Чому так важливо знати точний час і наскільки він точний?

У 1845 році до годинника, встановленого на вежі церкви Святого Іоанна в англійському Ексетері, додали ще одну хвилинну стрілку. Вона була такою ж, як перша, але обганяла свою «сестру-близнючку» рівно на 14 хвилин. Це, як пояснила місцева газета, було зроблено для «загальної зручності», оскільки годинник показував не тільки час в Ексетері, але і так званий «залізничний час». То ж що таке час і чому він повинен бути точним?

Наше уявлення про час завжди визначалося рухом планет. Люди говорили про дні і роки задовго до того, як з’ясували, що земля обертається навколо своєї осі й Сонця. Фази Місяця давали уявлення про довжину місяця. Рух сонця по небу дозволяв визначити полудень. Точний момент, коли сонце досягає зеніту, залежить, звичайно ж, від конкретного місця розташування. Якщо ви перебуваєте в Ексетері, то ви побачите це явище через 14 хвилин після того, як хтось буде спостерігати його в Лондоні.

Люди встановлювали час на своїх годинниках, керуючись спостереженнями за світилами конкретно у своїй місцевості. І це було нормально – якщо їм необхідно було координувати час із сусідами. Дійсно, якщо ви і ваш співрозмовник знаходитесь в Ексетері і домовляєтеся зустрітися о 19:00, чому ви повинні перейматися, що за 300 км, у Лондоні, вже 19:14?

Але якщо ви перебуваєте в поїзді, якому потрібно пройти шлях від Лондона до Ексетера з численними зупинками, причому в кожному пункті – свій місцевий час, подорож перетворюється на жах з точки зору логістики.

Час, не тільки за Гринвічем

Вважається, що першими на Землі світанок нового дня зустрічають в Японії, саме тому її назвали Країною висхідного сонця. Однак у Владивостоці ранок за Гринвічем наступає на годину раніше, ніж у Токіо.

Острови Ратманова (Росія) і Крузенштерна (США) розділені всього чотирма кілометрами. Але, згідно з часовими поясами, їх розділяє 21 година: якщо на острові Ратманова полудень понеділка, то на острові Крузенштерна – ще неділя, 3 години пополудні.

У маленькому селищі Раякоски, яке розташоване на кордоні Фінляндії, Норвегії і Росії, зустрічаються відразу три часових пояси: коли в Росії південь, у Фінляндії – 11 година ранку, а в Норвегії – 10 година.

Перші розклади руху поїздів повідомляли пасажирів: «Лондонський час на 4 хвилини випереджає час у Редінгу і на 7 з половиною хвилин – у Сайренчестері» і так далі, що остаточно заплутувало пасажирів. Але, що більш серйозно, плуталися машиністи та стрілочники, і це збільшувало ризик зіткнень.

Тож невдовзі на залізницях Британії був введений так званий «залізничний час», який відповідав часу за Гринвічем – знаменитої обсерваторії.

Влада деяких міст швидко усвідомила корисність стандартизації часу. Інші чинили опір, називаючи місцевий час правильним. Насправді немає такого поняття, як «правильний час». Це можна порівняти з тим, як визначається вартість грошей: їхня традиційна цінність виникає із загальноприйнятої доцільності.

Проблема з довготою

Але, тим не менш, є таке поняття, як точний час. І початок цьому було покладено в 1656 році голландцем на ім’я Християн Гюйгенс.

Зрозуміло, годинник існував і до нього. У Давньому Єгипті і в ассирійців були водяні годинники. Використовували також і помітки на свічках, щоб відзначати час. Але навіть найточніші на ті часи прилади мали похибку до 15 хвилин на день.

Для ченця, який приступав до чергової молитви, це було неістотно. Але була одна важлива галузь людської діяльності, де точний час мав величезну економічну значимість: мореплавання.

Спостерігаючи за кутовою висотою сонця над горизонтом, моряки обчислювали широту – координату по осі Північ-Південь. Але довготу – місцезнаходження по осі Схід-Захід – їм доводилося вгадувати. Помилки могли і часто призводили до того, що кораблі опинялися за сотні морських миль від того місця, куди їх направляли шкіпери, іноді – з катастрофічними наслідками.

Так у чому ж важливість точного часу? Якщо ви знаєте, коли точно полудень за Гринвічем або в будь-якій іншій точці відліку, то, спостерігаючи за сонцем, ви можете розрахувати різницю в часі і, відповідно, відстань.

Правителі морських держав усвідомлювали важливість проблеми з довготою. Король Іспанії оголосив нагороду за її рішення ще за 100 років до появи маятника Гюйгенса. Але тільки після оголошення подібної нагороди британським урядом вдалося зрушити справу з мертвої точки. У кінці XVIII століття, після довголітніх удосконалень, англієць Джон Гаррісон створив прилад, похибка якого становила всього кілька секунд.

Зрештою у світі все-таки був прийнятий той самий «правильний» час. Це час UTC, або Всесвітній координований час, зі спеціально оговореними часовими поясами. Як правило, у цих зонах дотримується правило встановлювати полудень відповідно до положення сонця в найвищій точці небесної сфери. Але не завжди.

З того самого часу, як Мао Цзедун скасував 5 часових поясів у Китаї і перевів всю країну на пекінський час, годинники у жителів Тибету або Сіньцзяну б’ють полудень на світанку.

Чому так важливі мілісекунди

Із часів Гюйгенса і Гаррісона годинники ставали все більш і більш точними. Всесвітній координований час визначається за атомним годинником, котрі як періодичний процес використовують коливання на рівні атомів з точністю до секунди кожні сто мільйонів років.

Але чи потрібна така точність? Ми не плануємо нашу ранкову поїздку на роботу до мілісекунди, а точні наручні годинники завжди були скоріше символом престижу, ніж практичної необхідності.

Більше 100 років представники родини Бельвіль заробляли на життя тим, що щоранку відзначали час за Гринвічем, а потім продавали його по всьому місту за невелику плату. Їхніми клієнтами були в основному годинникарі, для яких точна відповідність їхнього товару часу за Гринвічем була справою честі.

Але в деяких випадках мілісекунди мають величезне значення, наприклад, на фондовому ринку, де можна заробити статки, скориставшись спекулятивною можливістю на мить раніше конкурентів.

Нещодавно фінансисти підрахували, що вигідніше витратити 300 млн доларів на прокладання оптоволоконного кабелю в гірських породах між Нью-Йорком і Чикаго, трохи випрямивши його маршрут. Це прискорило зв’язок між біржами двох міст на три мілісекунди.

За глобально прийнятим точним часом працюють комп’ютери та системи комунікації. Але найважливішим наслідком введення в дію атомних годин – як у минулому точного часу для поїздів і морських судів – стало їхнє використання для подорожей.

Сьогодні ніхто не використовує для навігації кут нахилу сонця до горизонту. У всіх тепер є супутникова система навігації. Навіть найпростіші смартфони можуть показати ваше місце розташування, використовуючи супутниковий сигнал: оскільки відомо, де кожен супутник знаходиться на даний момент часу на орбіті, можливо методом тріангуляції визначити ваше місце розташування на Землі.

Ця технологія революціонізувала всі способи пересування – від мореплавання до авіації, не кажучи вже про картографію або альпінізм. Але все це працює тільки за умови, що супутники знаходяться в згоді між собою щодо точного часу.

Супутники GPS, як правило, несуть на борту не менше 4 атомних годинників, зроблених з цезію або рубідію. Тим не менше, і тут є погрішності в кілька метрів у визначенні точного місця розташування – у результаті перешкод під час проходження сигналу через атмосферу Землі.

Саме тому машини без водія не можуть обійтися без датчиків поряд із системою GPS. На дорогах кілька метрів можуть мати вирішальне значення.

Годинники тим часом продовжують удосконалюватися. Нещодавно вчені розробили годинник на основі елемента під назвою ітербій, який не втратить і сотої частки секунди до того часу, як наше Сонце згасне і поглине Землю через 5 млрд років.

За матеріалами: BBC

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я