легко устанавливается пасха.

Великий индиктикон – так называется период в 532 г., так как фазы луны возвращаются к тем же числам месяцев через 19 лет, а дни недели, учитывая високосные годы, через 28 лет, т.о. 19 х 28 = 532 лет. Все элементы приходят в прежний порядок, и дни пасхи по юлианскому календарю повторяются совершенно точно.

Все эти тонкости учитываются при переводе дат, указанных в летописях, на современную систему летоисчисления, так как нередко события указываются не с точной датой, а по отношению к тому или иному церковному празднику, чаще всего пасхе. Поэтому необходимо ориентироваться в расчете церковных праздников.

Рассмотрим вопрос об измерении длины стержня в покоящейся и движущейся системах отсчета. Если стержень неподвижен относительно наблюдателя, то измерить длину стержня можно простым совмещением масштаба с началом и концом стержня. Измеренную таким образом длину называют собственной длиной стержня и обозначают. Это и есть та длина, которую мы получаем при обычных измерениях какого-либо линейного размера тела на опыте.

Теперь представим себе, что наблюдатель неподвижен и находится в инерциальной системе S, а стержень, параллельный оси X этой системы, движется вдоль оси X со скоростью v. Как такой наблюдатель может измерить длину движущегося стержня l?

Обычный способ измерения длины здесь, очевидно, уже непригоден. Можно поступить так: покоящийся наблюдатель в какой-то момент времени по часам в своей системе отсчета S отмечает положения начала и конца стержня х1 и х2 (рис. 36.3), а затем измеряет расстояние между этими отметками l, которое и является длиной движущегося стержня в неподвижной системе отсчета.

Согласно теории относительности:

l = l 0 √(1 – v 2 /c 2). (36.1)

Таким образом, результаты измерения длины стержня Относительны и зависят от скорости его движения v относительно системы отсчета; длина всегда получается меньше собственной длины l 0 (множитель √(1 - v 2 /c 2) меньше едини цы), и чем больше скорость движения стержня относительно какой-либо системы отсчета, тем меньше его длина, измеренная в этой системё.

Однако если стержень повернуть на 90°, т. е. расположить перпендикулярно к оси X и к направлению движения, то длина стержня не изменится по сравнению с l 0 . Таким образом, при измерении размеров движущегося тела оказываются сокращенными размеры тела вдоль направления его движения.

Отметим еще, что этот эффект относителен. Так, если одна метровая линейка неподвижна в инерциальной системе S, а другая - в системе S’ и эти инерциальные системы движутся относительно друг друга со скоростью v, то для каждого из ‘двух наблюдателей, один из которых связан с системой S, а другой - с S’, укороченной будет казаться линейка, движущаяся относительно него.

Рассмотрим теперь вопрос об относительности промежутков времени. Мы уже убедились, что одинаковые идеальные часы в двух инерциальных системах отсчета, движущихся относительно друг друга, идут несинхронно.

Пусть один наблюдатель находится в движущемся вагоне и имеет часы, неподвижные относительно вагона. Связанную с вагоном систему отсчета будем называть S’. Другой наблюдатель и его часы пусть неподвижны относительно Земли, а поезд движется со скоростью v. Систему отсчета, связанную с Землей, будем называть S.

Предположим теперь, что в момент времени t` 1 (рис. 36.4, а) в вагоне зажглась лампочка (произошло определенное событие), а в момент времени t` 2 (рис. 36.4, б) лампочка погасла (произошло новое событие). Для наблюдателя в вагоне эти два события произошли в одной точке пространства (вагона), но в разные моменты времени t` 1 и t` 2 .

Интервал времени между двумя событиями для системы отсчета, в которой оба события произошли в одной точке пространства, называется интервалом собственного времени Т 0 . Таким образом, для наблюдателя в вагоне t` 2 - t` 1 =T 0 . Для наблюдателя на Земле оба эти события произошли в разных точках пространства и в разные моменты времени t 1 и t 2 по его часам. Действительно, лампочка зажглась в одном месте пространства, а погасла - в другом, так как пока она горела, вагон проехал некоторое расстояние относительно Земли. Для наблюдателя на Земле интервал времени между этими событиями будет t 2 -t 1 = T. В теории относительности доказывается, что

Т = T 0 /√(1 – v 2 /c 2). (36.2)

Из (36.2) видно, что Т 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.

Если наблюдатель находится на станции и следит за событиями, происходящими в движущемся вагоне, то, по его мнению, часы в вагоне идут медленнее его собственных, т. е. между двумя событиями в вагоне по его часам проходит больше времени, чем по часам в вагоне. Если же наблюдатель находится в движущемся вагоне и следит за событиями, происходящими на станции, то, по его мнению, часы на станции идут медленнее часов в вагоне, т. е. промежуток времени между двумя событиями на станции по его часам больше, чем по часам на станции. С точки зрения каждого наблюдателя, движущиеся относительно него часы замедляют свой ритм по сравнению с его часами.

Здесь отчетливо виден относительный характер интервалов времени, так как каждый из этих наблюдателей считает, что по сравнению с его часами отстают часы другого наблюдателя.

Зависимость интервалов времени от выбранной системы отсчета была обнаружена на опыте. Приведем такой пример. Земная атмосфера подвергается непрерывному воздействию космических лучей, состоящих из потока частиц, движущихся с очень высокой скоростью. При столкновении этих частиц в верхних слоях атмосферы с атомами атмосферного азота или кислорода образуются π-мезоны. Они нестабильны и существуют очень короткое время (время жизни очень мало).

Можно получать π-мезоны и искусственными методами с помощью больших ускорителей. В лабораториях было определено среднее время жизни этих π-мезонов, т. е. средний промежуток времени между их возникновением и распадом. Скорость движения этих искусственных π-мезонов невелика, много меньше с. Поэтому можно считать, что найденное на опыте время жизни Т 0 является собственным временем жизни π-мезона. Оно оказалось очень коротким , порядка сотых долей микросекунды! T 0 =2*10 -8 с. Следовательно, если π-мезон будет лететь даже со скоростью, близкой к скорости света, то за это время он успеет пролететь не больше 6 м, так как l=сT 0 =3*10 8 м/с*2*10 -8 c=6 м.

Но π-мезоны были обнаружены у поверхности Земли, т. е. они проникают сквозь атмосферу и достигают поверхности Земли, пролетев расстояние порядка 30 км, не распадаясь. Объясняется это замедлением времени: каждый π-мезон как бы несет свои собственные часы, по которым и определяется его собственное время жизни Т 0 однако для наблюдателя на Земле время жизни Т π-мезона оказывается гораздо более длительным в соответствии 6 формулой (36.2), поскольку скорость π-мезона действительно близка к скорости света.

Этот факт можно представить иначе для π-мезона, движущегося со скоростью, близкой к о, земные длины оказываются сильно сжатыми в направлении относительного движения π-мезона и Земли в соответствии с формулой (36.1). Другими словами, если брать в расчет собственное время жизни π-мезона Т 0 , то и земные расстояния надо измерять в системе отсчета , связанной с этим π-мезоном.

Этот пример наглядно показывает, что само по себе понятие «измерение» не означает ничего абсолютного и числа, обозначающие расстояние или время, не имеют абсолютного значения и имеют смысл только в определенной системе отсчета.

12.3. Релятивистские эффекты

12.3.1. Изменение массы, длины, интервала времени

Из преобразований Лоренца следует ряд специфических эффектов - таких, как сокращение длины, изменение промежутков времени, увеличение массы и т.п. при движении со скоростями, близкими к скорости света.

