การจัดเก็บและการส่งผ่านดาราศาสตร์เวลาที่แน่นอน การกำหนดเวลาที่แน่นอน นาฬิกาดาราศาสตร์พร้อมเครื่องกำเนิดควอนตัม

ที่หอดูดาวมีเครื่องมือที่ช่วยกำหนดเวลาด้วยวิธีที่แม่นยำที่สุด - ทำหน้าที่ตรวจสอบนาฬิกา เวลาถูกกำหนดโดยตำแหน่งที่ผู้ทรงคุณวุฒิเหนือขอบฟ้าครอบครอง เพื่อให้นาฬิกาหอดูดาวเดินได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ระหว่างช่วงเย็น เมื่อได้รับการตรวจสอบจากตำแหน่งของดวงดาว นาฬิกาจึงถูกวางไว้ในห้องใต้ดินลึก ห้องใต้ดินดังกล่าวรักษาอุณหภูมิให้คงที่ตลอดทั้งปี สิ่งนี้สำคัญมากเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อนาฬิกา

ในการส่งสัญญาณเวลาที่แม่นยำผ่านวิทยุ หอดูดาวมีนาฬิกาที่ซับซ้อนพิเศษ อุปกรณ์ไฟฟ้าและวิทยุ สัญญาณเวลาที่แน่นอนที่ส่งจากมอสโกเป็นหนึ่งในสัญญาณที่แม่นยำที่สุดในโลก การกำหนดเวลาที่แน่นอนด้วยดวงดาว การจัดเก็บเวลาโดยใช้นาฬิกาที่แม่นยำ และส่งผ่านวิทยุ ทั้งหมดนี้ถือเป็นบริการเวลา

นักดาราศาสตร์ทำงานที่ไหน

นักดาราศาสตร์ดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์ที่หอดูดาวและสถาบันทางดาราศาสตร์

หลังส่วนใหญ่จะมีส่วนร่วมในการวิจัยเชิงทฤษฎี

หลังจากการปฏิวัติสังคมนิยมครั้งใหญ่ในเดือนตุลาคมในประเทศของเรา สถาบันดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีในเลนินกราด สถาบันดาราศาสตร์ที่ตั้งชื่อตาม P.K. Sternberg ในมอสโก หอดูดาวดาราศาสตร์ในอาร์เมเนีย จอร์เจีย และสถาบันทางดาราศาสตร์อื่นๆ อีกหลายแห่ง

นักดาราศาสตร์ได้รับการฝึกอบรมและฝึกอบรมจากมหาวิทยาลัยในแผนกกลศาสตร์และคณิตศาสตร์ หรือฟิสิกส์และคณิตศาสตร์

หอดูดาวหลักในประเทศของเราคือ Pulkovo มันถูกสร้างขึ้นในปี 1839 ใกล้เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กภายใต้การนำของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ในหลายประเทศมันถูกเรียกอย่างถูกต้องว่าเป็นเมืองหลวงทางดาราศาสตร์ของโลก

หอดูดาว Simeiz ในแหลมไครเมียได้รับการบูรณะใหม่ทั้งหมดหลังมหาสงครามแห่งความรักชาติและไม่ไกลจากนั้นหอดูดาวแห่งใหม่ได้ถูกสร้างขึ้นในหมู่บ้าน Partizanskoye ใกล้ Bakhchisarai ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงที่ใหญ่ที่สุดในสหภาพโซเวียตพร้อมกระจกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ¼ ม. ขณะนี้มีการติดตั้งแผ่นสะท้อนแสงพร้อมกระจกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.6 ม. ซึ่งใหญ่เป็นอันดับสามของโลก ขณะนี้หอดูดาวทั้งสองแห่งได้รวมตัวกันเป็นสถาบันเดียว - หอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์ไครเมียของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต มีหอดูดาวทางดาราศาสตร์ในคาซาน ทาชเคนต์ เคียฟ คาร์คอฟ และสถานที่อื่นๆ

ที่หอดูดาวทุกแห่งเราดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์ตามแผนที่ตกลงกันไว้ ความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์ในประเทศของเราช่วยให้คนทำงานหลายระดับพัฒนาความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องเกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา

หอดูดาวดาราศาสตร์หลายแห่งมีอยู่ในประเทศอื่น ในจำนวนนี้สิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดคือสิ่งที่เก่าแก่ที่สุดที่มีอยู่ - ปารีสและกรีนิชจากเส้นเมริเดียนที่คำนวณลองจิจูดทางภูมิศาสตร์บนโลก (หอดูดาวนี้เพิ่งย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ซึ่งอยู่ห่างจากลอนดอนซึ่งมีการรบกวนมากมาย เพื่อชมท้องฟ้ายามค่ำคืน) กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้รับการติดตั้งในแคลิฟอร์เนียที่หอดูดาว Mount Palomar, Mount Wilson และ Lick หลังสุดท้ายถูกสร้างขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 และสองหลังแรก - แล้วในศตวรรษที่ 20

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.

เมื่อได้รับช่วงเวลาในเวลา เฉพาะงานแรกของบริการเวลาเท่านั้นที่จะได้รับการแก้ไข ภารกิจต่อไปคือเก็บเวลาที่แน่นอนในช่วงเวลาระหว่างการพิจารณาทางดาราศาสตร์ ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของนาฬิกาดาราศาสตร์

เพื่อให้ได้ความแม่นยำสูงในการรักษาเวลา ในการผลิตนาฬิกาดาราศาสตร์ แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดทั้งหมดจะถูกนำมาพิจารณาและกำจัดออกทุกครั้งที่เป็นไปได้ และสร้างเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำงานของนาฬิกาเหล่านั้น

ส่วนที่สำคัญที่สุดของนาฬิกาคือลูกตุ้ม สปริงและล้อทำหน้าที่เป็นกลไกการส่งกำลัง ลูกศรทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ และลูกตุ้มใช้วัดเวลา ดังนั้นในนาฬิกาดาราศาสตร์พวกเขาจึงพยายามสร้างเงื่อนไขที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการทำงานของมัน: ทำให้อุณหภูมิห้องคงที่, กำจัดแรงกระแทก, ลดแรงต้านของอากาศ และสุดท้ายคือทำให้ภาระทางกลน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำสูง นาฬิกาดาราศาสตร์จึงถูกวางไว้ในห้องใต้ดินลึก เพื่อป้องกันแรงกระแทก เพื่อลดแรงต้านของอากาศและกำจัดอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศ ลูกตุ้มนาฬิกาจะถูกวางไว้ในตัวเรือนซึ่งความดันอากาศจะลดลงเล็กน้อย (รูปที่ 20)

นาฬิกาดาราศาสตร์ที่มีลูกตุ้มสองตัว (นาฬิกาแบบสั้น) มีความแม่นยำสูงมาก โดยหนึ่งในนั้น - ไม่ใช่อิสระหรือ "ทาส" - ​​เชื่อมต่อกับกลไกการส่งและบ่งชี้และถูกควบคุมโดยอีกอันหนึ่ง - ลูกตุ้มอิสระ ไม่ได้เชื่อมต่อกับล้อหรือสปริงใดๆ ( รูปที่ 21)

ลูกตุ้มอิสระถูกวางไว้ในห้องใต้ดินลึกในกล่องโลหะ กรณีนี้จะสร้างแรงกดดันลดลง การเชื่อมต่อระหว่างลูกตุ้มอิสระกับลูกตุ้มที่ไม่อิสระนั้นดำเนินการผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กสองตัวซึ่งอยู่ใกล้กับที่มันแกว่ง ลูกตุ้มอิสระควบคุมลูกตุ้ม "ทาส" ทำให้มันแกว่งตามเวลาด้วยตัวมันเอง

เป็นไปได้ที่จะบรรลุข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการอ่านนาฬิกา แต่ไม่สามารถกำจัดได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หากนาฬิกาทำงานไม่ถูกต้อง แต่เป็นที่ทราบล่วงหน้าว่านาฬิกากำลังเร่งรีบหรือช้ากว่าจำนวนวินาทีต่อวัน การคำนวณเวลาที่แน่นอนโดยใช้นาฬิกาที่ไม่ถูกต้องดังกล่าวก็ไม่ใช่เรื่องยาก ในการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะรู้ว่านาฬิกาเร็วแค่ไหน เช่น เร็วหรือช้ากว่ากี่วินาทีต่อวัน ตลอดระยะเวลาหลายเดือนและหลายปี ตารางแก้ไขจะถูกรวบรวมสำหรับนาฬิกาดาราศาสตร์ที่กำหนด เข็มนาฬิกาดาราศาสตร์แทบไม่เคยแสดงเวลาได้อย่างแม่นยำ แต่ด้วยความช่วยเหลือของตารางการแก้ไข จึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะได้รับการประทับเวลาด้วยความแม่นยำหนึ่งในพันของวินาที

น่าเสียดายที่อัตรานาฬิกาไม่คงที่ เมื่อสภาวะภายนอกเปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิห้องและความดันอากาศ เนื่องจากความไม่ถูกต้องในการผลิตชิ้นส่วนและการทำงานของแต่ละชิ้นส่วน นาฬิกาเรือนเดียวกันสามารถเปลี่ยนทิศทางเมื่อเวลาผ่านไป การเปลี่ยนแปลงหรือการแปรผันในการทำงานของนาฬิกาเป็นตัวบ่งชี้หลักในคุณภาพการทำงาน ยิ่งการเปลี่ยนแปลงของอัตรานาฬิกาน้อยลง นาฬิกาก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

ดังนั้น นาฬิกาดาราศาสตร์ที่ดีอาจเร็วและช้าเกินไป อาจเดินไปข้างหน้าหรือล่าช้าแม้แต่สิบวินาทีต่อวัน แต่ด้วยความช่วยเหลือนี้ นาฬิกาจึงสามารถรักษาเวลาได้อย่างน่าเชื่อถือและได้รับการอ่านที่แม่นยำพอสมควร หากเป็นเพียงลักษณะของพฤติกรรมเท่านั้น คงที่ กล่าวคือ ความแปรผันในแต่ละวันของหลักสูตรมีน้อย

ในนาฬิกาดาราศาสตร์ลูกตุ้มของ Short อัตราการเปลี่ยนแปลงรายวันคือ 0.001-0.003 วินาที เป็นเวลานานแล้วที่ความแม่นยำสูงดังกล่าวยังคงไม่มีใครเทียบได้ ในช่วงทศวรรษที่ 50 วิศวกร F. M. Fedchenko ได้ปรับปรุงระบบกันสะเทือนของลูกตุ้มและปรับปรุงการชดเชยความร้อน สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถออกแบบนาฬิกาที่อัตราการเปลี่ยนแปลงรายวันลดลงเหลือ 0.0002-0.0003 วินาที

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การออกแบบนาฬิกาดาราศาสตร์ไม่ได้คำนึงถึงช่างกล แต่โดยช่างไฟฟ้าและวิศวกรวิทยุ พวกเขาสร้างนาฬิกาที่ใช้การสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นของคริสตัลควอตซ์แทนการสั่นของลูกตุ้มเพื่อรักษาเวลา

แผ่นที่ตัดอย่างเหมาะสมจากคริสตัลควอตซ์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ หากแผ่นดังกล่าวเรียกว่าเพียโซควอตซ์ถูกบีบอัดหรือโค้งงอ ประจุไฟฟ้าที่มีสัญญาณต่างกันจะปรากฏบนพื้นผิวด้านตรงข้าม หากมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าสลับไปที่พื้นผิวด้านตรงข้ามของแผ่นเพียโซควอตซ์ เพียโซควอตซ์จะแกว่ง ยิ่งการหน่วงของอุปกรณ์สั่นยิ่งต่ำ ความถี่การสั่นก็จะยิ่งคงที่มากขึ้นเท่านั้น เพียโซควอตซ์มีคุณสมบัติที่ดีเป็นพิเศษในเรื่องนี้ เนื่องจากการหน่วงการสั่นสะเทือนมีน้อยมาก สิ่งนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมวิทยุเพื่อรักษาความถี่คงที่ของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ คุณสมบัติเดียวกันของเพียโซควอตซ์ - ความคงตัวของความถี่การสั่นสูง - ทำให้สามารถสร้างนาฬิกาควอทซ์ทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำมากได้

นาฬิการะบบควอทซ์ (รูปที่ 22) ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์วิทยุที่เสถียรโดยเพียโซอิเล็กทริกควอตซ์ การแบ่งความถี่แบบลดหลั่น มอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัส และหน้าปัดพร้อมลูกศรชี้

เครื่องกำเนิดวิทยุผลิตกระแสสลับความถี่สูง และเพียโซอิเล็กทริกควอตซ์จะรักษาความถี่ของการสั่นให้คงที่ด้วยความแม่นยำสูง ในการแบ่งความถี่แบบลดหลั่น ความถี่ของกระแสสลับจะลดลงจากหลายแสนครั้งเป็นหลายร้อยการสั่นสะเทือนต่อวินาที มอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสที่ทำงานบนกระแสสลับความถี่ต่ำจะหมุนลูกศรชี้ ปิดรีเลย์ที่จ่ายสัญญาณเวลา ฯลฯ

ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสสลับที่ขับเคลื่อนด้วย ดังนั้น ในนาฬิกาควอทซ์ ความเร็วการหมุนของเข็มชี้จะถูกกำหนดโดยความถี่การสั่นของเพียโซควอตซ์ในที่สุด ความถี่การสั่นของแผ่นควอตซ์มีความสม่ำเสมอสูง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอและการอ่านค่านาฬิกาดาราศาสตร์ของควอตซ์มีความแม่นยำสูง

ในปัจจุบัน นาฬิกาควอทซ์ประเภทและวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้รับการผลิตขึ้นโดยมีอัตราการเปลี่ยนแปลงในแต่ละวันไม่เกินหนึ่งในร้อยหรือหนึ่งในพันของวินาที

นาฬิกาควอทซ์รุ่นแรกๆ มีขนาดค่อนข้างใหญ่ ท้ายที่สุดแล้ว ความถี่ตามธรรมชาติของการแกว่งของแผ่นควอตซ์ค่อนข้างสูง และในการนับวินาทีและนาที จำเป็นต้องลดความถี่ลงโดยใช้ชุดการแบ่งความถี่แบบลดหลั่น ในขณะเดียวกันอุปกรณ์วิทยุแบบหลอดที่ใช้สำหรับสิ่งนี้ก็ใช้พื้นที่มาก ในทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีวิทยุเซมิคอนดักเตอร์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว และอุปกรณ์วิทยุขนาดเล็กและขนาดเล็กได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของมัน ทำให้สามารถสร้างนาฬิกาควอทซ์แบบพกพาขนาดเล็กสำหรับการนำทางทางทะเลและทางอากาศ รวมถึงงานสำรวจต่างๆ ควอตซ์โครโนมิเตอร์แบบพกพาเหล่านี้มีขนาดและน้ำหนักไม่ใหญ่ไปกว่าโครโนมิเตอร์แบบกลไกทั่วไป

อย่างไรก็ตาม หากกลไกโครโนมิเตอร์ทางทะเลประเภทที่สองมีอัตราความผิดพลาดรายวันไม่เกิน ±0.4 วินาที และระดับเฟิร์สคลาส - ไม่เกิน ±0.2 วินาที แสดงว่านาฬิกาโครโนมิเตอร์แบบพกพาแบบควอตซ์สมัยใหม่จะมีอัตราความไม่แน่นอนรายวันอยู่ที่ ±0.1 ; ±0.01 และแม้แต่ ±0.001 วินาที

ตัวอย่างเช่น โครโนโตมที่ผลิตในสวิตเซอร์แลนด์มีขนาด 245X137X100 มม. และความไม่แน่นอนของการเคลื่อนไหวต่อวันไม่เกิน ±0.02 วินาที ควอตซ์โครโนมิเตอร์แบบอยู่กับที่ "Izotom" มีความไม่แน่นอนในระยะยาวที่ไม่เกิน 10 -8 กล่าวคือ ข้อผิดพลาดการเปลี่ยนแปลงรายวันคือประมาณ ±0.001 วินาที

อย่างไรก็ตาม นาฬิกาควอทซ์ไม่ได้มีข้อเสียร้ายแรงแต่อย่างใด ซึ่งมีความจำเป็นต่อการวัดทางดาราศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูง ข้อเสียเปรียบหลักของนาฬิกาดาราศาสตร์แบบควอตซ์คือการขึ้นอยู่กับความถี่การสั่นของควอตซ์กับอุณหภูมิโดยรอบและ "การเสื่อมสภาพของควอตซ์" กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงความถี่ของการสั่นเมื่อเวลาผ่านไป ข้อเสียเปรียบประการแรกได้รับการแก้ไขโดยการปรับอุณหภูมิส่วนต่างๆ ของนาฬิกาที่มีแผ่นควอทซ์อยู่อย่างระมัดระวัง การเสื่อมสภาพของควอตซ์ซึ่งทำให้นาฬิกาเคลื่อนไปอย่างช้าๆ ยังไม่หมดสิ้นไป

"นาฬิกาโมเลกุล"

เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างอุปกรณ์สำหรับวัดช่วงเวลาที่มีความแม่นยำสูงกว่านาฬิกาดาราศาสตร์ลูกตุ้มและควอตซ์?

ในการค้นหาวิธีการที่เหมาะสมสำหรับสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงหันไปหาระบบที่เกิดการสั่นสะเทือนของโมเลกุล แน่นอนว่าตัวเลือกนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญและเป็นเขาเองที่เป็นผู้กำหนดความสำเร็จเพิ่มเติมไว้ล่วงหน้า “นาฬิกาโมเลกุล” ในตอนแรกทำให้สามารถเพิ่มความแม่นยำในการวัดเวลาได้เป็นพันหรือเป็นแสนครั้ง อย่างไรก็ตามเส้นทางจากโมเลกุลไปจนถึงตัวบ่งชี้เวลานั้นซับซ้อนและยากมาก

เหตุใดจึงไม่สามารถปรับปรุงความแม่นยำของนาฬิกาดาราศาสตร์ลูกตุ้มและควอตซ์ได้ โมเลกุลดีกว่าลูกตุ้มและแผ่นควอทซ์ในการจับเวลาอย่างไร หลักการทำงานและโครงสร้างของนาฬิกาโมเลกุลคืออะไร?

ขอให้เราระลึกว่านาฬิกาใดๆ ประกอบด้วยบล็อกที่มีการสั่นเป็นระยะ กลไกการนับสำหรับการนับจำนวน และอุปกรณ์ที่เก็บพลังงานที่จำเป็นในการรักษาไว้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วการอ่านค่านาฬิกามีความแม่นยำ ขึ้นอยู่กับความเสถียรขององค์ประกอบนั้นซึ่งใช้วัดเวลา

เพื่อเพิ่มความแม่นยำของนาฬิกาดาราศาสตร์ลูกตุ้มลูกตุ้มทำจากโลหะผสมพิเศษที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนขั้นต่ำวางในเทอร์โมสตัทแขวนในลักษณะพิเศษซึ่งอยู่ในภาชนะที่สูบลมออก ฯลฯ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามาตรการทั้งหมดนี้ทำให้สามารถลดความแปรผันในการเคลื่อนที่ของนาฬิกาลูกตุ้มทางดาราศาสตร์ได้มากถึงหนึ่งในพันของวินาทีต่อวัน อย่างไรก็ตาม การสึกหรออย่างค่อยเป็นค่อยไปของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและการเสียดสี การเปลี่ยนแปลงวัสดุโครงสร้างที่ช้าและไม่สามารถย้อนกลับได้ โดยทั่วไปแล้ว การ "เสื่อมสภาพ" ของนาฬิกาดังกล่าวไม่ได้ช่วยให้มีการปรับปรุงความแม่นยำต่อไปได้

ในนาฬิกาควอทซ์ทางดาราศาสตร์ เวลาจะถูกวัดโดยออสซิลเลเตอร์ที่ทำให้เสถียรโดยควอตซ์ และความแม่นยำในการอ่านค่าของนาฬิกาเหล่านี้จะถูกกำหนดโดยความคงที่ของความถี่การสั่นของแผ่นควอทซ์ เมื่อเวลาผ่านไป จะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในแผ่นควอทซ์และหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง ด้วยเหตุนี้ องค์ประกอบหลักของนาฬิกาควอทซ์จึง "ล้าสมัย" ในกรณีนี้ ความถี่การสั่นของแผ่นควอตซ์จะเปลี่ยนไปเล็กน้อย นี่คือสาเหตุของความไม่เสถียรของนาฬิกาดังกล่าวและจำกัดความแม่นยำในการเพิ่มต่อไป

นาฬิกาโมเลกุลได้รับการออกแบบในลักษณะที่การอ่านค่าจะถูกกำหนดโดยความถี่ของการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่โมเลกุลดูดซับและปล่อยออกมาในที่สุด ในขณะเดียวกัน อะตอมและโมเลกุลจะดูดซับและปล่อยพลังงานออกมาเป็นระยะๆ เท่านั้น เฉพาะในบางส่วนเท่านั้นที่เรียกว่าพลังงานควอนต้า ในปัจจุบัน กระบวนการเหล่านี้มีดังต่อไปนี้ เมื่ออะตอมอยู่ในสถานะปกติ (ไม่ตื่นเต้น) อิเล็กตรอนของมันจะครอบครองระดับพลังงานที่ต่ำกว่าและอยู่ในระยะห่างจากนิวเคลียสที่ใกล้ที่สุด หากอะตอมดูดซับพลังงาน เช่น แสง อิเล็กตรอนของพวกมันจะกระโดดไปยังตำแหน่งใหม่และอยู่ห่างจากนิวเคลียสของมันเล็กน้อย

ให้เราแสดงพลังงานของอะตอมที่สอดคล้องกับตำแหน่งต่ำสุดของอิเล็กตรอนด้วย E และพลังงานที่สอดคล้องกับตำแหน่งเพิ่มเติมจากนิวเคลียสด้วย E 2 . เมื่ออะตอมซึ่งปล่อยการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่น แสง) เคลื่อนที่จากสถานะตื่นเต้นด้วยพลังงาน E 2 ไปยังสถานะไม่ตื่นเต้นด้วยพลังงาน E 1 ดังนั้นส่วนที่ปล่อยออกมาของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจะเท่ากับ ε = E 2 -E 1 จะเห็นได้ง่ายว่าความสัมพันธ์ข้างต้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการแสดงออกของกฎการอนุรักษ์พลังงาน

ในขณะเดียวกัน เป็นที่ทราบกันว่าพลังงานของควอนตัมแสงเป็นสัดส่วนกับความถี่ของมัน: ε = hv โดยที่ ε คือพลังงานของการแกว่งของแม่เหล็กไฟฟ้า v คือความถี่ของพวกมัน h = 6.62*10 -27 erg*sec คือค่าคงที่ของพลังค์ จากความสัมพันธ์ทั้งสองนี้ การค้นหาความถี่ v ของแสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมไม่ใช่เรื่องยาก เห็นได้ชัดว่า v = (E 2 - E 1)/h วินาที -1

แต่ละอะตอมในประเภทที่กำหนด (เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจน ฯลฯ) มีระดับพลังงานของตัวเอง ดังนั้นเมื่ออะตอมที่ถูกกระตุ้นแต่ละอะตอมเมื่อเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ต่ำกว่า จะปล่อยการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยชุดความถี่ที่เฉพาะเจาะจงมาก กล่าวคือ ให้ลักษณะการเรืองแสงเพียงอย่างเดียว สถานการณ์จะเหมือนกันทุกประการกับโมเลกุล โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือมีระดับพลังงานเพิ่มเติมจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงที่แตกต่างกันของอนุภาคที่ประกอบกันเป็นอนุภาคและด้วยการเคลื่อนที่ร่วมกัน

ดังนั้นอะตอมและโมเลกุลจึงสามารถดูดซับและปล่อยการสั่นสะเทือนของแม่เหล็กไฟฟ้าได้ในความถี่ที่จำกัดเท่านั้น ความเสถียรที่ระบบนิวเคลียร์ทำได้นั้นสูงมาก มันสูงกว่าความเสถียรของอุปกรณ์ที่มองเห็นด้วยตาเปล่าใดๆ หลายพันล้านเท่า ที่รับรู้หรือแผ่การสั่นสะเทือนบางประเภท เช่น เครื่องสาย ส้อมเสียง ไมโครโฟน ฯลฯ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในอุปกรณ์ที่มองเห็นด้วยตาเปล่า เช่น เครื่องจักร , เครื่องมือวัด ฯลฯ . แรงที่ทำให้เกิดความเสถียรนั้น ในกรณีส่วนใหญ่จะมีมากกว่าแรงภายนอกเพียงสิบหรือหลายร้อยเท่าเท่านั้น ดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไปและเมื่อเงื่อนไขภายนอกเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของอุปกรณ์ดังกล่าวจึงเปลี่ยนไปบ้าง นี่คือสาเหตุที่นักดนตรีต้องจูนไวโอลินและเปียโนบ่อยๆ ในทางตรงกันข้ามในระบบไมโครเช่นอะตอมและโมเลกุลแรงที่แข็งแกร่งดังกล่าวจะกระทำระหว่างอนุภาคที่ประกอบกันเป็นอิทธิพลภายนอกธรรมดาที่มีขนาดน้อยกว่ามาก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงสภาวะภายนอกตามปกติ เช่น อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ จึงไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนภายในระบบไมโครเหล่านี้

ข้อมูลนี้อธิบายถึงความแม่นยำสูงของการวิเคราะห์สเปกตรัม ตลอดจนวิธีการและเครื่องมืออื่นๆ มากมายโดยอิงจากการใช้การสั่นสะเทือนของอะตอมและโมเลกุล นี่คือสิ่งที่ทำให้การใช้ระบบควอนตัมเหล่านี้เป็นองค์ประกอบหลักในนาฬิกาดาราศาสตร์น่าดึงดูดมาก ท้ายที่สุดแล้ว ไมโครซิสเต็มดังกล่าวจะไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเมื่อเวลาผ่านไป กล่าวคือ พวกมันไม่ "อายุ"

เมื่อวิศวกรเริ่มสร้างนาฬิกาโมเลกุล วิธีการสั่นสะเทือนของอะตอมและโมเลกุลที่น่าตื่นเต้นก็เป็นที่รู้จักกันดีอยู่แล้ว หนึ่งในนั้นคือการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงถูกนำไปใช้กับภาชนะที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉพาะ หากความถี่ของการสั่นเหล่านี้สอดคล้องกับพลังงานกระตุ้นของอนุภาคเหล่านี้จะเกิดการดูดกลืนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเรโซแนนซ์ หลังจากเวลาผ่านไประยะหนึ่ง (น้อยกว่าหนึ่งในล้านของวินาที) อนุภาคที่ถูกกระตุ้น (อะตอมและโมเลกุล) จะเปลี่ยนจากสถานะที่ตื่นเต้นไปเป็นสถานะปกติตามธรรมชาติ และในขณะเดียวกันก็ปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมออกมา

ดูเหมือนว่าขั้นตอนต่อไปในการสร้างนาฬิกาควรจะนับจำนวนการแกว่งเหล่านี้ เนื่องจากจำนวนการแกว่งของลูกตุ้มถูกนับในนาฬิกาลูกตุ้ม อย่างไรก็ตาม เส้นทาง "เบื้องหน้า" ที่ตรงไปเช่นนี้กลับกลายเป็นว่ายากเกินไป ความจริงก็คือความถี่ของการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลนั้นสูงมาก ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลแอมโมเนียสำหรับการเปลี่ยนผ่านหลักช่วงใดช่วงหนึ่งจะมีค่าอยู่ที่ 23,870,129,000 คาบต่อวินาที ความถี่ของการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากอะตอมต่างๆ อาจมีลำดับความสำคัญเท่ากันหรือสูงกว่านั้นก็ได้ ไม่มีอุปกรณ์ทางกลใดที่เหมาะสำหรับการนับจำนวนการสั่นความถี่สูงดังกล่าว นอกจากนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปยังไม่เหมาะสมสำหรับสิ่งนี้อีกด้วย

พบทางออกของความยากลำบากนี้ด้วยความช่วยเหลือจากวิธีแก้ปัญหาอันชาญฉลาด ก๊าซแอมโมเนียถูกใส่ไว้ในท่อโลหะยาว (ท่อนำคลื่น) เพื่อความสะดวกในการจัดการ ท่อนี้จะถูกขด การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงถูกส่งไปที่ปลายด้านหนึ่งของหลอดนี้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และที่ปลายอีกด้านหนึ่งมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่วัดความเข้มของมัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอนุญาตให้เปลี่ยนความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตื่นเต้นได้ภายในขีดจำกัดที่กำหนด

สำหรับการเปลี่ยนโมเลกุลแอมโมเนียจากสถานะไม่ตื่นเต้นไปเป็นสถานะตื่นเต้น จำเป็นต้องมีพลังงานที่กำหนดไว้อย่างดี และด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่กำหนดไว้อย่างดี (ε = hv โดยที่ ε คือพลังงานควอนตัม v คือความถี่ของ การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า h คือค่าคงที่ของพลังค์) ตราบใดที่ความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากกว่าหรือน้อยกว่าความถี่เรโซแนนซ์นี้ โมเลกุลแอมโมเนียจะไม่ดูดซับพลังงาน เมื่อความถี่เหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกัน โมเลกุลแอมโมเนียจำนวนมากจะดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและเข้าสู่สภาวะตื่นเต้น แน่นอน ในกรณีนี้ (เนื่องจากกฎการอนุรักษ์พลังงาน) ที่ส่วนท้ายของท่อนำคลื่นที่ติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัด ความเข้มของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าจะน้อยลง หากคุณเปลี่ยนความถี่ของเครื่องกำเนิดอย่างราบรื่นและบันทึกการอ่านของอุปกรณ์ตรวจวัดจากนั้นที่ความถี่เรโซแนนซ์จะตรวจพบการจุ่มความเข้มของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า

ขั้นตอนต่อไปในการสร้างนาฬิกาโมเลกุลคือการใช้เอฟเฟกต์นี้อย่างแม่นยำ เพื่อจุดประสงค์นี้จึงมีการประกอบอุปกรณ์พิเศษ (รูปที่ 23) ในนั้นเครื่องกำเนิดความถี่สูงที่ติดตั้งแหล่งจ่ายไฟจะสร้างการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง เพื่อเพิ่มความสม่ำเสมอของความถี่ของการสั่นเหล่านี้ เครื่องกำเนิดจึงมีความเสถียร โดยใช้เพียโซควอตซ์ ในอุปกรณ์ประเภทนี้ที่มีอยู่ ความถี่การสั่นของเครื่องกำเนิดความถี่สูงจะถูกเลือกเท่ากับหลายแสนรอบต่อวินาทีตามความถี่ธรรมชาติของการสั่นของแผ่นควอตซ์ที่ใช้ในอุปกรณ์เหล่านั้น

ข้าว. 23. โครงการ “นาฬิกาโมเลกุล”

เนื่องจากความถี่นี้สูงเกินกว่าจะควบคุมอุปกรณ์กลไกโดยตรงได้ ด้วยความช่วยเหลือของหน่วยแบ่งความถี่ ความถี่จึงลดลงเหลือหลายร้อยการแกว่งต่อวินาที และหลังจากนั้นจะจ่ายให้กับรีเลย์สัญญาณและมอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสที่หมุนลูกศรชี้เท่านั้น ตั้งอยู่บนหน้าปัดนาฬิกา ดังนั้น นาฬิกาโมเลกุลส่วนนี้จึงมีการออกแบบนาฬิกาควอทซ์ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ซ้ำ

เพื่อกระตุ้นโมเลกุลแอมโมเนีย การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าบางส่วนที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดความถี่สูงจะถูกป้อนเข้ากับตัวคูณความถี่กระแสสลับ (ดูรูปที่ 23) ตัวคูณความถี่ในนั้นถูกเลือกเพื่อที่จะทำให้เกิดเสียงสะท้อน จากเอาต์พุตของตัวคูณความถี่ การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกป้อนไปยังท่อนำคลื่นที่มีก๊าซแอมโมเนีย อุปกรณ์ซึ่งตั้งอยู่ที่เอาต์พุตของท่อนำคลื่นซึ่งเป็นตัวแยกแยะจะบันทึกความเข้มของการแกว่งของแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านท่อนำคลื่นและทำหน้าที่กับเครื่องกำเนิดความถี่สูงโดยเปลี่ยนความถี่ของการสั่นที่มันกระตุ้น เครื่องแยกแยะได้รับการออกแบบในลักษณะที่ว่าเมื่อการแกว่งที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์มาถึงอินพุตของท่อนำคลื่น มันจะปรับเครื่องกำเนิด และเพิ่มความถี่ของการแกว่งของมัน ถ้าอินพุตของท่อนำคลื่นได้รับการสั่นด้วยความถี่ที่สูงกว่าเรโซแนนซ์ ก็จะลดความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลง ในกรณีนี้ การปรับจูนเสียงสะท้อนจะมีความแม่นยำมากขึ้น และเส้นโค้งการดูดกลืนแสงก็จะชันมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นที่พึงประสงค์ว่าการจุ่มความเข้มของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าเนื่องจากการดูดซับพลังงานด้วยโมเลกุลของพวกมันจะแคบและลึกที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกันทั้งหมดเหล่านี้ - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ตัวคูณ, ท่อนำคลื่นที่มีก๊าซแอมโมเนียและเครื่องแยกแยะ - เป็นตัวแทนของวงจรป้อนกลับที่โมเลกุลแอมโมเนียถูกตื่นเต้นโดยเครื่องกำเนิดและในขณะเดียวกันก็ควบคุมมันทำให้เกิดการสั่นของความถี่ที่ต้องการ . ดังนั้นนาฬิกาโมเลกุลจึงใช้โมเลกุลแอมโมเนียเป็นมาตรฐานความถี่และเวลาในที่สุด ในนาฬิกาแอมโมเนียโมเลกุลเครื่องแรกที่พัฒนาบนหลักการนี้โดย G. Lyons ในปี 1953 ความไม่แน่นอนอยู่ที่ประมาณ 10 -7 กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงความถี่ไม่เกินหนึ่งในสิบล้านส่วน ต่อมาความไม่เสถียรลดลงเหลือ 10 -8 ซึ่งสอดคล้องกับข้อผิดพลาดในการวัดช่วงเวลา 1 วินาทีในช่วงหลายปีที่ผ่านมา

โดยทั่วไปแล้วนี่คือความแม่นยำที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าในอุปกรณ์ที่สร้างขึ้น เส้นโค้งการดูดกลืนแสงของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากลับกลายเป็นว่าไม่คมอย่างที่คาดไว้ แต่ค่อนข้างจะ "เลอะเทอะ" ดังนั้นความแม่นยำของอุปกรณ์ทั้งหมดจึงต่ำกว่าที่คาดไว้อย่างมาก การศึกษานาฬิกาโมเลกุลเหล่านี้อย่างรอบคอบในปีต่อๆ มาเผยให้เห็นว่าการอ่านค่าได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบท่อนำคลื่น ตลอดจนอุณหภูมิและความดันของก๊าซในท่อนำคลื่นด้วย พบว่าผลกระทบเหล่านี้เป็นสาเหตุของความไม่มั่นคงในการทำงานของนาฬิกาดังกล่าวและจำกัดความแม่นยำ

ต่อมาข้อบกพร่องเหล่านี้ในนาฬิกาโมเลกุลไม่สามารถกำจัดได้อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะเกิดเครื่องวัดเวลาควอนตัมประเภทอื่นที่ก้าวหน้ากว่าขึ้นมาได้

นาฬิกาอะตอมซีเซียม

การปรับปรุงเพิ่มเติมในมาตรฐานความถี่และเวลาทำได้สำเร็จโดยอาศัยความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับสาเหตุของข้อบกพร่องของนาฬิกาโมเลกุลแอมโมเนีย ให้เราระลึกว่าข้อเสียเปรียบหลักของนาฬิกาโมเลกุลแอมโมเนียคือ "รอยเปื้อน" ของกราฟการดูดกลืนแสงและการพึ่งพาประสิทธิภาพของนาฬิกาเหล่านี้กับอุณหภูมิและความดันของก๊าซในท่อนำคลื่น

สาเหตุของข้อบกพร่องเหล่านี้คืออะไร? เป็นไปได้ไหมที่จะกำจัดพวกมัน? ปรากฎว่าการละเลงของการสั่นพ้องเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ทางความร้อนของอนุภาคก๊าซที่เติมท่อนำคลื่น ท้ายที่สุดแล้ว อนุภาคก๊าซบางส่วนเคลื่อนที่ไปทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นความถี่การสั่นของพวกมันจึงสูงกว่าความถี่ที่กำหนดโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเล็กน้อย ในทางกลับกัน อนุภาคก๊าซอื่น ๆ จะเคลื่อนที่จากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้ามาราวกับวิ่งหนีจากมัน สำหรับพวกเขาความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าจะต่ำกว่าความถี่เล็กน้อยเล็กน้อย สำหรับอนุภาคก๊าซที่อยู่นิ่งจำนวนค่อนข้างน้อยเท่านั้น ความถี่ของการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่พวกมันรับรู้จะเท่ากับความถี่ที่ระบุนั่นคือ มอบให้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้คือปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ตามยาวที่รู้จักกันดี นี่คือสิ่งที่นำไปสู่ความจริงที่ว่าเส้นโค้งเรโซแนนซ์ถูกแบนและเปื้อนและการพึ่งพาความแรงของกระแสที่เอาต์พุตของท่อนำคลื่นกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซจะถูกเปิดเผยนั่นคือ เกี่ยวกับอุณหภูมิของแก๊ส

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จาก American Bureau of Standards สามารถเอาชนะความยากลำบากเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว สิ่งที่พวกเขาทำคือมาตรฐานความถี่และเวลาใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น แม้ว่าจะใช้บางสิ่งที่ทราบอยู่แล้วก็ตาม

อุปกรณ์นี้ไม่ใช้โมเลกุลอีกต่อไป แต่เป็นอะตอม อะตอมเหล่านี้ไม่เพียงแค่เติมเข้าไปในภาชนะเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่ไปในลำแสงอีกด้วย นอกจากนี้ทิศทางการเคลื่อนที่ยังตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มันง่ายที่จะเข้าใจว่าในกรณีนี้ไม่มีเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ตามยาว อุปกรณ์นี้ใช้อะตอมซีเซียมซึ่งการกระตุ้นเกิดขึ้นที่ความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าเท่ากับ 9,192,631,831 คาบต่อวินาที

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจะติดตั้งอยู่ในท่อ ที่ปลายด้านหนึ่งมีเตาไฟฟ้า 1 ซึ่งให้ความร้อนซีเซียมโลหะจนกระทั่งระเหย และที่ปลายอีกด้านหนึ่งมีเครื่องตรวจจับ 6 ซึ่งนับจำนวนอะตอมของซีเซียมที่ไปถึง มัน (รูปที่ 24) ระหว่างนั้นได้แก่: แม่เหล็กอันแรก 2, ท่อนำคลื่น 3 ซึ่งจ่ายการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง, คอลลิเมเตอร์ 4 และแม่เหล็กอันที่สอง 5 เมื่อเปิดเตาหลอม ไอระเหยของโลหะจะพุ่งเข้าไปในท่อผ่านช่องแยกและลำแสงแคบ อะตอมของซีเซียมบินไปตามแกนของมันโดยสัมผัสกับสนามแม่เหล็กตลอดทางซึ่งเกิดจากแม่เหล็กถาวรและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงที่จ่ายโดยใช้ท่อนำคลื่นจากเครื่องกำเนิดไปยังหลอดเพื่อให้ทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นตั้งฉากกัน ไปสู่ทิศทางการบินของอนุภาค

อุปกรณ์ดังกล่าวช่วยให้เราสามารถแก้ปัญหาส่วนแรกของปัญหาได้: อะตอมที่กระตุ้น เช่น ถ่ายโอนพวกมันจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง และในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงเอฟเฟกต์ Doppler ตามยาว หากนักวิจัยจำกัดตัวเองอยู่เพียงการปรับปรุงนี้ ความแม่นยำของอุปกรณ์ก็จะเพิ่มขึ้นแต่ไม่มากนัก แท้จริงแล้ว ในลำแสงอะตอมที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดความร้อน จะมีอะตอมที่ไม่ตื่นเต้นและตื่นเต้นอยู่เสมอ ดังนั้น เมื่ออะตอมที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดบินผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเกิดความตื่นเต้น อะตอมที่ถูกกระตุ้นจำนวนหนึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปในอะตอมที่ถูกกระตุ้นที่มีอยู่แล้ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงจำนวนอะตอมที่ตื่นเต้นจึงค่อนข้างไม่มากนักและด้วยเหตุนี้ผลของการกระทำของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อลำอนุภาคจึงไม่คมมากนัก เห็นได้ชัดว่าถ้าในตอนแรกไม่มีอะตอมที่ตื่นเต้นเลย แล้วพวกมันก็ปรากฏตัวขึ้น ผลกระทบโดยรวมก็จะมีความแตกต่างกันมากขึ้น

ดังนั้นจึงมีงานเพิ่มเติมเกิดขึ้น: ในพื้นที่จากแหล่งกำเนิดไปยังสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ปล่อยให้อะตอมที่อยู่ในสถานะปกติผ่านและกำจัดอะตอมที่ตื่นเต้นออกไป เพื่อแก้ปัญหานี้ ไม่จำเป็นต้องคิดค้นสิ่งใหม่ เนื่องจากย้อนกลับไปในวัยสี่สิบของศตวรรษของเรา รับบีและแรมซีย์ได้พัฒนาวิธีการที่สอดคล้องกันสำหรับการศึกษาทางสเปกโทรสโกปี วิธีการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กที่แน่นอน และคุณสมบัติเหล่านี้แตกต่างกันสำหรับอนุภาคที่ถูกตื่นเต้นและไม่ถูกกระตุ้น ดังนั้นในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก อะตอมและโมเลกุลที่ตื่นเต้นและไม่ตื่นเต้นจึงถูกเบี่ยงเบนไปแตกต่างกัน

ในนาฬิกาอะตอมซีเซียมที่อธิบายไว้ บนเส้นทางของลำแสงอนุภาคระหว่างแหล่งกำเนิดและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง แม่เหล็กถาวร 2 (ดูรูปที่ 24) ได้รับการติดตั้งเพื่อให้อนุภาคที่ไม่ได้รับการกระตุ้นถูกโฟกัสไปที่รอยแยกของคอลลิเมเตอร์ และอนุภาคที่ตื่นเต้น ถูกถอดออกจากลำแสง ในทางกลับกันแม่เหล็กตัวที่สอง 5 ซึ่งอยู่ระหว่างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงและเครื่องตรวจจับได้รับการติดตั้งเพื่อให้อนุภาคที่ไม่ตื่นเต้นถูกกำจัดออกจากลำแสงและมีเพียงอนุภาคที่ตื่นเต้นเท่านั้นที่มุ่งความสนใจไปที่เครื่องตรวจจับ การแยกสองครั้งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีเพียงอนุภาคเหล่านั้นเท่านั้นที่เข้าถึงเครื่องตรวจจับโดยไม่ได้ตื่นเต้นก่อนเข้าสู่สนามแม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้นจึงเกิดความตื่นเต้นในสนามนี้ ในกรณีนี้การขึ้นอยู่กับการอ่านของเครื่องตรวจจับกับความถี่ของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีความคมชัดมากและด้วยเหตุนี้เส้นโค้งการดูดกลืนแสงสะท้อนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจึงแคบและชันมาก

จากมาตรการที่อธิบายไว้ บล็อกหลักของนาฬิกาอะตอมซีเซียมกลับกลายเป็นว่าสามารถตอบสนองได้แม้แต่การดีจูนออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงแม้เพียงเล็กน้อย และทำให้ได้รับความแม่นยำในการรักษาเสถียรภาพที่สูงมาก

โดยทั่วไปส่วนที่เหลือของอุปกรณ์จะทำซ้ำแผนผังของนาฬิกาโมเลกุล: เครื่องกำเนิดความถี่สูงจะควบคุมนาฬิกาไฟฟ้าและกระตุ้นอนุภาคพร้อมกันผ่านวงจรการคูณความถี่ เครื่องแยกแยะที่เชื่อมต่อกับหลอดซีเซียมและเครื่องกำเนิดความถี่สูงจะตอบสนองต่อการทำงานของหลอดและปรับเครื่องกำเนิดเพื่อให้ความถี่ของการสั่นที่หลอดเกิดขึ้นพร้อมกันกับความถี่ที่อนุภาคตื่นเต้น

อุปกรณ์ทั้งหมดนี้เรียกว่านาฬิกาอะตอมซีเซียม

ในนาฬิกาซีเซียมรุ่นแรกๆ (เช่น นาฬิกาซีเซียมของห้องปฏิบัติการกายภาพแห่งชาติอังกฤษ) ความไม่เสถียรมีเพียง 1 -9 เท่านั้น ในอุปกรณ์ประเภทนี้ที่พัฒนาและผลิตขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความไม่เสถียรลดลงเหลือ 10 -12 -10 -13

ได้มีการกล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าแม้แต่นาฬิกาดาราศาสตร์เชิงกลที่ดีที่สุด เนื่องจากชิ้นส่วนสึกหรอ ก็ยังเปลี่ยนทิศทางไปบ้างเมื่อเวลาผ่านไป แม้แต่นาฬิกาดาราศาสตร์แบบควอตซ์ก็ไม่ได้ไม่มีข้อเสียนี้ เนื่องจากควอตซ์มีอายุมากขึ้น การอ่านค่าจึงค่อย ๆ ลอยไป ไม่พบการเคลื่อนตัวของความถี่ในนาฬิกาอะตอมซีเซียม

เมื่อเปรียบเทียบนาฬิการุ่นต่างๆ เหล่านี้ด้วยกัน มีความบังเอิญที่ความถี่ของการแกว่งภายใน ±3 * 10 -12 ซึ่งสอดคล้องกับข้อผิดพลาดเพียง 1 วินาทีใน 10,000 ปี

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์นี้ไม่มีข้อเสีย: การบิดเบือนรูปร่างของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและระยะเวลาสั้น ๆ ของผลกระทบต่ออะตอมของขีดจำกัดลำแสงจะเพิ่มความแม่นยำในการวัดช่วงเวลาโดยใช้ระบบดังกล่าวต่อไป

นาฬิกาดาราศาสตร์พร้อมเครื่องกำเนิดควอนตัม

อีกขั้นตอนหนึ่งในการเพิ่มความแม่นยำในการวัดช่วงเวลาคือการใช้ เครื่องกำเนิดโมเลกุล- อุปกรณ์ที่ใช้งาน การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยโมเลกุล.

การค้นพบครั้งนี้เป็นเรื่องที่ไม่คาดคิดและเป็นธรรมชาติ ไม่คาดคิด - เพราะดูเหมือนว่าความเป็นไปได้ของวิธีการแบบเก่าจะหมดแล้ว แต่ก็ไม่มีวิธีอื่นอีก โดยธรรมชาติ - เนื่องจากเอฟเฟกต์ที่ทราบจำนวนหนึ่งได้ประกอบขึ้นเป็นเกือบทุกส่วนของวิธีการใหม่แล้ว และสิ่งที่เหลืออยู่ก็คือการรวมส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกันอย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม การผสมผสานใหม่ของสิ่งต่าง ๆ ที่รู้จักถือเป็นแก่นแท้ของการค้นพบมากมาย มันต้องใช้ความกล้าอย่างมากเสมอในการคิดเรื่องนี้ขึ้นมา บ่อยครั้งเมื่อทำสิ่งนี้เสร็จแล้ว ทุกอย่างก็ดูง่ายมาก

เครื่องมือที่ใช้รังสีโมเลกุลเพื่อให้ได้มาตรฐานความถี่เรียกว่าเมเซอร์ คำนี้เกิดขึ้นจากตัวอักษรเริ่มต้นของนิพจน์: การขยายคลื่นไมโครเวฟโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสีเช่น การขยายคลื่นวิทยุในช่วงเซนติเมตรโดยใช้รังสีเหนี่ยวนำ ปัจจุบันอุปกรณ์ประเภทนี้มักเรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณควอนตัมหรือเครื่องกำเนิดควอนตัม

อะไรเตรียมการค้นพบเครื่องกำเนิดควอนตัม? หลักการทำงานและโครงสร้างการดำเนินงานมีอะไรบ้าง?

นักวิจัยรู้ดีว่าเมื่อโมเลกุลที่ตื่นเต้น เช่น โมเลกุลแอมโมเนีย เคลื่อนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าและปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความกว้างตามธรรมชาติของเส้นปล่อยก๊าซเหล่านี้มีขนาดเล็กมากไม่ว่าในกรณีใด จะมีขนาดเล็กกว่าความกว้างของเส้นดูดกลืนที่ใช้ในนาฬิกาโมเลกุลหลายเท่า ในขณะเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบความถี่ของการสั่นสองครั้ง ความคมชัดของเส้นโค้งเรโซแนนซ์จะขึ้นอยู่กับความกว้างของเส้นสเปกตรัม และความแม่นยำในการรักษาเสถียรภาพที่ทำได้จะขึ้นอยู่กับความคมชัดของเส้นโค้งเรโซแนนซ์

เป็นที่แน่ชัดว่านักวิจัยมีความสนใจอย่างมากในความเป็นไปได้ที่จะได้รับความแม่นยำที่สูงขึ้นในการวัดช่วงเวลา โดยไม่เพียงแต่ใช้การดูดซับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทางโมเลกุลด้วย ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะมีไว้เพื่อสิ่งนี้แล้ว อันที่จริงในท่อนำคลื่นของนาฬิกาโมเลกุล โมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นจะปล่อยแสงออกมาเองตามธรรมชาติ กล่าวคือ พวกมันเคลื่อนที่ไปยังระดับพลังงานที่ต่ำกว่า และในขณะเดียวกันก็ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่ 23,870,129,000 รอบต่อวินาที ความกว้างของเส้นสเปกตรัมนี้มีขนาดเล็กมากจริงๆ นอกจากนี้ เนื่องจากท่อนำคลื่นของนาฬิกาโมเลกุลเต็มไปด้วยการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่จ่ายมาจากเครื่องกำเนิด และความถี่ของการสั่นเหล่านี้เท่ากับความถี่ของพลังงานควอนต้าที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลแอมโมเนีย จากนั้นในท่อนำคลื่นจึงเกิดขึ้น ชักนำการปล่อยโมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นซึ่งมีความน่าจะเป็นมากกว่าการปล่อยตามธรรมชาติมาก ดังนั้นกระบวนการนี้จึงเพิ่มจำนวนเหตุการณ์การแผ่รังสีทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม ระบบเช่นท่อนำคลื่นนาฬิกาโมเลกุลกลับกลายเป็นว่าไม่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการสังเกตและใช้รังสีโมเลกุล อันที่จริงในท่อนำคลื่นดังกล่าวมีอนุภาคแอมโมเนียที่ไม่ได้รับการกระตุ้นมากกว่าอนุภาคที่ตื่นเต้นและแม้จะคำนึงถึงรังสีที่เกิดขึ้นแล้ว การดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าก็เกิดขึ้นบ่อยกว่าการปล่อยก๊าซ นอกจากนี้ยังไม่มีความชัดเจนว่าจะแยกควอนตัมพลังงานที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลในท่อนำคลื่นดังกล่าวได้อย่างไรเมื่อปริมาตรเดียวกันเต็มไปด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิด และการแผ่รังสีนี้มีความถี่เท่ากันและมีความเข้มสูงกว่ามาก

เป็นเรื่องจริงหรือเปล่าที่กระบวนการทั้งหมดกลายเป็นเรื่องผสมปนเปกันจนเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะกระบวนการที่ถูกต้องออกมา อย่างไรก็ตามมันไม่ใช่ เป็นที่ทราบกันดีว่าโมเลกุลที่ตื่นเต้นนั้นมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กแตกต่างจากโมเลกุลที่ไม่ได้รับการกระตุ้น และสิ่งนี้ทำให้สามารถแยกพวกมันออกจากกันได้

ในปี พ.ศ. 2497-2498 ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างชาญฉลาดโดย N. G. Basov และ A. M. Prokhorov ในสหภาพโซเวียตและโดย Gordon, Zeiger และ Townes ในสหรัฐอเมริกา * ผู้เขียนเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าสถานะทางไฟฟ้าของโมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นและไม่ตื่นเต้นนั้นค่อนข้างจะแตกต่างออกไป และเมื่อบินผ่านสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอ พวกมันก็จะเบี่ยงเบนไปแตกต่างกัน

* (เจ. ซิงเกอร์, Mazery, IL, M. , 1961; Basov N. G. , Letokhov V. S. , มาตรฐานความถี่แสง, UFN, ฉบับที่ 96 4 พ.ย. 2511)

โปรดจำไว้ว่าสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอถูกสร้างขึ้นระหว่างแผ่นขนานที่มีประจุไฟฟ้าสองแผ่น เช่น แผ่นของตัวเก็บประจุ ระหว่างแผ่นที่มีประจุกับจุดหรือจุดที่มีประจุสองจุด - ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ถ้าสนามไฟฟ้าแสดงโดยใช้เส้นแรง สนามที่เป็นเนื้อเดียวกันจะแสดงด้วยเส้นที่มีความหนาแน่นเท่ากัน และสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันจะแสดงด้วยเส้นที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น น้อยกว่าที่ระนาบและมากกว่าที่ปลายซึ่งเป็นจุดที่เส้นมาบรรจบกัน วิธีการผลิตสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว

เครื่องกำเนิดโมเลกุลคือการรวมกันของแหล่งกำเนิดของโมเลกุล ตัวแยกไฟฟ้า และเครื่องสะท้อนกลับ ซึ่งประกอบอยู่ในท่อสำหรับสูบอากาศออก สำหรับการทำความเย็นแบบลึก ท่อนี้จะถูกวางไว้ในไนโตรเจนเหลว ทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดมีความเสถียรสูง แหล่งที่มาของอนุภาคในเครื่องกำเนิดโมเลกุลคือขวดที่มีช่องเปิดแคบซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซแอมโมเนีย ผ่านรูนี้ ลำแสงแคบ ๆ ของอนุภาคจะเข้าสู่ท่อด้วยความเร็วที่แน่นอน (รูปที่ 25, a)

ลำแสงประกอบด้วยโมเลกุลแอมโมเนียที่ไม่ตื่นเต้นและตื่นเต้นอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม มักจะมีคนที่ไม่ตื่นเต้นมากกว่าคนที่ถูกกระตุ้น ในหลอดตามเส้นทางของอนุภาคเหล่านี้จะมีตัวเก็บประจุที่มีประจุไฟฟ้าประกอบด้วยสี่แท่ง - ที่เรียกว่าตัวเก็บประจุสี่เท่า สนามไฟฟ้าในนั้นไม่สม่ำเสมอและมีรูปร่าง (รูปที่ 25, b) ซึ่งเมื่อผ่านเข้าไปแล้วโมเลกุลแอมโมเนียที่ไม่ได้รับการกระตุ้นจะกระจัดกระจายไปด้านข้างและวัตถุที่ตื่นเต้นจะเบี่ยงเบนไปทางแกนของท่อและด้วยเหตุนี้ มีสมาธิ ดังนั้นในคอนเดนเซอร์ดังกล่าว การแยกอนุภาคจึงเกิดขึ้น และมีเพียงโมเลกุลแอมโมเนียที่ถูกกระตุ้นเท่านั้นที่จะไปถึงปลายอีกด้านของท่อ

ที่ปลายอีกด้านของท่อจะมีภาชนะขนาดและรูปร่างที่แน่นอนซึ่งเรียกว่าตัวสะท้อนเสียง เมื่อเข้าไปแล้ว โมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นหลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ จะเปลี่ยนจากสถานะที่ตื่นเต้นไปเป็นสถานะที่ไม่ตื่นเต้นและในขณะเดียวกันก็ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ที่แน่นอน กล่าวกันว่ากระบวนการนี้ทำให้โมเลกุลสว่างขึ้น ด้วยวิธีนี้ เป็นไปได้ที่ไม่เพียงแต่จะได้รับรังสีโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังสามารถแยกรังสีได้ด้วย

ลองพิจารณาการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้เพิ่มเติม การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่เรโซแนนซ์ที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่ไม่ถูกกระตุ้นจะถ่ายโอนไปยังสถานะที่ตื่นเต้น การแผ่รังสีแบบเดียวกันซึ่งมีปฏิกิริยากับโมเลกุลที่ตื่นเต้น จะถ่ายโอนไปยังสภาวะที่ไม่ได้รับการกระตุ้น ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการแผ่รังสีของพวกมัน ขึ้นอยู่กับว่าโมเลกุลใดมีขนาดใหญ่กว่า ไม่ตื่นเต้น หรือตื่นเต้น กระบวนการดูดซับหรือการปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ามีอิทธิพลเหนือกว่า

ด้วยการสร้างความโดดเด่นที่มีนัยสำคัญของโมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นในปริมาตรหนึ่ง เช่น เครื่องสะท้อนกลับ และการแนะนำการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่เรโซแนนซ์ในนั้น จึงเป็นไปได้ที่จะขยายความถี่สูงพิเศษได้ เห็นได้ชัดว่าการเพิ่มประสิทธิภาพนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการปั๊มโมเลกุลแอมโมเนียที่ตื่นเต้นอย่างต่อเนื่องเข้าไปในเครื่องสะท้อนเสียง

บทบาทของตัวสะท้อนไม่ได้จำกัดอยู่ที่ความจริงที่ว่ามันเป็นภาชนะที่เกิดการปลดปล่อยโมเลกุลที่ตื่นเต้น เนื่องจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่เรโซแนนซ์จะกระตุ้นการแผ่รังสีของโมเลกุลที่ตื่นเต้น ยิ่งความหนาแน่นของรังสีนี้มากขึ้นเท่าไร กระบวนการของการแผ่รังสีที่เหนี่ยวนำก็จะยิ่งมีความกระตือรือร้นมากขึ้นเท่านั้น

โดยการเลือกขนาดของตัวสะท้อนตามความยาวคลื่นของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ จึงสามารถสร้างเงื่อนไขในนั้นสำหรับการเกิดคลื่นนิ่งได้ (คล้ายกับการเลือกขนาดของท่อออร์แกนสำหรับการเกิดคลื่นนิ่งของยางยืดที่สอดคล้องกัน มีเสียงสั่นสะเทือนอยู่ในนั้น) การสร้างผนังของเครื่องสะท้อนกลับจากวัสดุที่เหมาะสม ช่วยให้มั่นใจได้ว่าผนังเหล่านี้จะสะท้อนการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด มาตรการทั้งสองนี้ทำให้สามารถสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นสูงในตัวสะท้อนเสียงได้ และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทั้งหมดโดยรวม

สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์ของโมเลกุลที่ตื่นเต้นมากเท่าไร อุปกรณ์นี้ก็จะยิ่งได้รับมากขึ้นเท่านั้น เป็นที่น่าสังเกตว่าที่ความหนาแน่นฟลักซ์สูงของโมเลกุลที่ตื่นเต้นและพารามิเตอร์ตัวสะท้อนที่เหมาะสม ความเข้มของการแผ่รังสีของโมเลกุลจะมีขนาดใหญ่พอที่จะครอบคลุมการสูญเสียพลังงานต่างๆ และแอมพลิฟายเออร์จะเปลี่ยนเป็นตัวกำเนิดโมเลกุลของการสั่นของไมโครเวฟ - ที่เรียกว่า เครื่องกำเนิดควอนตัม ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องจ่ายพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงให้กับเครื่องสะท้อนเสียงอีกต่อไป กระบวนการกระตุ้นการปล่อยอนุภาคที่ตื่นเต้นบางส่วนได้รับการสนับสนุนจากการปล่อยอนุภาคอื่น ๆ นอกจากนี้ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม กระบวนการสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่หยุดลงแม้ว่าจะนำบางส่วนออกไปด้านข้างก็ตาม

เครื่องกำเนิดควอนตัมที่มีความเสถียรสูงมาก สร้างการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงตามความถี่ที่กำหนดอย่างเคร่งครัด และสามารถใช้เพื่อวัดช่วงเวลาได้ ไม่จำเป็นต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง ก็เพียงพอแล้วที่จะเปรียบเทียบความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของนาฬิกาดาราศาสตร์เป็นระยะๆ กับมาตรฐานความถี่โมเลกุลนี้ และหากจำเป็น ให้ทำการแก้ไข

นาฬิกาดาราศาสตร์ที่มีการแก้ไขเครื่องกำเนิดแอมโมเนียระดับโมเลกุลถูกสร้างขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ห้าสิบ ความไม่แน่นอนในระยะสั้นไม่เกิน 10 -12 ต่อนาที และความไม่แน่นอนในระยะยาวคือประมาณ 10 -10 ซึ่งสอดคล้องกับการบิดเบือนในการนับช่วงเวลาเพียง 1 วินาทีในช่วงหลายร้อยปี

การปรับปรุงมาตรฐานความถี่และเวลาเพิ่มเติมทำได้สำเร็จโดยอาศัยแนวคิดเดียวกันนี้และการใช้อนุภาคอื่นๆ เช่น แทลเลียมและไฮโดรเจน เป็นของเหลวทำงาน ในกรณีนี้ เครื่องกำเนิดควอนตัมที่ทำงานบนลำแสงอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งพัฒนาและสร้างขึ้นเมื่ออายุ 60 ต้นๆ โดยโกลเดนเบิร์ก เคลปเนอร์ และแรมซีย์ กลับกลายเป็นว่ามีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษ เครื่องกำเนิดนี้ยังประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอนุภาค ตัวแยก และตัวสะท้อนเสียงที่ติดตั้งอยู่ในท่อ (รูปที่ 26) ที่แช่อยู่ในสารหล่อเย็นที่เหมาะสม แหล่งกำเนิดปล่อยลำแสงอะตอมไฮโดรเจนออกมา ลำแสงนี้ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนที่ไม่ตื่นเต้นและตื่นเต้น และมีอะตอมที่ไม่ตื่นเต้นมากกว่าอะตอมที่ตื่นเต้นอย่างเห็นได้ชัด

เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนที่ตื่นเต้นนั้นแตกต่างจากอะตอมที่ไม่ได้รับความตื่นเต้นในสถานะแม่เหล็ก (โมเมนต์แม่เหล็ก) การแยกพวกมันจึงไม่ได้ใช้ไฟฟ้า แต่เป็นสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กคู่หนึ่ง ตัวสะท้อนเสียงของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนยังมีคุณสมบัติที่สำคัญอีกด้วย มันทำในรูปแบบของขวดที่ทำจากควอตซ์หลอมละลายซึ่งผนังด้านในเคลือบด้วยพาราฟิน ด้วยการสะท้อนแบบยืดหยุ่นหลายครั้ง (ประมาณ 10,000) ของอะตอมไฮโดรเจนจากชั้นพาราฟิน ความยาวในการบินของอนุภาคและด้วยเหตุนี้ เวลาการคงอยู่ในเครื่องสะท้อนกลับจึงเพิ่มขึ้นหลายพันเท่าเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดโมเลกุล ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับเส้นสเปกตรัมที่แคบมากของอะตอมไฮโดรเจน และเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดโมเลกุล จะช่วยลดความไม่เสถียรของอุปกรณ์ทั้งหมดได้หลายพันครั้ง

การออกแบบนาฬิกาดาราศาสตร์สมัยใหม่ที่มีเครื่องกำเนิดควอนตัมไฮโดรเจนมีประสิทธิภาพเหนือกว่ามาตรฐานลำแสงอะตอมซีเซียม ไม่พบการดริฟท์อย่างเป็นระบบในตัวพวกเขา- ความไม่แน่นอนในระยะสั้นอยู่ที่ 6 * 10 -14 ต่อนาทีและความไม่แน่นอนในระยะยาวคือ 2 * 10 -14 ต่อวัน ซึ่งน้อยกว่ามาตรฐานซีเซียมสิบเท่า ความสามารถในการทำซ้ำของการอ่านค่านาฬิกาด้วยเครื่องกำเนิดควอนตัมไฮโดรเจนคือ ±5*10 -13 ในขณะที่สำหรับมาตรฐานซีเซียม ความสามารถในการทำซ้ำคือ ±3*10 -12 ดังนั้น ในตัวบ่งชี้นี้ เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนจึงดีกว่าประมาณสิบเท่า ดังนั้นการใช้นาฬิกาดาราศาสตร์ไฮโดรเจนจึงเป็นไปได้ที่จะรับประกันความแม่นยำของการวัดเวลาลำดับ 1 วินาทีในช่วงเวลาประมาณหนึ่งแสนปี

ในขณะเดียวกัน การศึกษาจำนวนหนึ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าความแม่นยำสูงในการวัดช่วงเวลา ซึ่งทำได้โดยใช้เครื่องกำเนิดลำแสงปรมาณู ยังไม่ใช่ขีดจำกัดและสามารถเพิ่มขึ้นได้

โอนตามเวลาที่แน่นอน

งานบริการเวลาไม่ได้จำกัดอยู่ที่การรับและจัดเก็บเวลาที่แน่นอน ส่วนที่สำคัญไม่แพ้กันคือการจัดระบบการส่งเวลาที่แน่นอนในลักษณะที่ความแม่นยำนี้จะไม่สูญหายไป

ในสมัยก่อน สัญญาณเวลาถูกส่งโดยใช้อุปกรณ์ทางกล เสียง หรือแสง ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ปืนใหญ่ยิงตอนเที่ยงวันพอดี คุณสามารถตรวจสอบนาฬิกาของคุณเทียบกับนาฬิกาทาวเวอร์ของสถาบันมาตรวิทยาซึ่งปัจจุบันตั้งชื่อตาม D.I. ในท่าเรือมีการใช้ลูกบอลที่ตกลงมาเป็นสัญญาณเวลา จากเรือที่ประจำการอยู่ในท่าเรือใคร ๆ ก็สามารถเห็นได้ว่าในตอนเที่ยงลูกบอลตกลงมาจากยอดเสากระโดงพิเศษและตกลงไปที่เท้าของมัน

สำหรับวิถีชีวิตปกติของชีวิตเร่งรัดยุคใหม่ งานที่สำคัญมากคือการประกันเวลาที่ถูกต้องแม่นยำสำหรับเส้นทางรถไฟ ที่ทำการไปรษณีย์ โทรเลข และเมืองใหญ่ ในที่นี้ ไม่จำเป็นต้องมีความเที่ยงตรงสูงเช่นในงานดาราศาสตร์และภูมิศาสตร์ แต่นาฬิกาทุกเรือนจะต้องแสดงเวลาเดียวกันด้วยความแม่นยำระดับนาที ในทุกส่วนของเมือง ในทุกส่วนของประเทศอันกว้างใหญ่ของเรา ปัญหานี้มักแก้ไขได้โดยใช้นาฬิกาไฟฟ้า

ในอุตสาหกรรมนาฬิกาของสถาบันการรถไฟและการสื่อสาร ในอุตสาหกรรมนาฬิกาของเมืองสมัยใหม่ นาฬิกาไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญ อุปกรณ์ของพวกเขานั้นเรียบง่ายมาก แต่ด้วยความแม่นยำเพียงหนึ่งนาที พวกเขาจึงแสดงเวลาเดียวกันในทุกจุดของเมือง

นาฬิกาไฟฟ้ามีทั้งแบบหลักหรือรอง นาฬิกาไฟฟ้าเบื้องต้นมีลูกตุ้ม ล้อ เฟืองแกว่ง และเป็นมิเตอร์แบบเรียลไทม์ นาฬิกาไฟฟ้ารองเป็นเพียงตัวชี้: ไม่มีกลไกนาฬิกา แต่เป็นเพียงอุปกรณ์ที่ค่อนข้างง่ายที่ขยับเข็มนาทีละครั้ง (รูปที่ 27) เมื่อมีการหยุดชะงักของกระแสแต่ละครั้ง แม่เหล็กไฟฟ้าจะปล่อยเกราะและ "อุ้งมือ" ที่ติดอยู่กับกระดอง วางแนบกับวงล้อวงล้อ และหมุนมันด้วยฟันหนึ่งซี่ สัญญาณกระแสไฟฟ้าจะจ่ายให้กับนาฬิการองไม่ว่าจะจากยูนิตส่วนกลางหรือจากนาฬิกาไฟฟ้าปฐมภูมิ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นาฬิกาพูดได้ปรากฏขึ้น ซึ่งออกแบบโดยใช้หลักการของภาพยนตร์เสียง ซึ่งไม่เพียงแต่แสดงเท่านั้น แต่ยังบอกเวลาด้วย

สำหรับการส่งสัญญาณ เวลาที่แน่นอนปัจจุบันนี้สัญญาณไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ส่งทางโทรศัพท์ โทรเลข และวิทยุให้บริการ ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีการส่งสัญญาณได้รับการปรับปรุง และความแม่นยำก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในปี 1904 Bigurdan ส่งสัญญาณเวลาเป็นจังหวะจากหอดูดาวปารีส ซึ่งหอดูดาวมงต์ซูรีได้รับด้วยความแม่นยำ 0.02-0.03 วินาที ในปี 1905 หอดูดาวกองทัพเรือวอชิงตันเริ่มส่งสัญญาณเวลาเป็นประจำ ตั้งแต่ปี 1908 สัญญาณเวลาเป็นจังหวะเริ่มส่งสัญญาณจากหอไอเฟล และตั้งแต่ปี 1912 จากหอดูดาวกรีนิช

ปัจจุบันมีการส่งสัญญาณเวลาที่แม่นยำในหลายประเทศ ในสหภาพโซเวียต การออกอากาศดังกล่าวดำเนินการโดยสถาบันดาราศาสตร์แห่งรัฐซึ่งตั้งชื่อตาม P.K. Sternberg และองค์กรอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน มีการใช้โปรแกรมต่างๆ มากมายเพื่อส่งการอ่านเวลาสุริยะโดยเฉลี่ยทางวิทยุ ตัวอย่างเช่น การออกอากาศสัญญาณเวลาจะถูกส่งเมื่อสิ้นสุดแต่ละชั่วโมงและประกอบด้วยพัลส์สั้นๆ หกพัลส์ จุดเริ่มต้นของรายการสุดท้ายสอดคล้องกับเวลาของชั่วโมงเฉพาะและ 00 นาที 00 วินาที ในการเดินเรือและการเดินเรือทางอากาศ จะใช้โปรแกรมชุดสัญญาณพัลส์ 60 ชุดจำนวน 5 ชุด และชุดสัญญาณสั้น 6 ชุด 3 ชุด โดยคั่นด้วยสัญญาณที่ยาวกว่า นอกจากนี้ยังมีโปรแกรมสัญญาณเวลาพิเศษอีกหลายรายการ ข้อมูลเกี่ยวกับโปรแกรมสัญญาณเวลาพิเศษต่างๆ มีการเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์พิเศษ

ข้อผิดพลาดในการส่งสัญญาณเวลาสำหรับรายการออกอากาศคือประมาณ ± 0.01 - 0.001 วินาที และสำหรับโปรแกรมพิเศษบางรายการ ±10 -4 และแม้แต่ ±10 -5 วินาที ดังนั้น ปัจจุบันวิธีการและเครื่องมือจึงได้รับการพัฒนาที่ทำให้สามารถรับ จัดเก็บ และส่งเวลาได้อย่างแม่นยำในระดับที่สูงมาก

เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการนำแนวคิดใหม่ ๆ ที่สำคัญมาใช้ในด้านการจัดเก็บและส่งเวลาที่แน่นอน สมมติว่ามีความจำเป็นที่ความแม่นยำของนาฬิกาที่ยืนอยู่ ณ จุดต่างๆ ของดินแดนใดๆ จะต้องไม่แย่ไปกว่า ±30 วินาที โดยมีเงื่อนไขว่านาฬิกาเหล่านี้ทั้งหมดจะต้องทำงานอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งปี ข้อกำหนดดังกล่าวใช้กับนาฬิกาในเมืองและรถไฟ เป็นต้น ข้อกำหนดไม่ได้เข้มงวดมากนัก แต่เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้วยความช่วยเหลือของนาฬิกาแบบสแตนด์อโลน อัตรารายวันของนาฬิกาแต่ละเรือนจะต้องดีกว่า ±0.1 วินาที และต้องใช้นาฬิกาควอทซ์โครโนมิเตอร์ที่มีความแม่นยำ

ในขณะเดียวกันหากต้องการแก้ไขปัญหานี้เราก็ใช้ ระบบเวลาสม่ำเสมอประกอบด้วยนาฬิกาหลักและนาฬิการองจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกัน ดังนั้นเฉพาะนาฬิกาหลักเท่านั้นที่ควรมีความแม่นยำสูง ดังนั้น แม้ว่าต้นทุนที่เพิ่มขึ้นสำหรับนาฬิกาหลักและต้นทุนที่ต่ำสำหรับนาฬิการองก็ตาม ก็เป็นไปได้ที่จะรับประกันความถูกต้องแม่นยำที่ดีทั่วทั้งระบบด้วยต้นทุนรวมที่ค่อนข้างต่ำ

แน่นอนคุณต้องแน่ใจว่านาฬิการองนั้นไม่มีข้อผิดพลาด นาฬิการองที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้พร้อมวงล้อวงล้อและอุ้งเท้า ซึ่งเข็มจะเคลื่อนที่ไปตามสัญญาณนาทีละครั้ง ซึ่งบางครั้งก็ทำงานผิดปกติ ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป ข้อผิดพลาดในการอ่านก็สะสม นาฬิการองสมัยใหม่ใช้การตรวจสอบและแก้ไขการอ่านหลายประเภท ความแม่นยำที่มากยิ่งขึ้นนั้นมาจากนาฬิการองที่ใช้ความถี่อุตสาหกรรม กระแสสลับ (50 Hz) ซึ่งความถี่นั้นมีความเสถียรอย่างเคร่งครัด ส่วนหลักของนาฬิกานี้คือมอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นในนาฬิกานี้ กระแสสลับเองจึงเป็นสัญญาณเวลาต่อเนื่องโดยมีคาบการทำซ้ำ 0.02 วินาที

ปัจจุบันมีการซิงโครไนซ์นาฬิกาอะตอมทั่วโลกทั่วโลกแล้ว นาฬิกาหลักของระบบนี้ตั้งอยู่ที่โรม รัฐนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา และประกอบด้วยอะตอมโครน 3 เรือน (นาฬิกาอะตอมซีเซียม) ซึ่งการอ่านค่าจะเป็นค่าเฉลี่ย ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของเวลาเท่ากับ (1-3)*10 -11 นาฬิกาหลักเหล่านี้เชื่อมต่อกับเครือข่ายนาฬิการองทั่วโลก

การทดสอบพบว่าเมื่อส่งสัญญาณเวลาที่แม่นยำผ่าน WHOAC จากรัฐนิวยอร์ก (สหรัฐอเมริกา) ไปยังเกาะโออาฮู (หมู่เกาะฮาวาย) ซึ่งเป็นระยะทางประมาณ 30,000 กม. รับประกันการวางแนวเวลาด้วยความแม่นยำ 3 ไมโครวินาที

ความแม่นยำสูงในการจัดเก็บและส่งการประทับเวลาที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนและใหม่ของการนำทางในห้วงอวกาศได้ เช่นเดียวกับคำถามเก่า แต่ยังคงสำคัญและน่าสนใจเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก

ทวีปจะไปไหน?

ตอนนี้เรากลับไปสู่ปัญหาการเคลื่อนที่ของทวีปที่อธิบายไว้ในบทที่แล้วได้แล้ว สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่านี้เพราะในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมานับตั้งแต่การปรากฏตัวของผลงานของ Wegener จนถึงสมัยของเรา ข้อพิพาททางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้ยังไม่บรรเทาลง ตัวอย่างเช่น W. Munk และ G. MacDonald เขียนไว้ในปี 1960 ว่า “ข้อมูลบางส่วนของ Wegener นั้นไม่อาจโต้แย้งได้ แต่ข้อโต้แย้งส่วนใหญ่ของเขานั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ไม่มีเหตุผลทั้งหมด” และยิ่งไปกว่านั้น: “การเคลื่อนตัวของทวีปครั้งใหญ่เกิดขึ้นก่อนการประดิษฐ์โทรเลข การเคลื่อนตัวระดับกลางเกิดขึ้นก่อนการประดิษฐ์วิทยุ และหลังจากนั้นแทบไม่มีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงใดๆ เลย”

คำพูดที่กัดกร่อนเหล่านี้ไม่ได้ปราศจากรากฐาน อย่างน้อยก็ในส่วนแรก อันที่จริง การวัดตามยาวที่ Wegeper และผู้ร่วมงานของเขาดำเนินการในคราวเดียวในการเดินทางไปยังกรีนแลนด์ (ซึ่ง Wegener เสียชีวิตอย่างน่าสลดใจครั้งหนึ่ง) ดำเนินการด้วยความแม่นยำไม่เพียงพอสำหรับการแก้ปัญหาที่เข้มงวดกับงานที่ทำอยู่ สิ่งนี้ถูกตั้งข้อสังเกตโดยคนรุ่นเดียวกันของเขา

หนึ่งในผู้สนับสนุนทฤษฎีการเคลื่อนที่แบบทวีปในเวอร์ชันใหม่ที่มีความเชื่อมั่นมากที่สุดคือ P. N. Kropotkin ในปี 1962 เขาเขียนว่า: “ข้อมูลแม่เหล็กโลกและธรณีวิทยาระบุว่าในช่วงมีโซโซอิกและซีโนโซอิก สาระสำคัญของการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกคือการแตกตัวของสองทวีปโบราณ - ลอเรเซียและกอนด์วานา และการแพร่กระจายของส่วนต่าง ๆ ไปสู่มหาสมุทรแปซิฟิกและ ไปยังสายพานจีโอซิงคลินของ Tethys” ให้เราระลึกว่าลอเรเซียครอบคลุมอเมริกาเหนือ กรีนแลนด์ ยุโรป และครึ่งทางเหนือทั้งหมดของเอเชีย กอนด์วานาครอบคลุมทวีปทางใต้และอินเดีย มหาสมุทรเทธิสทอดยาวจากทะเลเมดิเตอร์เรเนียนผ่านเทือกเขาแอลป์ คอเคซัส และหิมาลัย ไปจนถึงอินโดนีเซีย

