Суббота, 24 февраля, 2024

Почему так важно знать точное время и насколько оно точное?

В 1845 году к часам, установленным на башне церкви Святого Иоанна в английском Эксетере, добавили еще одну минутную стрелку. Она была такой же, как первая, но обгоняла свою «сестру-близняшку» ровно на 14 минут. Это, как объяснила местная газета, было сделано для общего удобства», поскольку часы показывали не только время в Эксетере, но и так называемое «железнодорожное». Так что же такое время и почему оно должно быть точным?

Наше представление о времени всегда определялось движением планет. Люди говорили о дня и годах задолго до того, как выяснили, что земля вращается вокруг своей оси и Солнца. Фазы Луны давали представление о длине месяца. Движение солнца по небу позволяло определить полдень. Точный момент, когда солнце достигает зенита, зависит, конечно, от конкретного места расположения. Если вы находитесь в Эксетере, то вы увидите это явление через 14 минут после того, как кто-то будет наблюдать его в Лондоне.

Люди устанавливали время на своих часах, руководствуясь наблюдениями за светилами конкретно в своей местности. И это было нормально – если им необходимо было координировать время с соседями. Действительно, если вы и ваш собеседник находитесь в Эксетере и договариваетесь встретиться в 19:00, почему вам должно быть дело до того, что за 300 км, в Лондоне, уже 19:14?

Но если вы находитесь в поезде, которому нужно пройти путь от Лондона до Эксетера с многочисленными остановками, причем в каждом пункте – свое местное время, путешествие превращается в кошмар с точки зрения логистики.

Время, не только по Гринвичу

Считается, что первыми на Земле рассвет нового дня встречают в Японии, именно поэтому ее назвали Страной восходящего солнца. Однако во Владивостоке утро по Гринвичу наступает на час раньше, чем в Токио.

Острова Ратманова (Россия) и Крузенштерна (США) разделены всего четырьмя километрами. Но в связи с временными поясами их разделяет 21 час: если на острове Ратманова полдень понедельника, то на острове Крузенштерна – еще воскресенье, 3 часа пополудни.

В маленьком поселке Раякоски, который расположен на границе Финляндии, Норвегии и России, встречаются сразу три часовых пояса: когда в России полдень, в Финляндии – 11 часов утра, а в Норвегии – 10 часов.

Первые расписания движения поездов сообщали пассажирам: «Лондонское время на 4 минуты опережает время в Рединге и на 7 с половиной минут в Сайренчестере» и так далее, что окончательно запутывало пассажиров. Но, что гораздо серьезнее, путались машинисты и стрелочники, и это увеличивало риск столкновений.

Поэтому вскоре на железных дорогах Британии было введено так называемое «железнодорожное» время, которое соответствовало времени по Гринвичу – знаменитой обсерватории.

Власти некоторых городов быстро осознали полезность стандартизации времени. Другие сопротивлялись, называя местное время правильным. На самом деле нет такого понятия, как «правильное время». Это можно сравнить с тем, как определяется стоимость денег – их традиционная ценность возникает из общепринятой целесообразности.

Проблема с долготой

Но, тем не менее, есть такое понятие, как точное время. И начало этому было положено в 1656 году голландцем по имени Христиан Гюйгенс.

Понятно, часы существовали и до него. В Древнем Египте и у ассирийцев были водяные часы. Использовали также и пометки на свечах, чтобы отмечать время. Но даже самые точные по тем временам приборы имели погрешность до 15 минут в день.

Для монаха, который приступал к очередной молитве, это было несущественно. Но была одна важная отрасль человеческой деятельности, где точное время имело огромную экономическую значимость: мореплавание.

Наблюдая за угловой высотой солнца над горизонтом, моряки вычисляли широту – координату по оси Север-Юг. Но долготу – местонахождение по оси Восток-Запад – им приходилось угадывать. Ошибки могли и часто приводили к тому, что корабли оказывались в сотнях морских миль от того места, куда их направляли шкиперы, иногда – с катастрофическими последствиями.

