Деление времени на годы, месяцы и дни возникло, как мы убедились из астрономических наблюдений. Однако дальнейшее деление времени на часы, минуты и секунды, напротив, совершенно произвольно, да к тому же и не очень практично, поскольку не соответствует нашей десятичной системе измерения. Если для нас не представляет никакого труда переводить рубли в копейки, то для перевода дней в часы и минуты требуется уже определенная математическая работа. Как известно, в сутках 2 раза по 12, т.е. всего 24 часа, в часе 60 минут, в минуте 60 секунд. В основу такого счета были положены священные для жителей древнего Вавилона числа 12 и 60, их сейчас используют для деления циферблата часов. Но если для вавилонян такое деление суток на часы было уже привычным, то понятие минута и секунда были введены в обиход позднее, уже в новое время.
Сутки - отрезок времени между двумя моментами самого высокого положения Солнца на небе. Когда Солнце занимает самую высокую точку в южной части небосвода, мы говорим: «Истинное местное время 12 часов». Земля вращается вокруг оси равномерно. Суточное движение Солнца по небосводу тоже выглядело бы равномерным, если бы не годичное обращение Земли по орбите вокруг Солнца. Это движение Земли неравномерное, да и ось орбиты не совпадает по направлению с осью Земли. В результате истинные солнечные сутки различаются по продолжительности, а это неудобно. Астрономы придумали мнимое «среднее Солнце», которое равномерно движется по небу и несколько раз в году его положение на небе совпадает с истинным Солнцем, а в остальные дни его можно рассчитать. Когда выдуманное Солнце стоит над южной точкой, это соответствует 12 часам среднего местного времени. Разность между средним и истинным местным временем - уравнение времени. Его значение меняется в течение года и составляет от -14,3 до +16,3 минуты.
Если в Санкт-Петербурге Солнце стоит в самой верхней точке, то в Москве оно уже прошло ее, а в Калининграде оно дойдет до этой точки только спустя несколько минут. Часы, показывающие среднее местное время. Чтобы во всех странах Средней Европы иметь одно и то же время, договорились, что среднее местное время во всей Средней Европе будет ориентироваться на время, которое показывает часы на 15-м градусе восточной долготы. Это время называют среднеевропейским временем. Есть еще западноевропейское время - мировое время, соответствующее среднему местному времени для 0 градусов долготы. Если среднеевропейское время составляет 12 часов, то мировое время на этот момент - 11 часов. Поскольку Солнце кажется нам движущимся с востока на запад, то в Берлине оно занимает высшую точку на небе раньше, чем в Лондоне, который лежит западнее Берлина. Всего есть 24 часовых пояса, которые не всегда точно соответствуют долготе, приспосабливаясь к государственным границам. В больших странах имеется несколько часовых поясов: в США - 6, а в России - целых 11! По Тихому океану пролегает линия перемены даты. Если ее пересечь в среду, перемещаясь с запада на восток, то попадешь во вторник, поскольку по другую сторону от этой линии среда еще не началась.
С конца марта до конца сентября к среднеевропейскому времени добавляют еще 1 час. В этом случае получают среднеевропейское летнее время. Его ввели для экономии энергии. Вечера в это время года долго остаются светлыми, свет можно включать позднее. Летнее время очень популярно у туристов, садоводов, людей, занимающихся спортом. С другой стороны, переставлять стрелки часов два раза в год не каждому нравится, да и для налогоплательщиков накладно. Утверждают, что летнее время приносит экологическую пользу, но это спорный момент, ведь чем дольше длится день, тем больше люди пользуются машинами, загрязняющими среду обитания выхлопными газами. Летнее время вводится во многих странах. В США, например, часы переводятся на зимнее время только в октябре, что очень неудобно для путешественников, прилетающих из Европы, где стрелки часов переводят в конце сентября.