ผู้เขียนคนเดียวกันเขียนเพิ่มเติมว่า: “ความเป็นเอกภาพของกอนด์วานาได้รับการสืบย้อนตั้งแต่ยุคพรีแคมเบรียนไปจนถึงยุคครีเทเชียส และการแยกส่วนของมันในเวลานี้ดูเหมือนเป็นกระบวนการอันยาวนานที่เริ่มต้นในยุคพาลีโอโซอิกและขยายไปถึงระดับที่ใหญ่เป็นพิเศษจากตรงกลางของยุคครีเทเชียส ยุคครีเทเชียส นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา 80 ล้านปีผ่านไป ระยะห่างระหว่างแอฟริกาและอเมริกาใต้จึงเพิ่มขึ้นในอัตรา 6 ซม. ต่อปี อัตราเดียวกันนี้ได้จากข้อมูลการเคลื่อนที่ของฮินดูสถานจากซีกโลกใต้มาสู่ ทางเหนือ” หลังจากสร้างที่ตั้งของทวีปต่างๆ ขึ้นมาใหม่ในอดีตโดยใช้ข้อมูลแม่เหล็กโลก P.N. Kropotkin ได้ข้อสรุปว่า "ในเวลานั้นทวีปต่างๆ ถูกนำมารวมกันเป็นบล็อกที่มีลักษณะคล้ายโครงร่างของแท่นทวีปหลักของ Wegener"

ดังนั้นผลรวมของข้อมูลที่ได้รับจากวิธีการต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าตำแหน่งปัจจุบันของทวีปและโครงร่างของมันถูกสร้างขึ้นในอดีตอันไกลโพ้นอันเป็นผลมาจากชุดของความผิดพลาดและการเคลื่อนตัวที่สำคัญของบล็อกทวีป

คำถามเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวสมัยใหม่ของทวีปต่างๆ ได้รับการแก้ไขบนพื้นฐานของผลการศึกษาระยะยาวที่ดำเนินการด้วยความแม่นยำเพียงพอ ความแม่นยำที่เพียงพอในกรณีนี้สามารถเห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าที่ละติจูดของวอชิงตัน การเปลี่ยนแปลงลองจิจูดหนึ่งในหมื่นวินาทีนั้นสอดคล้องกับการกระจัด 0.3 ซม. เนื่องจากความเร็วการเคลื่อนที่โดยประมาณ ประมาณ 1 เมตรต่อปี และบริการไทม์ไทม์สมัยใหม่อยู่แล้ว เนื่องจากสามารถกำหนดช่วงเวลาได้ จัดเก็บและส่งเวลาที่แม่นยำด้วยความแม่นยำหนึ่งในพันและหมื่นวินาที จากนั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือก็เพียงพอที่จะดำเนินการได้ ออกการวัดที่เหมาะสมในช่วงเวลาหลายปีหรือหลายทศวรรษ

เพื่อจุดประสงค์นี้ ในปี พ.ศ. 2469 จึงมีการสร้างเครือข่ายจุดสังเกต 32 จุดและทำการศึกษาทางดาราศาสตร์ตามยาว ในปี พ.ศ. 2476 ได้มีการดำเนินการศึกษาทางดาราศาสตร์ตามยาวซ้ำแล้วซ้ำอีก และมีหอดูดาว 71 แห่งมีส่วนร่วมในงานนี้ การวัดเหล่านี้ดำเนินการในระดับสมัยใหม่ที่ดีแม้ว่าจะใช้เวลาไม่นานนัก (7 ปี) ก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งแสดงให้เห็นว่าอเมริกาไม่ได้เคลื่อนตัวออกจากยุโรป 1 เมตรต่อปีตามที่ Wegener คิด แต่เป็น เข้าใกล้ในอัตราประมาณ 60 ซม. ต่อปี

ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของการวัดตามยาวที่แม่นยำมาก การมีอยู่ของการเคลื่อนไหวที่ทันสมัยของบล็อกทวีปขนาดใหญ่จึงได้รับการยืนยัน ยิ่งไปกว่านั้น ยังเป็นไปได้ที่จะพบว่าแต่ละส่วนของบล็อกทวีปเหล่านี้มีการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันเล็กน้อย

ระเบียบวิธีสำหรับบทที่ 5
"เวลาและปฏิทิน"

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อสร้างระบบแนวคิดเกี่ยวกับโหราศาสตร์เชิงปฏิบัติเกี่ยวกับวิธีการและเครื่องมือในการวัด การนับ และการจัดเก็บเวลา

วัตถุประสงค์การเรียนรู้:
การศึกษาทั่วไป: การก่อตัวของแนวคิด:

โหราศาสตร์เชิงปฏิบัติเกี่ยวกับ 1) วิธีการทางดาราศาสตร์ เครื่องมือและหน่วยวัด การนับและการเก็บเวลา ปฏิทิน และเหตุการณ์ต่างๆ 2) การกำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ (ลองจิจูด) ของพื้นที่โดยอาศัยการสังเกตทางดาราศาสตร์

เกี่ยวกับปรากฏการณ์จักรวาล: การปฏิวัติของโลกรอบดวงอาทิตย์, การปฏิวัติของดวงจันทร์รอบโลกและการหมุนของโลกรอบแกนของมันและเกี่ยวกับผลที่ตามมา - ปรากฏการณ์ท้องฟ้า: พระอาทิตย์ขึ้น, พระอาทิตย์ตก, การเคลื่อนไหวที่มองเห็นได้รายวันและรายปีและจุดสุดยอดของ ผู้ทรงคุณวุฒิ (ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงดาว) การเปลี่ยนแปลงระยะของดวงจันทร์

การศึกษา: การก่อตัวของโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์และการศึกษาที่ไม่เชื่อพระเจ้าในหลักสูตรความคุ้นเคยกับประวัติศาสตร์ความรู้ของมนุษย์พร้อมปฏิทินและระบบลำดับเหตุการณ์ประเภทหลัก หักล้างความเชื่อโชคลางที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่อง "ปีอธิกสุรทิน" และการแปลวันที่ในปฏิทินจูเลียนและเกรกอเรียน การศึกษาโพลีเทคนิคและแรงงานในการนำเสนอสื่อเกี่ยวกับเครื่องมือวัดและจัดเก็บเวลา (นาฬิกา) ปฏิทินและระบบลำดับเหตุการณ์ และวิธีการประยุกต์ความรู้ทางดาราศาสตร์เชิงปฏิบัติ

พัฒนาการ: การพัฒนาทักษะ: การแก้ปัญหาในการคำนวณเวลาและวันที่และการถ่ายโอนเวลาจากระบบการจัดเก็บและการนับหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง ทำแบบฝึกหัดเพื่อใช้สูตรพื้นฐานของโหราศาสตร์เชิงปฏิบัติ ใช้แผนที่ดาวที่กำลังเคลื่อนที่ หนังสืออ้างอิง และปฏิทินดาราศาสตร์เพื่อกำหนดตำแหน่งและเงื่อนไขในการมองเห็นเทห์ฟากฟ้าและการเกิดปรากฏการณ์ท้องฟ้า กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ (ลองจิจูด) ของพื้นที่โดยอาศัยข้อมูลการสังเกตทางดาราศาสตร์

นักศึกษาจะต้อง ทราบ:

1) สาเหตุของปรากฏการณ์ท้องฟ้าที่สังเกตได้ทุกวันซึ่งเกิดจากการโคจรของดวงจันทร์รอบโลก (การเปลี่ยนแปลงในระยะของดวงจันทร์, การเคลื่อนที่ที่ชัดเจนของดวงจันทร์ข้ามทรงกลมท้องฟ้า)
2) การเชื่อมโยงระหว่างระยะเวลาของปรากฏการณ์จักรวาลและท้องฟ้าแต่ละรายการกับหน่วยและวิธีการวัด การนับ และการจัดเก็บเวลาและปฏิทิน
3) หน่วยเวลา: วินาทีชั่วคราว; วัน (ดาวฤกษ์, แสงอาทิตย์จริงและเฉลี่ย); สัปดาห์; เดือน (ซินดิกและดาวฤกษ์); ปี (ดาวฤกษ์และเขตร้อน);
4) สูตรที่แสดงความเชื่อมโยงของเวลา: สากล, การลาคลอด, ท้องถิ่น, ฤดูร้อน;
5) เครื่องมือและวิธีการวัดเวลา: นาฬิกาประเภทหลัก (แสงอาทิตย์, น้ำ, ไฟ, เครื่องกล, ควอตซ์, อิเล็กทรอนิกส์) และกฎสำหรับการใช้งานในการวัดและจัดเก็บเวลา
6) ประเภทปฏิทินหลัก: จันทรคติ, จันทรคติ, สุริยคติ (จูเลียนและเกรกอเรียน) และพื้นฐานของลำดับเหตุการณ์
7) แนวคิดพื้นฐานของโหราศาสตร์เชิงปฏิบัติ: หลักการกำหนดเวลาและพิกัดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่โดยอาศัยข้อมูลการสังเกตทางดาราศาสตร์
8) คุณค่าทางดาราศาสตร์: พิกัดทางภูมิศาสตร์ของบ้านเกิด; หน่วยเวลา: วินาทีชั่วคราว; วัน (ดาวฤกษ์และแสงอาทิตย์เฉลี่ย); เดือน (ซินดิกและดาวฤกษ์); ปี (เขตร้อน) และความยาวของปีในปฏิทินประเภทหลัก (จันทรคติ จันทรคติ สุริยคติจูเลียน และเกรกอเรียน) หมายเลขโซนเวลาของมอสโกและบ้านเกิด

นักศึกษาจะต้อง สามารถ:

1) ใช้แผนทั่วไปเพื่อศึกษาปรากฏการณ์จักรวาลและท้องฟ้า
2) ค้นหาทิศทางของคุณโดยใช้ดวงจันทร์
3) แก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหน่วยเวลาจากระบบการนับหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งโดยใช้สูตรที่แสดงความสัมพันธ์: ก) ระหว่างเวลาสุริยะและเวลาเฉลี่ยของดาวฤกษ์; b) เวลาโลก เวลาคลอดบุตร เวลาท้องถิ่น เวลาฤดูร้อน และใช้แผนที่โซนเวลา c) ระหว่างระบบลำดับเหตุการณ์ที่แตกต่างกัน
4) แก้ไขปัญหาเพื่อกำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของสถานที่และเวลาที่สังเกต

เครื่องช่วยการมองเห็นและการสาธิต:

เศษของภาพยนตร์เรื่อง "การประยุกต์ใช้ดาราศาสตร์เชิงปฏิบัติ"

ชิ้นส่วนของแถบฟิล์ม "การเคลื่อนไหวที่มองเห็นได้ของเทห์ฟากฟ้า"; "การพัฒนาความคิดเกี่ยวกับจักรวาล"; "ดาราศาสตร์หักล้างแนวคิดทางศาสนาเกี่ยวกับจักรวาลได้อย่างไร"

เครื่องมือและเครื่องมือ: ลูกโลกทางภูมิศาสตร์ แผนที่โซนเวลา นาฬิกาแดดโนมอนและเส้นศูนย์สูตร นาฬิกาทราย นาฬิกาน้ำ (มีมาตราส่วนสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ) เทียนที่มีการแบ่งเป็นนาฬิกาไฟ นาฬิกากลไก ควอทซ์ และอิเล็กทรอนิกส์

ภาพวาด แผนภาพ ภาพถ่าย: การเปลี่ยนแปลงเฟสของดวงจันทร์ โครงสร้างภายในและหลักการทำงานของกลไก (ลูกตุ้มและสปริง) นาฬิกาควอทซ์และอิเล็กทรอนิกส์ มาตรฐานเวลาอะตอม

การบ้าน:

1. เนื้อหาตำราเรียน:
ปริญญาตรี โวรอนต์ซอฟ-เวเลียมิโนวา: §§ 6 (1), 7
อี.พี. เลวีตัน: § 6; ภารกิจที่ 1, 4, 7
เอ.วี. ซาโซวา, E.V. โคโนโนวิช: §§ 4(1); 6; แบบฝึกหัด 6.6 (2.3)

2. ทำงานให้เสร็จสิ้นจากการรวบรวมงานโดย Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

แผนการเรียน

ระเบียบวิธีในการนำเสนอเนื้อหา

ในช่วงเริ่มต้นของบทเรียน คุณควรทดสอบความรู้ที่ได้รับในสามบทเรียนก่อนหน้า โดยอัปเดตเนื้อหาสำหรับการศึกษาด้วยคำถามและงานในระหว่างการสำรวจส่วนหน้าและการสนทนากับนักเรียน นักเรียนบางคนทำงานตามโปรแกรมโดยแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการใช้แผนที่ดาวที่กำลังเคลื่อนที่ (คล้ายกับงานในงาน 1-3)

ชุดคำถามเกี่ยวกับสาเหตุของปรากฏการณ์ท้องฟ้า เส้นหลักและจุดของทรงกลมท้องฟ้า กลุ่มดาว สภาพการมองเห็นของผู้ทรงคุณวุฒิ ฯลฯ ตรงกับคำถามที่ถามตอนต้นบทเรียนก่อนหน้า พร้อมเสริมด้วยคำถามดังนี้

1. กำหนดแนวคิดเรื่อง "ความส่องสว่าง" และ "ขนาดดาวฤกษ์" คุณรู้อะไรเกี่ยวกับมาตราส่วนขนาด? อะไรกำหนดความสว่างของดวงดาว? เขียนสูตรของ Pogson บนกระดาน

2. คุณรู้อะไรเกี่ยวกับระบบพิกัดท้องฟ้าแนวนอนบ้าง? มันใช้ทำอะไร? เครื่องบินและเส้นใดที่เป็นเครื่องบินหลักในระบบนี้? ความสูงของโคมไฟคือเท่าไหร่? ระยะซีนิธของแสงสว่าง? ราบของแสงสว่าง? ข้อดีและข้อเสียของระบบพิกัดท้องฟ้านี้คืออะไร?

3. คุณรู้อะไรเกี่ยวกับระบบพิกัดท้องฟ้าเส้นศูนย์สูตร I บ้าง มันใช้ทำอะไร? เครื่องบินและเส้นใดที่เป็นเครื่องบินหลักในระบบนี้? ความเสื่อมของผู้ทรงคุณวุฒิคืออะไร? ระยะห่างขั้วโลก? มุมชั่วโมงของแสงสว่าง? ข้อดีและข้อเสียของระบบพิกัดท้องฟ้านี้คืออะไร?

4. คุณรู้อะไรเกี่ยวกับระบบพิกัดท้องฟ้าเส้นศูนย์สูตร II บ้าง? มันใช้ทำอะไร? เครื่องบินและเส้นใดที่เป็นเครื่องบินหลักในระบบนี้? การขึ้นสู่สวรรค์ที่ถูกต้องของผู้ทรงคุณวุฒิคืออะไร? ข้อดีและข้อเสียของระบบพิกัดท้องฟ้านี้คืออะไร?

1) จะนำทางภูมิประเทศโดยใช้ดวงอาทิตย์ได้อย่างไร? โดยดาวเหนือ?
2) จะกำหนดละติจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่จากการสังเกตทางดาราศาสตร์ได้อย่างไร?

งานโปรแกรมที่สอดคล้องกัน:

1) รวบรวมปัญหาโดย G.P. Subbotina งาน NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) การรวบรวมปัญหาโดย E.P. ใช้งานไม่ได้ NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) สเตราต์ เอ.เค. : ข้อสอบ NN 1-2 หัวข้อ “พื้นฐานทางดาราศาสตร์เชิงปฏิบัติ” (ผลงานของอาจารย์แปรสภาพเป็นแบบโปรแกรมได้)

ในขั้นตอนแรกของบทเรียนในรูปแบบของการบรรยายการก่อตัวของแนวคิดเกี่ยวกับเวลาหน่วยการวัดและการนับเวลาตามระยะเวลาของปรากฏการณ์จักรวาล (การหมุนของโลกรอบแกนของมันการปฏิวัติของ ดวงจันทร์รอบโลกและการหมุนรอบดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์) ความเชื่อมโยงระหว่าง “เวลา” ที่ต่างกันและสายพานนาฬิกา เราพิจารณาว่าจำเป็นต้องให้นักเรียนมีความเข้าใจโดยทั่วไปเกี่ยวกับเวลาของดาวฤกษ์

นักเรียนต้องใส่ใจกับ:

1. ความยาวของวันและปีขึ้นอยู่กับระบบอ้างอิงที่ใช้พิจารณาการเคลื่อนที่ของโลก (ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับดวงดาวที่อยู่กับที่ ดวงอาทิตย์ ฯลฯ ก็ตาม) การเลือกระบบอ้างอิงจะแสดงในชื่อของหน่วยเวลา

2. ระยะเวลาของหน่วยเวลาสัมพันธ์กับสภาพการมองเห็น (จุดสุดยอด) ของเทห์ฟากฟ้า

3. การนำมาตรฐานเวลาอะตอมมาใช้ในทางวิทยาศาสตร์เกิดจากการที่โลกหมุนไม่เท่ากัน ซึ่งค้นพบเมื่อนาฬิกามีความแม่นยำเพิ่มขึ้น

4. การแนะนำเวลามาตรฐานนั้นเกิดจากความจำเป็นในการประสานงานกิจกรรมทางเศรษฐกิจในดินแดนที่กำหนดโดยขอบเขตของเขตเวลา ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในชีวิตประจำวันคือการรวมเวลาท้องถิ่นเข้ากับเวลาคลอดบุตร

1 ครั้ง. หน่วยวัดและการนับเวลา

เวลาเป็นปริมาณทางกายภาพหลักที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของปรากฏการณ์และสถานะของสสารตลอดระยะเวลาการดำรงอยู่ของพวกมัน

ในอดีต หน่วยเวลาพื้นฐานและอนุพันธ์ทั้งหมดถูกกำหนดบนพื้นฐานของการสังเกตทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ท้องฟ้าที่เกิดจาก: การหมุนของโลกรอบแกนของมัน การหมุนของดวงจันทร์รอบโลก และการหมุนของโลกรอบ ๆ ดวงอาทิตย์. ในการวัดและนับเวลาในการวัดทางโหราศาสตร์ จะใช้ระบบอ้างอิงที่แตกต่างกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับเทห์ฟากฟ้าบางแห่งหรือจุดใดจุดหนึ่งของทรงกลมท้องฟ้า ที่แพร่หลายที่สุดคือ:

1. "ซเวซดโน“เวลาที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของดวงดาวบนทรงกลมท้องฟ้า วัดจากมุมชั่วโมงของวสันตวิษุวัต: S = t ^ ; t = S - a

2. "แดดจัด"เวลาที่เกี่ยวข้องกับ: กับการเคลื่อนตัวที่มองเห็นได้ของศูนย์กลางจานดวงอาทิตย์ตามแนวสุริยุปราคา (เวลาสุริยะที่แท้จริง) หรือการเคลื่อนที่ของ "ดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย" - จุดจินตภาพเคลื่อนที่สม่ำเสมอไปตามเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าในช่วงเวลาเดียวกันกับ ดวงอาทิตย์ที่แท้จริง (เวลาสุริยะโดยเฉลี่ย)

ด้วยการเปิดตัวมาตรฐานเวลาอะตอมและระบบ SI สากลในปี 1967 วินาทีอะตอมได้ถูกนำมาใช้ในวิชาฟิสิกส์

วินาทีคือปริมาณทางกายภาพในเชิงตัวเลขเท่ากับ 9192631770 คาบของการแผ่รังสีซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์ของสถานะพื้นของอะตอมซีเซียม-133

“เวลา” ข้างต้นทั้งหมดสอดคล้องกันผ่านการคำนวณพิเศษ ในชีวิตประจำวันใช้เวลาเฉลี่ยสุริยคติ

การกำหนดเวลาที่แน่นอน การจัดเก็บและการส่งสัญญาณทางวิทยุถือเป็นงานของ Time Service ซึ่งมีอยู่ในทุกประเทศที่พัฒนาแล้วของโลกรวมถึงรัสเซีย

หน่วยพื้นฐานของเวลาสุริยะ จริง และเฉลี่ยคือวัน เราได้ดาวฤกษ์ ดวงอาทิตย์เฉลี่ย และวินาทีอื่นๆ โดยการหารวันที่สอดคล้องกันด้วย 86400 (24 ชั่วโมง 60 นาที 60 วินาที)