Так в чем же важность точного времени? Если вы знаете, когда точно полдень по Гринвичу или в любой другой точке отсчета, то, наблюдая за солнцем, вы можете рассчитать разницу во времени и, соответственно, расстояние.

Правители морских государств осознавали важность проблемы с долготой. Король Испании объявил награду за ее решение еще за 100 лет до появления маятника Гюйгенса. Но только после объявления подобной награды британским правительством удалось сдвинуть дело с мертвой точки. В конце XVIII века, после долголетних усовершенствований, англичанин Джон Гаррисон создал прибор, погрешность которого составляла всего несколько секунд.

В конце концов, в мире все-таки было принято то самое «правильное» время. Это время UTC, или Всемирное координированное время, со специально оговоренными часовыми поясами. Как правило, в этих зонах соблюдается правило устанавливать полдень в соответствии с положением солнца в наивысшей точке небесной сферы. Но не всегда.

С тех самых пор, как Мао Цзэдун отменил 5 часовых поясов в Китае и перевел всю страну на пекинское время, часы у жителей Тибета или Синьцзяна бьют полдень на рассвете.

Почему так важны миллисекунды

Со времен Гюйгенса и Гаррисона часы становились все более и более точными. Всемирное координированное время определяется по атомным часам, которые в качестве периодического процесса используют колебания на уровне атомов с точностью до секунды каждые сто миллионов лет.

Но нужна ли такая точность? Мы не планируем нашу утреннюю поездку на работу до миллисекунды, а точные наручные часы всегда были скорее символом престижа, чем практической необходимости.

Более 100 лет представители семьи Бельвилль зарабатывали на жизнь тем, что каждое утро отмечали время по Гринвичу, а затем продавали его по всему городу за небольшую плату. Их клиентами были в основном часовщики, для которых точное соответствие их товара времени по Гринвичу была делом чести.

Но в некоторых случаях миллисекунды имеют огромное значение, например, на фондовом рынке, где можно заработать деньги, воспользовавшись спекулятивной возможностью на мгновение раньше конкурентов.

Недавно финансисты подсчитали, что выгоднее потратить 300 млн долларов на прокладку оптоволоконного кабеля в горных породах между Нью-Йорком и Чикаго, немного выпрямив его маршрут. Это ускорило связь между биржами двух городов на три миллисекунды.

По глобально принятому точному времени работают компьютеры и системы коммуникации. Но самым важным следствием введения в действие атомных часов – как в прошлом точного времени для поездов и морских судов – стало их использование для путешествий.

Сегодня никто не использует для навигации угол наклона солнца к горизонту. У всех теперь есть спутниковая система навигации. Даже самые простые смартфоны могут показать ваше местоположение, используя спутниковый сигнал: поскольку известно, где каждый спутник находится в данный момент времени на орбите, возможно методом триангуляции определить ваше местоположение на Земле.

Эта технология революционизировала все способы передвижения – от мореплавания до авиации, не говоря уже о картографии или альпинизме. Но все это работает только при условии, что спутники находятся в согласии между собой относительно точного времени.

Спутники GPS, как правило, несут на борту не менее 4 атомных часов, сделанных из цезия или рубидия. Тем не менее, и здесь есть погрешности в несколько метров в определении точного места расположения – в результате помех при прохождении сигнала через атмосферу Земли.

Именно поэтому машины без водителя не могут обойтись без датчиков наряду с системой GPS. На дорогах несколько метров могут иметь решающее значение.

Часы тем временем продолжают совершенствоваться. Недавно ученые разработали часы на основе элемента под названием иттербий, которые не потеряют и сотой доли секунды до того времени, как наше Солнце погаснет и поглотит Землю через 5 млрд лет.

По материалам: BBC

Євген
Євген
Евгений пишет для TechToday с 2012 года. По образованию инженер,. Увлекается реставрацией старых автомобилей.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися