Точные единицы времени

Итак, в предыдущем посте мы рассмотрели историю восприятия времени, на какие явления окружающего мира могли опираться древние люди, чтобы отследить ход времени.
А сегодня рассмотрим уже строгие определение единиц времени из физики.

Начнем с суток. Если говорить просто - это день и ночь, это время от восхода до восхода, или от заката до заката. Но это неточное определение, а чтобы использовать понятия в задачах и расчетах физики, нам нужно точное определение.

Попробуем точнее - сутки - это время, которое проходит между двумя прохождениями солнца через одну точку на небосводе, при условии неподвижного наблюдателя и ориентира.
То есть выбираем место, откуда будем смотреть - например сидя, прислонившись спиной к определенному дереву. Смотрим прямо перед собой и засекаем время, когда солнце проходит между двумя ветками другого дерева. И потом, на следующий день, сидя на том же месте и смотря туда же, останавливаем секундомер в тот момент, когда солнце пройдет именно через эту точку.
Так уже получится достаточно точно, чтобы это время можно было использовать в бытовых расчетах.

Положение солнца относительно неподвижного дерева - хороший ориентир для отсчета времени суток

Однако, если говорить еще точнее, то мы заметим, что в течение года положение солнца на небосводе в одно и то же время (например в 14 часов) немного смещается. Это заметно, если делать фотографию с неподвижного фотоаппарата каждый день в одно время. Так происходит из-за вращения Земли вокруг Солнца.

Смещение положения солнца на небе в одно и то же время в течение года

Ладно, тогда попробуем смотреть положение солнца относительно звезд. Звезды-то тоже смещаются в течение года. Правда звезд днем не видно из-за блеска солнца. Но даже, если бы было видно, то оказалось бы, что такие "звездные сутки" равны 24 часа 56 минут 4 секунды, то есть почти на 4 минуты меньше реальных суток.

Так происходит потому, что Земля вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и вокруг Солнца (против часовой стрелки, если смотреть сверху, с севера). И в результате получается, что за год число оборотов Земли относительно Солнца ровно на 1 меньше, чем оборотов относительно неподвижных звезд.
Также, есть колебания из-за эллиптичности орбиты Земли.

Вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси

Чтобы все это не учитывать, возьмем средние солнечные сутки - это такие сутки, когда солнце изо дня в день проходило по небесному экватору. То есть всходило бы ровно на востоке, проходило бы ровно над головой, в зените (чтобы тень исчезла) и заходило бы ровно на западе.
Кстати, через этот небесный экватор солнце пройдет в момент весеннего равноденствия, который будет скоро (20 марта).
И вот при таком движении идеальном движении солнца, каждый день, в течении года, длина суток получилось бы равной ровно 24 часа (или 86 400 секунд).

И именно такую длительность суток применяют современные люди в в расчетах, договоренностях, сделках и так далее.
А в задачах, и физических расчетах, мы будем опираться на более точно определенную единицу времени - секунду. Про которую мы расскажем в следующем посте.