วันนี้กลายเป็นหน่วยวัดเวลาหน่วยแรกเมื่อกว่า 50,000 ปีที่แล้ว

วันคือช่วงเวลาที่โลกทำการปฏิวัติรอบแกนของมันอย่างสมบูรณ์โดยสัมพันธ์กับจุดสังเกตบางแห่ง

วันดาวฤกษ์คือคาบการหมุนของโลกรอบแกนของมันสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ที่ตายตัว ซึ่งหมายถึงช่วงเวลาระหว่างจุดยอดบนสองจุดต่อเนื่องกันของวสันตวิษุวัต

วันสุริยคติที่แท้จริงคือระยะเวลาการหมุนของโลกรอบแกนของมันสัมพันธ์กับศูนย์กลางของจานสุริยะ ซึ่งกำหนดเป็นช่วงเวลาระหว่างจุดสุดยอดต่อเนื่องกันสองครั้งที่มีชื่อเดียวกันที่ศูนย์กลางของจานสุริยะ

เนื่องจากสุริยุปราคาเอียงไปที่เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าที่มุม 23º 26¢ และโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรทรงรี (ยาวเล็กน้อย) ซึ่งเป็นความเร็วของการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ผ่านทรงกลมท้องฟ้า ดังนั้นระยะเวลาของวันสุริยคติที่แท้จริงจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตลอดทั้งปี โดยเร็วที่สุดใกล้วันวสันตวิษุวัต (มีนาคม กันยายน) ช้าที่สุดใกล้วันอายัน (มิถุนายน มกราคม)

เพื่อลดความซับซ้อนในการคำนวณเวลาทางดาราศาสตร์จึงมีการนำแนวคิดของวันสุริยคติเฉลี่ยมาใช้ - ระยะเวลาการหมุนของโลกรอบแกนของมันสัมพันธ์กับ "ดวงอาทิตย์เฉลี่ย"

วันสุริยคติเฉลี่ยถูกกำหนดให้เป็นช่วงเวลาระหว่างจุดสุดยอดติดต่อกันสองครั้งโดยใช้ชื่อเดียวกันของ "ดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย"

วันสุริยะโดยเฉลี่ยนั้นสั้นกว่าวันดาวฤกษ์ 3 นาที 55.009 วินาที

เวลาดาวฤกษ์ 24 ชั่วโมง 00 นาที 00 วินาที เท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.09 วินาที เวลาสุริยะเฉลี่ย

เพื่อความมั่นใจในการคำนวณทางทฤษฎีจึงได้รับการยอมรับ ชั่วคราว (ตาราง)วินาทีเท่ากับวินาทีสุริยคติเฉลี่ยของวันที่ 0 มกราคม พ.ศ. 2443 เวลา 12.00 น. ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการหมุนของโลก ประมาณ 35,000 ปีที่แล้ว ผู้คนสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงรูปลักษณ์ของดวงจันทร์เป็นระยะ - การเปลี่ยนแปลงของระยะดวงจันทร์ เฟส เอฟเทห์ฟากฟ้า (ดวงจันทร์, ดาวเคราะห์, ฯลฯ ) ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความกว้างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของส่วนที่ส่องสว่างของดิสก์ ง¢ถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของมัน ดี- เส้น เทอร์มิเนเตอร์แยกส่วนที่มืดและส่วนที่สว่างของจานส่องสว่าง

ข้าว. 32. การเปลี่ยนแปลงข้างขึ้นข้างแรม

ดวงจันทร์เคลื่อนที่รอบโลกในทิศทางเดียวกันกับที่โลกหมุนรอบแกนของมัน: จากตะวันตกไปตะวันออก การเคลื่อนไหวนี้สะท้อนให้เห็นในการเคลื่อนที่ที่มองเห็นได้ของดวงจันทร์ตัดกับพื้นหลังของดวงดาวไปสู่การหมุนรอบท้องฟ้า ทุกๆ วัน ดวงจันทร์เคลื่อนไปทางทิศตะวันออก 13 องศา เทียบกับดวงดาว และโคจรครบรอบเต็มวงใน 27.3 วัน นี่คือการกำหนดเวลาครั้งที่สองหลังจากวัน เดือน(รูปที่ 32)

ดาวฤกษ์ (ดาวฤกษ์) เดือนจันทรคติ- ระยะเวลาที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกครบ 1 รอบ สัมพันธ์กับดวงดาวที่อยู่นิ่ง เท่ากับ 27 วัน 07 ชั่วโมง 43 น. 11.47 วิ

เดือนจันทรคติแบบซินโนดิก (ปฏิทิน) คือช่วงเวลาระหว่างสองระยะติดต่อกันที่มีชื่อเดียวกัน (โดยปกติคือพระจันทร์ใหม่) ของดวงจันทร์ เท่ากับ 29 วัน 12 ชั่วโมง 44 นาที 2.78 วินาที

ข้าว. 33. วิธีที่จะมุ่งเน้น ภูมิประเทศบนดวงจันทร์

การรวมกันของปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ที่มองเห็นได้กับพื้นหลังของดวงดาวและระยะที่เปลี่ยนแปลงของดวงจันทร์ทำให้สามารถนำทางโดยดวงจันทร์บนพื้นได้ (รูปที่ 33) ดวงจันทร์ปรากฏเป็นเสี้ยวแคบๆ ทางทิศตะวันตก และหายไปในแสงอรุณ โดยมีเสี้ยวแคบๆ เช่นเดียวกันทางทิศตะวันออก ลองวาดเส้นตรงทางด้านซ้ายของพระจันทร์เสี้ยวในใจ เราสามารถอ่านตัวอักษร "R" - "กำลังเติบโต" บนท้องฟ้าได้ "เขา" ของเดือนจะหันไปทางซ้าย - เดือนจะมองเห็นได้ทางทิศตะวันตก หรือตัวอักษร "C" - "อายุ" "เขา" ของเดือนจะหันไปทางขวา - เดือนจะปรากฏให้เห็นทางทิศตะวันออก ในช่วงพระจันทร์เต็มดวง ดวงจันทร์จะปรากฏให้เห็นทางทิศใต้ในเวลาเที่ยงคืน

จากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าเป็นเวลาหลายเดือน การวัดเวลาครั้งที่สามจึงเกิดขึ้น - ปี.

หนึ่งปีคือช่วงเวลาที่โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ครบหนึ่งรอบโดยสัมพันธ์กับจุดสังเกต (จุด)

ปีดาวฤกษ์คือระยะเวลาดาวฤกษ์ (ดาวฤกษ์) ของการปฏิวัติโลกรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเท่ากับ 365.256320... วันสุริยะโดยเฉลี่ย

ปีที่ผิดปกติ - ช่วงเวลาระหว่างการโคจรเฉลี่ยของดวงอาทิตย์สองครั้งติดต่อกันผ่านจุดหนึ่งในวงโคจรของมัน (โดยปกติคือจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด) เท่ากับ 365.259641... วันสุริยคติเฉลี่ย

ปีเขตร้อนคือช่วงเวลาระหว่างสองช่วงติดต่อกันของดวงอาทิตย์เฉลี่ยผ่านวสันตวิษุวัต ซึ่งเท่ากับ 365.2422... วันสุริยคติเฉลี่ย หรือ 365 วัน 05 ชั่วโมง 48 นาที 46.1 วินาที

เวลาสากลหมายถึงเวลาสุริยะเฉลี่ยในท้องถิ่นที่เส้นเมอริเดียนสำคัญ (กรีนิช)

พื้นผิวโลกแบ่งออกเป็น 24 พื้นที่ล้อมรอบด้วยเส้นเมอริเดียน - โซนเวลา- เขตเวลาเป็นศูนย์จะอยู่ในตำแหน่งเชิงสมมาตรสัมพันธ์กับเส้นเมริเดียนสำคัญ (กรีนิช) เข็มขัดมีหมายเลขตั้งแต่ 0 ถึง 23 จากตะวันตกไปตะวันออก ขอบเขตที่แท้จริงของเข็มขัดจะรวมกับขอบเขตการบริหารของเขต ภูมิภาค หรือรัฐ เส้นเมอริเดียนกลางของเขตเวลาจะแยกจากกัน 15 องศา (1 ชั่วโมง) ดังนั้นเมื่อย้ายจากเขตเวลาหนึ่งไปยังอีกเขตเวลาหนึ่ง เวลาจะเปลี่ยนเป็นจำนวนเต็มชั่วโมง แต่จำนวนนาทีและวินาทีไม่เปลี่ยนแปลง . วันตามปฏิทินใหม่ (และปีใหม่) เริ่มต้นขึ้น เส้นวันที่(เส้นแบ่งเขต) โดยส่วนใหญ่ผ่านไปตามเส้นเมริเดียนที่ 180° ลองจิจูดตะวันออก ใกล้กับชายแดนตะวันออกเฉียงเหนือของสหพันธรัฐรัสเซีย ทางตะวันตกของเส้นวันที่ วันที่ของเดือนจะอยู่มากกว่าทิศตะวันออกหนึ่งเสมอ เมื่อข้ามเส้นนี้จากตะวันตกไปตะวันออก หมายเลขปฏิทินจะลดลงหนึ่ง และเมื่อข้ามเส้นจากตะวันออกไปตะวันตก หมายเลขปฏิทินจะเพิ่มขึ้นหนึ่ง ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการนับเวลาเมื่อเดินทางรอบโลกและเคลื่อนย้ายผู้คนจาก ตะวันออกถึงซีกโลกตะวันตก

เวลามาตรฐานถูกกำหนดโดยสูตร:
T n = T 0 + n , ที่ไหน ต 0 - เวลาสากล n- หมายเลขโซนเวลา

เวลาออมแสงคือเวลามาตรฐานที่เปลี่ยนแปลงตามจำนวนชั่วโมงตามคำสั่งของรัฐบาล สำหรับรัสเซียจะเท่ากับเวลาโซนบวก 1 ชั่วโมง

เวลามอสโก - เวลาคลอดบุตรของเขตเวลาที่สอง (บวก 1 ชั่วโมง):
ทีเอ็ม = ที 0 + 3 (ชั่วโมง).

เวลาออมแสงเป็นเวลามาตรฐาน ซึ่งเปลี่ยนแปลงเพิ่มอีก 1 ชั่วโมงตามคำสั่งของรัฐบาลในช่วงเวลาฤดูร้อนเพื่อเป็นการประหยัดทรัพยากรพลังงาน

เนื่องจากการหมุนของโลก ความแตกต่างระหว่างช่วงเวลาเที่ยงหรือจุดสุดยอดของดวงดาวที่มีพิกัดเส้นศูนย์สูตรที่ทราบที่ 2 จุดจะเท่ากับความแตกต่างในลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของจุดนั้น ซึ่งทำให้สามารถกำหนดลองจิจูดของ ให้จุดจากการสังเกตทางดาราศาสตร์ของดวงอาทิตย์และผู้ทรงคุณวุฒิอื่นๆ และในทางกลับกัน เวลาท้องถิ่น ณ จุดใดๆ ที่ทราบลองจิจูด

ลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่วัดทางตะวันออกของเส้นลมปราณ "ศูนย์" (กรีนิช) และมีค่าเท่ากับตัวเลขในช่วงเวลาระหว่างจุดไคลแม็กซ์เดียวกันของดาวดวงเดียวกันบนเส้นลมปราณกรีนิชและที่จุดสังเกต: โดยที่ ส- เวลาดาวฤกษ์ ณ จุดที่มีละติจูดทางภูมิศาสตร์ที่กำหนด ส 0 - เวลาดาวฤกษ์บนเส้นลมปราณสำคัญ แสดงเป็นองศาหรือชั่วโมง นาที และวินาที

ในการกำหนดลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่นั้น จำเป็นต้องกำหนดโมเมนต์จุดสุดยอดของแสงสว่าง (โดยปกติคือดวงอาทิตย์) ด้วยพิกัดเส้นศูนย์สูตรที่ทราบ ด้วยการแปลงเวลาการสังเกตจากแสงอาทิตย์เฉลี่ยไปเป็นดาวฤกษ์โดยใช้ตารางพิเศษหรือเครื่องคิดเลข และการรู้จากหนังสืออ้างอิงถึงเวลาจุดสุดยอดของดาวดวงนี้บนเส้นลมปราณกรีนิช ทำให้เราสามารถกำหนดลองจิจูดของพื้นที่ได้อย่างง่ายดาย ความยากเพียงอย่างเดียวในการคำนวณคือการแปลงหน่วยเวลาจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่ง ไม่จำเป็นต้อง "ดู" ช่วงเวลาแห่งจุดสุดยอด: ก็เพียงพอแล้วที่จะกำหนดความสูง (ระยะทางสุดยอด) ของแสงสว่างในช่วงเวลาที่บันทึกไว้อย่างแม่นยำ แต่การคำนวณจะค่อนข้างซับซ้อน

ในขั้นที่สองของบทเรียน นักเรียนจะคุ้นเคยกับเครื่องมือสำหรับการวัด การจัดเก็บ และการนับเวลา - นาฬิกา การอ่านนาฬิกาทำหน้าที่เป็นมาตรฐานในการเปรียบเทียบช่วงเวลาต่างๆ นักเรียนควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าความจำเป็นในการกำหนดช่วงเวลาและช่วงเวลาอย่างแม่นยำกระตุ้นการพัฒนาของดาราศาสตร์และฟิสิกส์: จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 วิธีการทางดาราศาสตร์ในการวัดการจัดเก็บเวลาและเวลามาตรฐานเป็นพื้นฐานของโลก บริการเวลา ความแม่นยำของนาฬิกาถูกควบคุมโดยการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ในปัจจุบัน การพัฒนาทางฟิสิกส์ได้นำไปสู่การสร้างวิธีการที่แม่นยำมากขึ้นในการกำหนดเวลาและมาตรฐาน ซึ่งนักดาราศาสตร์เริ่มนำมาใช้เพื่อศึกษาปรากฏการณ์ที่อยู่เบื้องหลังวิธีการวัดเวลาแบบก่อนหน้านี้

โดยนำเสนอเนื้อหาในรูปแบบการบรรยายพร้อมการสาธิตหลักการทำงานและโครงสร้างภายในของนาฬิกาประเภทต่างๆ

2. เครื่องมือวัดและจัดเก็บเวลา

แม้แต่ในบาบิโลนโบราณ วันสุริยคติก็แบ่งออกเป็น 24 ชั่วโมง (360њ: 24 = 15њ) ต่อมาแต่ละชั่วโมงแบ่งออกเป็น 60 นาที และแต่ละนาทีเป็น 60 วินาที

เครื่องมือวัดเวลาชนิดแรกคือนาฬิกาแดด นาฬิกาแดดที่ง่ายที่สุด - พวกโนมอน- เป็นตัวแทนของเสาแนวตั้งที่อยู่ตรงกลางของแท่นแนวนอนโดยมีส่วนต่างๆ (รูปที่ 34) เงาจากโนมอนอธิบายถึงเส้นโค้งที่ซับซ้อนซึ่งขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์และเปลี่ยนแปลงในแต่ละวันขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนสุริยุปราคาด้วย นาฬิกาแดดไม่จำเป็นต้องหมุน ไม่หยุดและเดินอย่างถูกต้องเสมอ โดยการเอียงแท่นเพื่อให้เสาจากโนมอนเล็งไปที่เสาท้องฟ้า เราจะได้นาฬิกาแดดเส้นศูนย์สูตรซึ่งมีความเร็วของเงาสม่ำเสมอ (รูปที่ 35)

ข้าว. 34. นาฬิกาแดดแนวนอน มุมที่สอดคล้องกับแต่ละชั่วโมงมีค่าต่างกันและคำนวณโดยใช้สูตร: โดยที่ a คือมุมระหว่างเส้นเที่ยง (การฉายเส้นเมริเดียนท้องฟ้าลงบนพื้นผิวแนวนอน) กับทิศทางไปยังตัวเลข 6, 8, 10... เพื่อแสดงชั่วโมง j คือละติจูดของสถานที่ ชั่วโมง - มุมชั่วโมงของดวงอาทิตย์ (15њ, 30њ, 45њ)

ข้าว. 35. นาฬิกาแดดเส้นศูนย์สูตร แต่ละชั่วโมงบนหน้าปัดมีมุม 15 องศา

นาฬิกาทราย ไฟ และน้ำ ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นเพื่อจับเวลาในเวลากลางคืนและในสภาพอากาศเลวร้าย

นาฬิกาทรายมีความโดดเด่นด้วยการออกแบบที่เรียบง่ายและแม่นยำ แต่มีขนาดใหญ่เทอะทะและ "หมุน" ได้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น

นาฬิกาดับเพลิงเป็นเกลียวหรือแท่งที่ทำจากสารไวไฟซึ่งมีการแบ่งส่วนที่ทำเครื่องหมายไว้ ในประเทศจีนโบราณ มีการสร้างส่วนผสมที่เผาเป็นเวลาหลายเดือนโดยไม่มีการควบคุมดูแลอย่างต่อเนื่อง ข้อเสียของนาฬิกาเหล่านี้: ความแม่นยำต่ำ (ขึ้นอยู่กับอัตราการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารและสภาพอากาศ) และความซับซ้อนของการผลิต (รูปที่ 36)

นาฬิกาน้ำ (clepsydras) ถูกนำมาใช้ในทุกประเทศของโลกโบราณ (รูปที่ 37 a, b)

นาฬิกาจักรกลมีตุ้มน้ำหนักและล้อถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 10-11 ในรัสเซีย นาฬิกาแขวนแบบกลไกเรือนแรกได้รับการติดตั้งในมอสโกเครมลินในปี 1404 โดยพระลาซาร์ ซอร์บิน นาฬิกาลูกตุ้มประดิษฐ์ขึ้นในปี 1657 โดยนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ H. Huygens นาฬิกากลไกแบบมีสปริงถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 18 ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษของเรา นาฬิการะบบควอตซ์ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น ในปี 1954 แนวคิดในการสร้างเกิดขึ้นในสหภาพโซเวียต นาฬิกาอะตอม- "ระบุมาตรฐานหลักของเวลาและความถี่" พวกมันถูกติดตั้งที่สถาบันวิจัยใกล้กรุงมอสโก และให้ข้อผิดพลาดแบบสุ่ม 1 วินาทีทุกๆ 500,000 ปี

มาตรฐานเวลาอะตอม (ออปติคอล) ที่แม่นยำยิ่งขึ้นถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียตในปี 1978 ข้อผิดพลาด 1 วินาทีเกิดขึ้นทุกๆ 10,000,000 ปี!

ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือเหล่านี้และเครื่องมือทางกายภาพสมัยใหม่อื่น ๆ ทำให้สามารถระบุค่าของหน่วยพื้นฐานและอนุพันธ์ของเวลาได้อย่างแม่นยำสูงมาก ลักษณะหลายประการของการเคลื่อนที่ที่ชัดเจนและแท้จริงของวัตถุจักรวาลได้รับการชี้แจง มีการค้นพบปรากฏการณ์จักรวาลใหม่ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความเร็วการหมุนของโลกรอบแกนของมัน 0.01-1 วินาทีในระหว่างปี

3. ปฏิทิน การคำนวณ

ปฏิทินเป็นระบบตัวเลขที่ต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานาน โดยขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ปรากฏอย่างชัดเจนในปรากฏการณ์ท้องฟ้า (การเคลื่อนไหวของเทห์ฟากฟ้า) ประวัติศาสตร์วัฒนธรรมของมนุษย์ที่มีอายุหลายศตวรรษมีความเชื่อมโยงกับปฏิทินอย่างแยกไม่ออก

ความต้องการปฏิทินเกิดขึ้นในสมัยโบราณ เมื่อผู้คนยังไม่รู้วิธีอ่านและเขียน ปฏิทินกำหนดการเริ่มต้นของฤดูใบไม้ผลิ ฤดูร้อน ฤดูใบไม้ร่วง และฤดูหนาว ช่วงเวลาที่พืชออกดอก การสุกของผลไม้ การรวบรวมสมุนไพร การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมและชีวิตของสัตว์ การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ เวลาของงานเกษตรกรรม และอื่นๆ อีกมากมาย ปฏิทินตอบคำถาม: "วันนี้เป็นวันที่เท่าไร", "วันอะไรในสัปดาห์", "เหตุการณ์นี้หรือเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นเมื่อใด" และช่วยให้คุณสามารถควบคุมและวางแผนชีวิตและกิจกรรมทางเศรษฐกิจของผู้คนได้

ปฏิทินมีสามประเภทหลัก:

1. จันทรคติ ปฏิทินซึ่งเป็นไปตามเดือนจันทรคติ synodic โดยมีระยะเวลา 29.5 วันสุริยคติเฉลี่ย กำเนิดเมื่อกว่า 30,000 ปีที่แล้ว ปีจันทรคติของปฏิทินประกอบด้วย 354 (355) วัน (สั้นกว่าสุริยคติ 11.25 วัน) และแบ่งออกเป็น 12 เดือน เดือนละ 30 (คี่) และ 29 (คู่) (ในปฏิทินมุสลิมเรียกว่า: Muharram, ซะฟาร, รอบี อัล-เอาวัล, รอบี อัล-ซานี, ญุมาดะ อัล-อูลา, ญุมาดะ อัล-อาฮิรา, รอญับ, ชะอฺบาน, รอมฎอน, เชาวาล, ซุลกอดะห์, ซุลฮิจเราะห์) เนื่องจากเดือนตามปฏิทินนั้นสั้นกว่าเดือน Synodic 0.0306 วัน และในระยะเวลา 30 ปี ความแตกต่างระหว่างเดือนเหล่านั้นจึงอยู่ที่ 11 วัน ภาษาอาหรับปฏิทินจันทรคติในแต่ละรอบ 30 ปี ได้แก่ ปีธรรมดา 19 ปี มี 354 วันในแต่ละรอบ และปีอธิกสุรทิน 11 ปี มี 355 วันในแต่ละรอบ (วันที่ 2, 5, 7, 10, 13, 16, 18, 21, 24, 26, ปีที่ 29 ของแต่ละรอบ) ภาษาตุรกีปฏิทินจันทรคติมีความแม่นยำน้อยกว่า: ในรอบ 8 ปีจะมี 5 ปี "เรียบง่าย" และ 3 "ปีอธิกสุรทิน" วันขึ้นปีใหม่ไม่คงที่ (เลื่อนไปช้าๆ ทุกปี) เช่น ปีฮิจเราะห์ศักราช 1421 ซึ่งเริ่มในวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2543 และสิ้นสุดในวันที่ 25 มีนาคม พ.ศ. 2544 ปฏิทินจันทรคติถูกนำมาใช้เป็นปฏิทินทางศาสนาและรัฐในรัฐมุสลิม ได้แก่ อัฟกานิสถาน อิรัก อิหร่าน ปากีสถาน สาธารณรัฐอาหรับ และอื่นๆ ปฏิทินสุริยคติและสุริยคติถูกนำมาใช้ควบคู่กันในการวางแผนและควบคุมกิจกรรมทางเศรษฐกิจ

2.ปฏิทินสุริยคติซึ่งขึ้นอยู่กับปีเขตร้อน กำเนิดเมื่อกว่า 6,000 ปีที่แล้ว ปัจจุบันได้รับการยอมรับให้เป็นปฏิทินโลก

ปฏิทินสุริยคติจูเลียน "แบบเก่า" มี 365.25 วัน พัฒนาโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรียน Sosigenes ได้รับการแนะนำโดยจักรพรรดิจูเลียส ซีซาร์ในกรุงโรมโบราณเมื่อ 46 ปีก่อนคริสตกาล แล้วแพร่หลายไปทั่วโลก ในรัสเซีย ได้มีการนำมาใช้ในคริสตศักราช 988 ในปฏิทินจูเลียน ความยาวของปีถูกกำหนดให้เป็น 365.25 วัน ปีธรรมดา 3 ปีมี 365 วันในแต่ละปี หนึ่งปีอธิกสุรทินมี 366 วัน มี 12 เดือนในปีที่มี 30 และ 31 วันในแต่ละปี (ยกเว้นเดือนกุมภาพันธ์) ปีจูเลียนช้ากว่าปีเขตร้อนประมาณ 11 นาที 13.9 วินาทีต่อปี การใช้งานมากว่า 1,500 ปี มีข้อผิดพลาดสะสมถึง 10 วัน

ใน เกรกอเรียนตามปฏิทินสุริยคติ "รูปแบบใหม่" ความยาวของปีคือ 365.242500 วัน ในปี 1582 ปฏิทินจูเลียนได้รับการปฏิรูปตามคำสั่งของสมเด็จพระสันตะปาปาเกรกอรีที่ 13 ตามโครงการของนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ลุยจิ ลิลิโอ การาลลี (ค.ศ. 1520-1576) การนับวันถูกเลื่อนไปข้างหน้า 10 วัน และมีการตกลงกันไว้ว่าทุกศตวรรษซึ่งหารด้วย 4 ไม่ลงตัวโดยไม่มีเศษ เช่น 1700, 1800, 1900, 2100 ฯลฯ ไม่ควรถือเป็นปีอธิกสุรทิน วิธีนี้จะแก้ไขข้อผิดพลาด 3 วันทุกๆ 400 ปี ข้อผิดพลาด 1 วัน “สะสม” ในรอบ 2,735 ปี ศตวรรษใหม่และสหัสวรรษใหม่เริ่มต้นในวันที่ 1 มกราคมของปี "แรก" ของศตวรรษและสหัสวรรษที่กำหนด ดังนั้น ศตวรรษที่ 21 และสหัสวรรษที่ 3 จะเริ่มในวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2544 ตามปฏิทินเกรกอเรียน

ในประเทศของเราก่อนการปฏิวัติมีการใช้ปฏิทินจูเลียนของ "แบบเก่า" ซึ่งข้อผิดพลาดในปี 1917 คือ 13 วัน ในปี 1918 ปฏิทินเกรกอเรียน "รูปแบบใหม่" ที่เป็นที่ยอมรับทั่วโลกถูกนำมาใช้ในประเทศ และวันที่ทั้งหมดเลื่อนไปข้างหน้า 13 วัน

การแปลงวันที่จากปฏิทินจูเลียนเป็นปฏิทินเกรกอเรียนดำเนินการโดยใช้สูตร: ที่ไหน T ชและต ยุ– วันที่ตามปฏิทินเกรกอเรียนและจูเลียน n – จำนวนวันจำนวนเต็ม กับ– จำนวนศตวรรษที่ผ่านมาที่สมบูรณ์ กับ 1 คือจำนวนศตวรรษที่ใกล้ที่สุดหารด้วยสี่ลงตัว

ปฏิทินสุริยคติประเภทอื่นๆ ได้แก่:

ปฏิทินเปอร์เซีย ซึ่งกำหนดความยาวของปีเขตร้อนที่ 365.24242 วัน วงจร 33 ปีประกอบด้วยปี “ธรรมดา” 25 ปี และปี “อธิกสุรทิน” 8 ปี แม่นยำกว่าเกรกอเรียนมาก: ข้อผิดพลาด 1 ปี "สะสม" ใน 4,500 ปี พัฒนาโดยโอมาร์ คัยยัม ในปี 1079; ใช้ในเปอร์เซียและรัฐอื่นๆ จนถึงกลางศตวรรษที่ 19

ปฏิทินคอปติกมีความคล้ายคลึงกับปฏิทินจูเลียน โดยในหนึ่งปีมี 12 เดือน มี 30 วัน หลังจากเดือนที่ 12 ในปี "เรียบง่าย" จะมีการเพิ่ม 5 ในปี "อธิกสุรทิน" - อีก 6 วัน ใช้ในเอธิโอเปียและรัฐอื่นๆ บางรัฐ (อียิปต์ ซูดาน ตุรกี ฯลฯ) ในดินแดนคอปต์ส

3.ปฏิทินจันทรคติ-สุริยคติโดยการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ประจำปีของดวงอาทิตย์ ปีประกอบด้วยเดือนจันทรคติ 12 เดือน เดือนละ 29 และ 30 วัน ซึ่งปี “อธิกสุรทิน” ที่มีเดือนที่ 13 เพิ่มเติมจะถูกเพิ่มเข้ามาเป็นระยะๆ เพื่อคำนึงถึงการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ เป็นผลให้ปี "แบบง่าย" อยู่ที่ 353, 354, 355 วัน และปี "อธิกสุรทิน" อยู่ที่ 383, 384 หรือ 385 วัน เกิดขึ้นในช่วงต้นสหัสวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช และถูกใช้ในจีนโบราณ อินเดีย บาบิโลน แคว้นยูเดีย กรีซ และโรม ปัจจุบันนำมาใช้ในอิสราเอล (ต้นปีตรงกับวันที่แตกต่างกันระหว่างวันที่ 6 กันยายนถึง 5 ตุลาคม) และถูกนำมาใช้ร่วมกับรัฐในประเทศเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ (เวียดนาม จีน ฯลฯ)

นอกเหนือจากปฏิทินประเภทหลักที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว ปฏิทินที่คำนึงถึงการเคลื่อนที่ที่ชัดเจนของดาวเคราะห์บนทรงกลมท้องฟ้ายังถูกสร้างขึ้นและยังคงใช้ในบางภูมิภาคของโลก

จันทรคติตะวันออก-ดาวเคราะห์ อายุ 60 ปี ปฏิทินขึ้นอยู่กับคาบการโคจรของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ เกิดขึ้นเมื่อต้นสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช ในเอเชียตะวันออกและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ปัจจุบันใช้ในประเทศจีน เกาหลี มองโกเลีย ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ ในภูมิภาค

ในรอบ 60 ปีของปฏิทินตะวันออกสมัยใหม่จะมี 21912 วัน (12 ปีแรกมี 4371 วัน ปีที่สองและสี่ - 4400 และ 4401 วัน ปีที่สามและห้า - 4370 วัน) วัฏจักร 30 ปีของดาวเสาร์สองรอบพอดีในช่วงเวลานี้ (เท่ากับช่วงดาวเสาร์ที่การปฏิวัติของมัน ตดาวเสาร์ = 29.46 » 30 ปี) ประมาณ 3 รอบดวงจันทร์ 19 ปี รอบ 12 ปีของดาวพฤหัส 5 รอบ (เท่ากับคาบดาวฤกษ์ที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี) ตดาวพฤหัสบดี= 11.86 » 12 ปี) และรอบจันทรคติ 12 ปี 5 รอบ จำนวนวันในหนึ่งปีไม่คงที่และสามารถเป็น 353, 354, 355 วันในปีที่ “เรียบง่าย” และ 383, 384, 385 วันในปีอธิกสุรทิน ต้นปีในประเทศต่างๆ ตรงกับวันที่ต่างกันตั้งแต่วันที่ 13 มกราคม ถึง 24 กุมภาพันธ์ วัฏจักร 60 ปีปัจจุบันเริ่มต้นในปี 1984 ข้อมูลเกี่ยวกับการรวมกันของสัญลักษณ์ของปฏิทินตะวันออกแสดงไว้ในภาคผนวก

ปฏิทินอเมริกากลางของวัฒนธรรมมายันและแอซเท็กถูกใช้ในช่วงประมาณปี 300–1530 ค.ศ ขึ้นอยู่กับคาบการโคจรของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และคาบซินโนดิกของการปฏิวัติของดาวเคราะห์ดาวศุกร์ (584 วัน) และดาวอังคาร (780 วัน) ปี “ยาว” มี 360 (365) วัน ประกอบด้วย 18 เดือน ครั้งละ 20 วัน และวันหยุด 5 วัน ในเวลาเดียวกันเพื่อวัตถุประสงค์ทางวัฒนธรรมและศาสนา มีการใช้ "ปีสั้น" 260 วัน (1/3 ของระยะเวลาสังฆราชของการปฏิวัติดาวอังคาร) แบ่งออกเป็น 13 เดือน ละ 20 วัน สัปดาห์ที่ “มีเลข” ประกอบด้วย 13 วันซึ่งมีหมายเลขและชื่อเป็นของตัวเอง ความยาวของปีเขตร้อนถูกกำหนดด้วยความแม่นยำสูงสุดที่ 365.2420 d (ข้อผิดพลาด 1 วันไม่สะสมเกิน 5,000 ปี!); เดือนจันทรคติ - 29.53059 น.

เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 การเติบโตของความสัมพันธ์ระหว่างประเทศทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค วัฒนธรรม และเศรษฐกิจ จำเป็นต้องสร้างปฏิทินโลกที่เป็นปฏิทินเดียว เรียบง่าย และแม่นยำ ปฏิทินที่มีอยู่มีข้อบกพร่องมากมายในรูปแบบของ: ความสอดคล้องไม่เพียงพอระหว่างระยะเวลาของปีเขตร้อนและวันที่ของปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ข้ามทรงกลมท้องฟ้า ความยาวเดือนไม่เท่ากันและไม่สอดคล้องกัน ตัวเลขของปฏิทินไม่สอดคล้องกัน เดือนและวันในสัปดาห์ ชื่อไม่ตรงกับตำแหน่งในปฏิทิน เป็นต้น ความไม่ถูกต้องของปฏิทินสมัยใหม่ถูกเปิดเผย

ในอุดมคติ นิรันดร์ปฏิทินมีโครงสร้างที่ไม่เปลี่ยนแปลงซึ่งช่วยให้คุณสามารถกำหนดวันในสัปดาห์ตามวันที่ในปฏิทินได้อย่างรวดเร็วและไม่คลุมเครือ โครงการปฏิทินถาวรที่ดีที่สุดโครงการหนึ่งได้รับการเสนอให้พิจารณาโดยสมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติในปี 1954 แม้ว่าจะคล้ายกับปฏิทินเกรกอเรียน แต่ก็ง่ายกว่าและสะดวกกว่า ปีเขตร้อนแบ่งออกเป็น 4 ไตรมาส รวม 91 วัน (13 สัปดาห์) แต่ละไตรมาสเริ่มในวันอาทิตย์และสิ้นสุดในวันเสาร์ ประกอบด้วย 3 เดือน เดือนแรกมี 31 วัน เดือนที่สองและสามมี 30 วัน แต่ละเดือนมี 26 วันทำการ วันแรกของปีคือวันอาทิตย์เสมอ ข้อมูลสำหรับโครงการนี้มีให้ไว้ในภาคผนวก ไม่ได้ดำเนินการเนื่องจากเหตุผลทางศาสนา การเปิดตัวปฏิทินถาวรโลกแบบครบวงจรยังคงเป็นหนึ่งในปัญหาในยุคของเรา

เรียกว่าวันที่เริ่มต้นและระบบลำดับเหตุการณ์ที่ตามมา ยุค- จุดเริ่มต้นของยุคสมัยเรียกว่า ยุค.

ตั้งแต่สมัยโบราณจุดเริ่มต้นของยุคหนึ่ง (มากกว่า 1,000 ยุคเป็นที่รู้จักในรัฐต่าง ๆ ของภูมิภาคต่าง ๆ ของโลก รวมถึง 350 ยุคในจีนและ 250 ยุคในญี่ปุ่น) และลำดับเหตุการณ์ทั้งหมดมีความเกี่ยวข้องกับตำนานที่สำคัญทางศาสนา หรือ (ไม่บ่อยนัก) เหตุการณ์จริง: การครองราชย์ของราชวงศ์และจักรพรรดิแต่ละองค์ สงคราม การปฏิวัติ โอลิมปิก การสถาปนาเมืองและรัฐ การ “กำเนิด” ของพระเจ้า (ผู้เผยพระวจนะ) หรือ “การทรงสร้างโลก”

วันที่ปีที่ 1 ในรัชสมัยของจักรพรรดิ Huangdi ถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุควงจร 60 ปีของจีน - 2697 ปีก่อนคริสตกาล

ในจักรวรรดิโรมัน การนับนี้ถูกเก็บไว้จาก "รากฐานของกรุงโรม" ตั้งแต่วันที่ 21 เมษายน 753 ปีก่อนคริสตกาล และจากการขึ้นครองราชย์ของจักรพรรดิ Diocletian เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม ค.ศ. 284

ในจักรวรรดิไบแซนไทน์และต่อมาตามประเพณีในมาตุภูมิ - ตั้งแต่การรับศาสนาคริสต์โดยเจ้าชายวลาดิมีร์ Svyatoslavovich (ค.ศ. 988) ไปจนถึงพระราชกฤษฎีกาของปีเตอร์ที่ 1 (ค.ศ. 1700) การนับจำนวนปีได้ดำเนินการ "จากการสร้าง ของโลก”: สำหรับวันที่เริ่มต้นคือ 1 กันยายน 5508 ปีก่อนคริสตกาล (ปีแรกของ “ยุคไบแซนไทน์”) ในอิสราเอลโบราณ (ปาเลสไตน์) "การสร้างโลก" เกิดขึ้นในภายหลัง: 7 ตุลาคม 3761 ปีก่อนคริสตกาล (ปีแรกของ "ยุคชาวยิว") มีอีกหลายยุคที่แตกต่างจากยุคทั่วไปที่กล่าวข้างต้น “ตั้งแต่การสร้างโลก”

การเติบโตของความสัมพันธ์ทางวัฒนธรรมและเศรษฐกิจ และการเผยแพร่ศาสนาคริสต์อย่างกว้างขวางในยุโรปตะวันตกและยุโรปตะวันออก ทำให้เกิดความจำเป็นในการรวมระบบลำดับเหตุการณ์ หน่วยวัด และการนับเวลาให้เป็นหนึ่งเดียว

เหตุการณ์สมัยใหม่ - " ยุคของเรา", "ยุคใหม่" (ค.ศ.) "ยุคตั้งแต่การประสูติของพระคริสต์" ( ร.ฮ..), อันโน โดเมนิ ( อ.– “ปีของพระเจ้า”) – ขึ้นอยู่กับวันเกิดของพระเยซูคริสต์ที่เลือกโดยพลการ เนื่องจากไม่ได้ระบุไว้ในเอกสารทางประวัติศาสตร์ใด ๆ และพระกิตติคุณขัดแย้งกันพระภิกษุ Dionysius the Small ในปี 278 ของยุค Diocletian จึงตัดสินใจ "ทางวิทยาศาสตร์" ตามข้อมูลทางดาราศาสตร์เพื่อคำนวณวันที่ของยุคนั้น การคำนวณขึ้นอยู่กับ: "วงกลมสุริยะ" 28 ปี - ช่วงเวลาที่จำนวนเดือนตรงกับวันเดียวกันของสัปดาห์ และ "วงกลมจันทรคติ" 19 ปี - ช่วงเวลาระหว่าง ซึ่งข้างขึ้นข้างแรมตกตรงกับวันเดียวกันของเดือน ผลคูณของวัฏจักรของวงกลม "สุริยคติ" และ "ดวงจันทร์" ซึ่งปรับตามพระชนม์ชีพ 30 ปีของพระคริสต์ (28 ´ 19S + 30 = 572) ทำให้เป็นวันที่เริ่มต้นของเหตุการณ์สมัยใหม่ นับปีตามยุค “ตั้งแต่การประสูติของพระคริสต์” “หยั่งราก” อย่างช้าๆ จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 15 (เช่น 1,000 ปีต่อมา) เอกสารอย่างเป็นทางการของยุโรปตะวันตกระบุวันที่ 2 วัน: จากการทรงสร้างโลกและจากการประสูติของพระคริสต์ (ค.ศ.)