Двадцатичетырехчасовой солнечный день длится несколько долше, чем время, за которое Земля успевает повернуться вокруг своей оси. Чтобы понять это, представим себе, что яркая звезда и Солнце оказались бы одновременно точно на юге. Вращение Земли завершается, когда звезда снова оказывается на юге. А Солнце за это время лишь немного продвинулось по небу. Другими словами, Земля должна еще немного повернуться, пока Солнце не окажется точно на юге. Время между двумя точками самого высокого стояния звезды на юге называют звездными сутками, а немного более длинный промежуток времени между двумя максимальными точками стояния Солнца - солнечными сутками. Средние солнечные сутки, отнесенные к придуманному среднему солнцу, на 3 мин. 56,55 сек. длиннее звездных суток. Наше время соизмеряется с Солнцем, которое задает ритм нашей жизни как дневное светило. Однако, для астрономов не менее важно звездное время. Когда так называемая точка весеннего равноденствия находится на юге или на меридиане, звездное время составляет 0 часов. Это та точка на небе, в которой Солнце находится в начале весны. Звездные сутки равняются 0,99727 солнечных суток, средние солнечные сутки составляют 1,00274 звездных суток, т.е. они несколько длиннее, чем период вращения Земли вокруг своей оси.
Земная ось не всегда сохраняет свое направление. За 26 тыс. Лет она делает колебательные движения - прецессию. Земля представляет собой как бы гигантский волчок. Солнце и Луна пытаются выпрямить этот косо установленный волчок, а земля считает это вмешательством в свои внутренние дела и реагирует на это колебательными движениями. За 26 000 лет, составляющих период прецессии ось Земли, двигаясь по конусу, занимает различные направления. Поэтому Полярная звезда не всегда выполняет свою роль указателя севера, а в Европе в прошлом можно было видеть звезды, которые теперь находятся ниже линии горизонта, например Южный Крест. Еще более фантастичным оказывается тот факт, что наша солнечная система вращается вместе с Галактикой - системой Млечного Пути. Так же как Луна вращается вокруг Земли, а Земля - вокруг Солнца, наша солнечная система вращается вокруг центра галактики, на что уходит 220 млн. лет. Это самый продолжительный, с точностью установленный временной период. Кстати, наше Солнце такое старое, что оно проделало этот путь уже раз двадцать.
Время и движение, машина времени.
В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы и для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и т. п.
Время: В более строгом определении время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах с физической точки зрения бессмысленно.
Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Течение абсолютного времени изменяться не может. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая постигаемая чувствами внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как- то: час, день, месяц, год.
Важная особенность времени выражена в постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Хотя этот постулат кажется естественным и очевидным, его истинность относительна, так как его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных, но реальных часов.
Пространство: Первое представление о пространстве возникло из очевидного существования в природе и в первую очередь в микромире твердых физических тел, занимающих определенный объем. Из такого представления вытекало определение: пространство выражает порядок сосуществования физических тел. По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым, существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сферой, где разыгрываются физические процессы. Свойства такого пространства определяются Евклидовой геометрией. Такое представление о пространстве и до сих пор лежит в основе многих экспериментов, позволивших сделать крупные открытия.
Основные понятия классической механики: инерция, масса, сила. Законы Ньютона
В 1667 г. Ньютон сформулировал три закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются (как и большинство физических законов) обобщением результатов огромного человеческого опыта.
Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.
Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью, или инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции. Для количественной формулировки второго закона динамики вводятся понятия ускорения а, массы тела т и силы F. Ускорением характеризуется быстрота изменения скорости движения тела. Масса тела -- физическая величина - одна из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (тяжелая или гравитационная масса) свойства. Сила -- это векторная величина, мер механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.
Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела): а=F/m
Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета. Взаимодействие между материальными точками (телами) определяется Третьим законом Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:
F12=-F21
где F12 -- сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй; F21-- сила, действующая на вторую материальную точку со стороны первой. Эти силы приложены к разным материальным точкам (телам), всегда действуют парами и являются силами одной природы.
Страницы: 1, 2, 3, 4