Релятивистское увеличение массы: масса частицы в движущейся системе отсчета всегда оказывается больше массы той же частицы в системе отсчета, относительно которой частица покоится:

где m 0 - масса частицы в той системе отсчета, относительно которой частица покоится; m - масса частицы в той системе отсчета, относительно которой частица движется с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Релятивистское сокращение длины: продольный размер предмета в движущейся системе отсчета всегда оказывается меньше продольного размера этого же предмета в той системе отсчета, относительно которой предмет покоится:

где l 0 - продольный (вдоль направления скорости движения) размер предмета в той системе отсчета, в которой предмет покоится; l - продольный размер предмета в той системе отсчета, относительно которой предмет движется с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Следует отметить, что поперечный размер (по отношению к направлению движения) предмета не изменяется.

Релятивистское увеличение промежутка времени: интервал времени между событиями в движущейся системе отсчета всегда оказывается больше этого же интервала в покоящейся системе отсчета:

где τ 0 - интервал времени, который проходит по часам в той системе отсчета, относительно которой часы покоятся; τ - интервал времени, который проходит по часам в той системе отсчета, относительно которой часы движутся с релятивистской скоростью v ; c - скорость света в вакууме, c ≈ 3,0 ⋅ 10 8 м/с.

Собственная система отсчета - система отсчета, относительно которой частица, предмет или часы покоятся, т.е. собственная система отсчета - система отсчета, связанная с частицей, предметом или часами.

При решении задач следует правильно выбирать систему отсчета :

1. Пусть частица движется с релятивистской скоростью, а наблюдатель находится на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с частицей, частица покоится; следовательно, масса частицы в собственной системе отсчета равна m 0 , а в системе отсчета наблюдателя - m , так как относительно наблюдателя частица имеет релятивистскую скорость v (поскольку m > m 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, масса частицы увеличивается ).

2. Пусть частица движется с релятивистской скоростью, а наблюдатель находится на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с частицей, частица покоится; следовательно, время жизни частицы в собственной системе отсчета равно τ 0 , а в системе отсчета наблюдателя - τ, так как относительно наблюдателя частица имеет релятивистскую скорость v (поскольку τ > τ 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, время жизни частицы увеличивается ).

3. Пусть предмет находится в ракете, движущейся с релятивистской скоростью, а наблюдатель - на Земле, т.е. покоится. В системе отсчета, связанной с ракетой, предмет покоится; следовательно, размер предмета в собственной системе отсчета равен l 0 , а в системе отсчета наблюдателя - l , так как относительно наблюдателя предмет имеет релятивистскую скорость v (поскольку l < l 0 , то относительно наблюдателя, находящегося на Земле, размер предмета сокращается ).

Пример 3. Некоторая линейка находится в ракете и расположена под углом 60° к выбранной координатной оси. Ракета начинает удаляться от Земли с релятивистской скоростью, равной 0,60c (c - скорость света) в направлении указанной координатной оси. Найти угол поворота линейки относительно направления движения ракеты в системе отсчета, связанной Землей.

Решение . Линейка покоится относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой. На рис. а изображены: система координат, связанная с ракетой; линейка (ее продольный l ||0 и поперечный l ⊥0 размеры); направление скорости ракеты.

Линейка в собственной системе отсчета имеет следующие размеры:

• продольный (вдоль направления движения) -

l ||0 = l 0  cos 60°;

• поперечный (в направлении, перпендикулярном движению):

l ⊥0 = l 0  sin 60°,

где l 0 - размер линейки в системе отсчета, связанной с ракетой.

В системе отсчета, связанной с Землей, линейка движется вместе с ракетой. На рис. б изображены: система координат, связанная с Землей; линейка (ее продольный l || и поперечный l ⊥ размеры); угол β, который образует линейка с направлением движения ракеты в системе отсчета, связанной с Землей.

Линейка в указанной системе отсчета имеет следующие размеры:

• продольный -

l | | = l | | 0 1 − v 2 c 2 ;

• поперечный -

l ⊥ = l ⊥0 ,

где v - модуль скорости ракеты, v = 0,6 с; c - скорость света в вакууме.

Продольный размер линейки уменьшается, а поперечный остается неизменным.

Угол, который составляет линейка с координатной осью Ox ′, определяется формулой

tg β = l ⊥ l | | = l | | 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 .

Расчет дает значение угла β:

β = arctg(2,165) = 65°.

Угол поворота линейки относительно направления движения ракеты в системе отсчета, связанной с Землей, составляет

γ = β − α = 65° − 60° = 5°.

Пример 4. Из материала, имеющего в земных условиях плотность 7,80 г/см 3 , изготовлен стержень и помещен в ракету. Ракета движется со скоростью 0,70c (c - скорость света), а стержень расположен в ракете вдоль направления ее движения. Найти увеличение плотности материала стержня по расчетам земного наблюдателя.

Решение . Стержень покоится относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой. На рис. а изображены: система координат, связанная с ракетой; стержень (его длина l 0 и площадь поперечного сечения S ); направление скорости ракеты.

Стержень в указанной системе отсчета имеет массу m 0 и плотность

ρ 0 = m 0 V 0 = m 0 l 0 S ,

где V 0 - объем стержня в собственной системе отсчета, V 0 = l 0 S .

В системе отсчета, связанной с Землей, стержень движется вместе с ракетой. На рис. б изображены: система координат, связанная с Землей; стержень (его длина l и площадь поперечного сечения S ).

Стержень в указанной системе отсчета имеет массу m и плотность

ρ = m V = m l S ,

где V - объем стержня в системе отсчета, связанной с Землей, V = lS .

Площадь поперечного сечения стержня в обеих системах отсчета одинакова.

Отношение плотностей

ρ ρ 0 = m l 0 S m 0 l S = m l 0 m 0 l

дает выражение для плотности стержня в системе отсчета, связанной с Землей:

ρ = ρ 0 m l 0 m 0 l .

Продольный размер стержня для земного наблюдателя уменьшается:

l = l 0 1 − v 2 c 2 ,

а масса стержня увеличивается:

m = m 0 1 − v 2 c 2 ,

где v - скорость ракеты, v = 0,70c ; c - скорость света в вакууме.

Подстановка m , l и v в выражение для плотности дает формулу

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 .

Искомое изменение плотности:

Δ ρ = ρ − ρ 0 = ρ 0 (1 0,51 − 1) = 49 51 ρ 0 .

Вычислим:

Δ ρ = 49 ⋅ 7,8 ⋅ 10 3 51 = 7,5 ⋅ 10 3 кг/м 3 = 7,5 г/см 3 .

Плотность материала, из которого изготовлен стержень, относительно земного наблюдателя увеличивается на 7,5 г/см 3 .

Пример 5. Часы помещены в ракету, удаляющуюся от Земли с релятивистской скоростью 0,80c (c - скорость света). Найти разницу показаний часов на Земле и в ракете, если по ракетным часам проходит 10,0 сут.

Решение . Часы покоятся относительно ракеты, поэтому собственную систему отсчета целесообразно связать с ракетой.

По часам, расположенным в собственной системе отсчета (ракете), проходит промежуток времени τ 0 = 10 сут.

В системе отсчета, связанной с Землей, проходит промежуток времени, который определяется формулой

τ = τ 0 1 − v 2 c 2 ,

где v - скорость ракеты, v = 0,80c ; c - скорость света в вакууме.

Искомая разница в показаниях часов определяется разностью

Δ τ = τ − τ 0 = τ 0 (1 1 − v 2 c 2 − 1)

и составляет

Δ τ = 10 ⋅ 24 ⋅ (1 1 − (0,8 c) 2 c 2 − 1) = 10 ⋅ 24 ⋅ 0,4 0,6 = 160 ч.

На Земле пройдет на 160 ч больше, чем в ракете.