ในโลกมุสลิม จุดเริ่มต้นของลำดับเหตุการณ์คือวันที่ 16 กรกฎาคม ค.ศ. 622 ซึ่งเป็นวันฮิจเราะห์ (การอพยพของศาสดาโมฮัมเหม็ดจากเมกกะไปยังเมดินา)

การแปลวันที่จากระบบลำดับเหตุการณ์ "มุสลิม" ต มถึง "คริสเตียน" (เกรกอเรียน) ต ชสามารถทำได้โดยใช้สูตร: (ปี).

เพื่อความสะดวกในการคำนวณทางดาราศาสตร์และตามลำดับเวลา ลำดับเหตุการณ์ที่เสนอโดย J. Scaliger ได้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 16 สมัยจูเลียน(เจ.ดี.- การนับวันต่อเนื่องได้ดำเนินการตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 4713 ปีก่อนคริสตกาล

เช่นเดียวกับบทเรียนก่อนหน้านี้ นักเรียนควรได้รับคำสั่งให้นักเรียนกรอกตารางด้วยตนเอง 6 ข้อมูลเกี่ยวกับปรากฏการณ์จักรวาลและท้องฟ้าที่ศึกษาในบทเรียน โดยให้เวลาไม่เกิน 3 นาที จากนั้นครูตรวจสอบและแก้ไขงานของนักเรียน ตารางที่ 6 เสริมด้วยข้อมูล:

วัสดุจะถูกรวมเข้าด้วยกันเมื่อแก้ไขปัญหา:

แบบฝึกหัดที่ 4:

1. วันที่ 1 มกราคม นาฬิกาแดดแสดงเวลา 10.00 น. นาฬิกาของคุณแสดงเวลาใดในขณะนี้?

2. หาความแตกต่างในการอ่านค่าของนาฬิกาที่แม่นยำและโครโนมิเตอร์ที่ทำงานตามเวลาดาวฤกษ์ 1 ปีหลังจากการปล่อยพร้อมกัน

3. กำหนดช่วงเวลาของการเริ่มต้นระยะรวมของจันทรุปราคาในวันที่ 4 เมษายน 2539 ในเชเลียบินสค์และโนโวซีบีร์สค์หากตามเวลาสากลปรากฏการณ์เกิดขึ้นที่ 23 ชั่วโมง 36 นาที

4. พิจารณาว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะสังเกตสุริยุปราคา (การบดบัง) ของดาวพฤหัสข้างดวงจันทร์ในวลาดิวอสต็อก ถ้ามันเกิดขึ้นในเวลาสากล 1 ชั่วโมง 50 นาที และดวงจันทร์ตกในวลาดิวอสต็อกที่ 0 ชั่วโมง 30 นาที ตามเวลาฤดูร้อนท้องถิ่น

5. ปี 1918 อยู่ใน RSFSR กี่วัน?

6. วันอาทิตย์จำนวนมากที่สุดในเดือนกุมภาพันธ์คือเท่าใด?

7. ดวงอาทิตย์ขึ้นปีละกี่ครั้ง?

8. เหตุใดดวงจันทร์จึงหันหน้าเข้าหาโลกด้านเดียวกันเสมอ?

9. กัปตันเรือตรวจวัดระยะจุดสุดยอดของดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงแท้จริงของวันที่ 22 ธันวาคม และพบว่ามีค่าเท่ากับ 66° 33" เครื่องวัดเที่ยงตรงที่วิ่งในเวลากรีนิชแสดงเวลา 11.54 น. ในขณะสังเกต กำหนดพิกัดของ เรือและตำแหน่งบนแผนที่โลก

10. อะไรคือพิกัดทางภูมิศาสตร์ของสถานที่ซึ่งดาวเหนือสูง 64 องศา 12 นิ้ว และจุดสุดยอดของดาวฤกษ์ Lyrae เกิดขึ้นช้ากว่าที่หอดูดาวกรีนิช 4 ชั่วโมง 18 เมตร

11. กำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์ของสถานที่ซึ่งเป็นจุดสูงสุดของดาวฤกษ์ ก - - การสอน - การทดสอบ - งาน

การกำหนดเวลาที่แน่นอน จัดเก็บและส่งสัญญาณทางวิทยุไปยังประชากรทั้งหมดเป็นหน้าที่ของบริการเวลาที่แน่นอนซึ่งมีอยู่ในหลายประเทศ

นักเดินเรือของกองทัพเรือและกองทัพอากาศ รวมถึงองค์กรทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมจำนวนมากที่จำเป็นต้องทราบเวลาที่แน่นอนจะรับสัญญาณเวลาที่แม่นยำผ่านทางวิทยุ การรู้เวลาที่แน่นอนเป็นสิ่งจำเป็นโดยเฉพาะในการกำหนดภูมิศาสตร์

ลองจิจูด ณ จุดต่างๆ บนพื้นผิวโลก

นับเวลา. การกำหนดลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ ปฏิทิน

จากหลักสูตรภูมิศาสตร์ทางกายภาพของสหภาพโซเวียต คุณทราบแนวคิดเกี่ยวกับเวลาท้องถิ่น โซน และเวลาคลอดบุตร และความแตกต่างในลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของสองจุดนั้นถูกกำหนดโดยความแตกต่างในเวลาท้องถิ่นของจุดเหล่านี้ ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยวิธีการทางดาราศาสตร์โดยใช้การสังเกตดาวฤกษ์ จากการระบุพิกัดที่แน่นอนของแต่ละจุด พื้นผิวโลกจะถูกแมป

ในการนับช่วงเวลาขนาดใหญ่ ผู้คนตั้งแต่สมัยโบราณจะใช้ระยะเวลาของเดือนจันทรคติหรือปีสุริยคติ กล่าวคือ ระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรรอบสุริยุปราคา ปีจะเป็นตัวกำหนดความถี่ของการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ปีสุริยคติมี 365 วันสุริยคติ 5 ชั่วโมง 48 นาที 46 วินาที ในทางปฏิบัติไม่สอดคล้องกับวันและความยาวของเดือนจันทรคติ - ระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงข้างจันทรคติ (ประมาณ 29.5 วัน) นี่คือความยากในการสร้างปฏิทินที่ง่ายและสะดวก ตลอดประวัติศาสตร์ที่ยาวนานหลายศตวรรษของมนุษยชาติ ได้มีการสร้างและใช้ระบบปฏิทินต่างๆ มากมาย แต่ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: แสงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงจันทร์ คนอภิบาลภาคใต้มักจะใช้เดือนจันทรคติ หนึ่งปีประกอบด้วยเดือนจันทรคติ 12 เดือนมี 355 วันสุริยคติ เพื่อประสานการคำนวณเวลาโดยดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ จำเป็นต้องกำหนดเดือน 12 หรือ 13 ในปีหนึ่งและใส่วันเพิ่มเติมเข้าไปในปี ปฏิทินสุริยคติที่ใช้ในอียิปต์โบราณนั้นเรียบง่ายและสะดวกกว่า ในปัจจุบัน ประเทศส่วนใหญ่ในโลกยังใช้ปฏิทินสุริยคติด้วย แต่ประเทศที่ก้าวหน้ากว่านั้นเรียกว่าปฏิทินเกรกอเรียน ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง

เมื่อรวบรวมปฏิทินจำเป็นต้องคำนึงว่าระยะเวลาของปีปฏิทินควรใกล้เคียงกับระยะเวลาการหมุนรอบดวงอาทิตย์ตามแนวสุริยุปราคามากที่สุดและปีปฏิทินควรมีจำนวนวันสุริยคติทั้งหมดเนื่องจาก ไม่สะดวกที่จะเริ่มต้นปีในเวลาที่ต่างกันของวัน

เงื่อนไขเหล่านี้เป็นไปตามปฏิทินที่พัฒนาโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรียน Sosigenes และเปิดตัวใน 46 ปีก่อนคริสตกาล ในกรุงโรม โดยจูเลียส ซีซาร์ ต่อมาดังที่คุณทราบจากวิชาภูมิศาสตร์กายภาพได้รับชื่อจูเลียนหรือแบบเก่า ในปฏิทินนี้ ปีต่างๆ จะถูกนับสามครั้งติดต่อกันเป็นเวลา 365 วัน เรียกว่าแบบง่าย ปีถัดมาคือ 366 วัน เรียกว่าปีอธิกสุรทิน ปีอธิกสุรทินในปฏิทินจูเลียนคือปีที่มีตัวเลขหารด้วย 4 ลงตัวโดยไม่มีเศษ

ความยาวเฉลี่ยของปีตามปฏิทินนี้คือ 365 วัน 6 ชั่วโมง กล่าวคือ มันยาวกว่าของจริงประมาณ 11 นาที ด้วยเหตุนี้ รูปแบบเก่าจึงล้าหลังการไหลเวียนของเวลาจริงประมาณ 3 วันทุกๆ 400 ปี

ในปฏิทินเกรกอเรียน (รูปแบบใหม่) เปิดตัวในสหภาพโซเวียตในปี 1918 และก่อนหน้านี้ยังนำมาใช้ในประเทศส่วนใหญ่ โดยปีที่ลงท้ายด้วยศูนย์สองตัว ยกเว้น 1600, 2000, 2400 เป็นต้น (เช่น วันที่มีจำนวนร้อยหารด้วย 4 ลงตัวโดยไม่มีเศษ) จะไม่ถือเป็นวันอธิกสุรทิน เป็นการแก้ข้อผิดพลาด 3 วัน ซึ่งสะสมมามากกว่า 400 ปี ดังนั้นความยาวเฉลี่ยของปีในรูปแบบใหม่จึงใกล้เคียงกับช่วงการปฏิวัติของโลกรอบดวงอาทิตย์มาก

ภายในศตวรรษที่ 20 ความแตกต่างระหว่างรูปแบบใหม่กับแบบเก่า (จูเลียน) ถึง 13 วัน เนื่องจากในประเทศของเรารูปแบบใหม่ถูกนำมาใช้เฉพาะในปี พ.ศ. 2461 การปฏิวัติเดือนตุลาคมซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2460 ในวันที่ 25 ตุลาคม (แบบเก่า) จึงได้รับการเฉลิมฉลองในวันที่ 7 พฤศจิกายน (รูปแบบใหม่)

ความแตกต่างระหว่างรูปแบบเก่าและรูปแบบใหม่ 13 วันจะยังคงอยู่ในศตวรรษที่ 21 และในศตวรรษที่ 22 จะเพิ่มเป็น 14 วัน

แน่นอนว่ารูปแบบใหม่นั้นไม่ถูกต้องอย่างสมบูรณ์ แต่ข้อผิดพลาด 1 วันจะสะสมตามนั้นหลังจาก 3300 ปีเท่านั้น

เวลาที่แน่นอน

สำหรับการวัดช่วงเวลาสั้น ๆ ทางดาราศาสตร์ หน่วยพื้นฐานคือระยะเวลาเฉลี่ยของวันสุริยะ เช่น ช่วงเวลาเฉลี่ยระหว่างจุดสุดยอดสองจุดบน (หรือล่าง) ของศูนย์กลางดวงอาทิตย์ ต้องใช้ค่าเฉลี่ยเนื่องจากความยาวของวันที่มีแดดจะผันผวนเล็กน้อยตลอดทั้งปี นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ไม่ใช่เป็นวงกลม แต่เป็นวงรีและความเร็วของการเคลื่อนที่ของมันเปลี่ยนไปเล็กน้อย ซึ่งทำให้เกิดความผิดปกติเล็กน้อยในการเคลื่อนที่ที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ตามแนวสุริยุปราคาตลอดทั้งปี

ช่วงเวลาที่จุดสูงสุดของใจกลางดวงอาทิตย์ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วนั้นเรียกว่าเที่ยงแท้ แต่ในการตรวจสอบนาฬิกาเพื่อกำหนดเวลาที่แน่นอน ไม่จำเป็นต้องทำเครื่องหมายบนนาฬิกาว่าถึงเวลาจุดสุดยอดของดวงอาทิตย์อย่างแน่นอน การทำเครื่องหมายช่วงเวลาจุดสุดยอดของดวงดาวจะสะดวกและแม่นยำกว่า เนื่องจากความแตกต่างระหว่างช่วงเวลาจุดสุดยอดของดาวฤกษ์ใดๆ กับดวงอาทิตย์นั้นเป็นที่ทราบแน่ชัดตลอดเวลา ดังนั้น เพื่อกำหนดเวลาที่แน่นอนโดยใช้เครื่องมือพิเศษทางการมองเห็น อุปกรณ์จึงทำเครื่องหมายช่วงเวลาจุดสุดยอดของดวงดาวและใช้เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของนาฬิกาที่ "เก็บ" เวลา เวลาที่กำหนดในลักษณะนี้จะแม่นยำอย่างยิ่งหากการหมุนรอบตัวของท้องฟ้าที่สังเกตได้เกิดขึ้นด้วยความเร็วเชิงมุมคงที่อย่างเคร่งครัด อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าความเร็วการหมุนของโลกรอบแกนของมัน และดังนั้น การหมุนที่ปรากฏของทรงกลมท้องฟ้า จึงประสบกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นเพื่อ "บันทึก" เวลาที่แน่นอนจึงใช้นาฬิกาอะตอมแบบพิเศษซึ่งควบคุมโดยกระบวนการออสซิลเลชันในอะตอมที่เกิดขึ้นที่ความถี่คงที่ นาฬิกาของหอดูดาวแต่ละแห่งจะถูกตรวจสอบเทียบกับสัญญาณเวลาอะตอม การเปรียบเทียบเวลาที่กำหนดจากนาฬิกาอะตอมกับการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงดาว ทำให้สามารถศึกษาความผิดปกติของการหมุนของโลกได้

การกำหนดเวลาที่แน่นอน จัดเก็บและส่งสัญญาณทางวิทยุไปยังประชากรทั้งหมดเป็นหน้าที่ของบริการเวลาที่แน่นอนซึ่งมีอยู่ในหลายประเทศ

นักเดินเรือของกองทัพเรือและกองทัพอากาศ รวมถึงองค์กรทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมจำนวนมากที่จำเป็นต้องทราบเวลาที่แน่นอนจะรับสัญญาณเวลาที่แม่นยำผ่านทางวิทยุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรู้เวลาที่แน่นอนเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของจุดต่างๆ บนพื้นผิวโลก

นับเวลา. การกำหนดลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ ปฏิทิน

จากหลักสูตรภูมิศาสตร์ทางกายภาพของสหภาพโซเวียต คุณทราบแนวคิดเกี่ยวกับเวลาท้องถิ่น โซน และเวลาคลอดบุตร และความแตกต่างในลองจิจูดทางภูมิศาสตร์ของสองจุดนั้นถูกกำหนดโดยความแตกต่างในเวลาท้องถิ่นของจุดเหล่านี้ ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยวิธีการทางดาราศาสตร์โดยใช้การสังเกตดาวฤกษ์ จากการระบุพิกัดที่แน่นอนของแต่ละจุด พื้นผิวโลกจะถูกแมป

ในการนับช่วงเวลาขนาดใหญ่ ผู้คนตั้งแต่สมัยโบราณจะใช้ระยะเวลาของเดือนจันทรคติหรือปีสุริยคติ กล่าวคือ ระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรรอบสุริยุปราคา ปีจะเป็นตัวกำหนดความถี่ของการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ปีสุริยคติมี 365 วันสุริยคติ 5 ชั่วโมง 48 นาที 46 วินาที ในทางปฏิบัติไม่สอดคล้องกับวันและความยาวของเดือนจันทรคติ - ระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงข้างจันทรคติ (ประมาณ 29.5 วัน) นี่คือความยากในการสร้างปฏิทินที่ง่ายและสะดวก ตลอดประวัติศาสตร์ที่ยาวนานหลายศตวรรษของมนุษยชาติ ได้มีการสร้างและใช้ระบบปฏิทินต่างๆ มากมาย แต่ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: แสงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงจันทร์ คนอภิบาลภาคใต้มักจะใช้เดือนจันทรคติ หนึ่งปีประกอบด้วยเดือนจันทรคติ 12 เดือนมี 355 วันสุริยคติ เพื่อประสานการคำนวณเวลาโดยดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ จำเป็นต้องกำหนดเดือน 12 หรือ 13 ในปีหนึ่งและใส่วันเพิ่มเติมเข้าไปในปี ปฏิทินสุริยคติที่ใช้ในอียิปต์โบราณนั้นเรียบง่ายและสะดวกกว่า ในปัจจุบัน ประเทศส่วนใหญ่ในโลกยังใช้ปฏิทินสุริยคติด้วย แต่ประเทศที่ก้าวหน้ากว่านั้นเรียกว่าปฏิทินเกรกอเรียน ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง

เมื่อรวบรวมปฏิทินจำเป็นต้องคำนึงว่าระยะเวลาของปีปฏิทินควรใกล้เคียงกับระยะเวลาการหมุนรอบดวงอาทิตย์ตามแนวสุริยุปราคามากที่สุดและปีปฏิทินควรมีจำนวนวันสุริยคติทั้งหมดเนื่องจาก ไม่สะดวกที่จะเริ่มต้นปีในเวลาที่ต่างกันของวัน

เงื่อนไขเหล่านี้เป็นไปตามปฏิทินที่พัฒนาโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรียน Sosigenes และเปิดตัวใน 46 ปีก่อนคริสตกาล ในกรุงโรม โดยจูเลียส ซีซาร์ ต่อมาดังที่คุณทราบจากวิชาภูมิศาสตร์กายภาพได้รับชื่อจูเลียนหรือแบบเก่า ในปฏิทินนี้ ปีต่างๆ จะถูกนับสามครั้งติดต่อกันเป็นเวลา 365 วัน เรียกว่าแบบง่าย ปีถัดมาคือ 366 วัน เรียกว่าปีอธิกสุรทิน ปีอธิกสุรทินในปฏิทินจูเลียนคือปีที่มีตัวเลขหารด้วย 4 ลงตัวโดยไม่มีเศษ

ความยาวเฉลี่ยของปีตามปฏิทินนี้คือ 365 วัน 6 ชั่วโมง กล่าวคือ มันยาวกว่าของจริงประมาณ 11 นาที ด้วยเหตุนี้ รูปแบบเก่าจึงล้าหลังการไหลเวียนของเวลาจริงประมาณ 3 วันทุกๆ 400 ปี

ในปฏิทินเกรกอเรียน (รูปแบบใหม่) เปิดตัวในสหภาพโซเวียตในปี 1918 และก่อนหน้านี้ยังนำมาใช้ในประเทศส่วนใหญ่ โดยปีที่ลงท้ายด้วยศูนย์สองตัว ยกเว้น 1600, 2000, 2400 เป็นต้น (เช่น วันที่มีจำนวนร้อยหารด้วย 4 ลงตัวโดยไม่มีเศษ) จะไม่ถือเป็นวันอธิกสุรทิน เป็นการแก้ข้อผิดพลาด 3 วัน ซึ่งสะสมมามากกว่า 400 ปี ดังนั้นความยาวเฉลี่ยของปีในรูปแบบใหม่จึงใกล้เคียงกับช่วงการปฏิวัติของโลกรอบดวงอาทิตย์มาก

ภายในศตวรรษที่ 20 ความแตกต่างระหว่างรูปแบบใหม่กับแบบเก่า (จูเลียน) ถึง 13 วัน เนื่องจากในประเทศของเรารูปแบบใหม่ถูกนำมาใช้เฉพาะในปี พ.ศ. 2461 การปฏิวัติเดือนตุลาคมซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2460 ในวันที่ 25 ตุลาคม (แบบเก่า) จึงได้รับการเฉลิมฉลองในวันที่ 7 พฤศจิกายน (รูปแบบใหม่)

ความแตกต่างระหว่างรูปแบบเก่าและรูปแบบใหม่ 13 วันจะยังคงอยู่ในศตวรรษที่ 21 และในศตวรรษที่ 22 จะเพิ่มเป็น 14 วัน

แน่นอนว่ารูปแบบใหม่นั้นไม่ถูกต้องอย่างสมบูรณ์ แต่ข้อผิดพลาด 1 วันจะสะสมตามนั้นหลังจาก 3300 ปีเท่านั้น