Измерение времени в древности

Презентацию выполнил

ученик 3 «Б» класса

МБОУ «Лицей № 56»

Колобов Владислав

Руководитель Кладиева Елена Васильевна

Первые солнечные часы появились 5,5 тысяч лет назад. Часы состояли из указателя, отбрасывающего тень и играющего роль стрелки, а также циферблата с нанесенными на него делениями, обозначающими часы суток. Перемещение стрелки-тени, отражающей суточное вращение Земли, позволяет определить время.

Но работа таких часов сильно зависела от погода, да и пользоваться ими можно было только в светлое время суток.

Измеряли время по количеству масла, сгоревшего в лампе, или воска в свече. Они были очень популярны и единицей времени тогда стала свеча. На вопрос «Который час? Следовал ответ: - «Две свечи», что соответствовало примерно трем часам ночи, поскольку вся ночь делилась на три свечи. Такие часы были дешевы и удобны, но неточны из-за различной скорости выгорания масла и воска различных ламп и свечей.

Построим план исследования, позволяющий изучить эволюцию представлений человека о времени... Вступление. Почему мне интересно это исследование. Древний мир. Зарождение понятий, связанных со временем. Античность. Понятие о часах, минутах, секундах... Первые часы. Начало осмысления свойств времени. Наше время. Современные хронометры. Промежутки времени в современной хронологии. Новые знания о времени. Проблемы будущего. Часовые пояса. Релятивистское замедление. Машина времени?.. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО

Почему именно эта тема? Рядом с нами постоянно работают различные часовые механизмы: настенные механические, электронные, переносные устройства со встроенными часами и механические наручные часы. Двенадцатые часы (электронные) работают в нашем автомобиле. Помимо этого, часы есть на некоторых телевизионных каланах. Часов у нас столько, чтобы любой человек мог определить текущее время в течение нескольких секунд. С другой стороны, когда мы ездили в отпуск на Алтай, там была совсем другая ситуация: домашние часы мы оставили дома, телефоны там были выключены (мобильная связь там, где мы были не работала), автомобильные часы тоже не работали (двигатель был заглушен). Функционировали только папины наручные часы. Однако, когда я убегал играть в футбол с друзьями, папы рядом не было я несколько раз опаздывал к обеду, так как не мог определить время. А как же люди жили, когда часов еще не было? Неужели они всегда всюду опаздывали? Как были устроены школы? Если нет часов, когда давать звонок на перемену? И как потом всем одновременно собраться на следующий урок? Данное исследование поможет мне ответить на эти вопросы, а заодно и выяснить, все ли проблемы решены на сегодня, или часть проблем только предстоит решить? ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО

Первыми естественными единицами измерения стали сутки. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что Солнце движется по небосклону циклически. Утром Солнце восходит, днем движется по небу, вечером садится за горизонт, ночью его не видно. Встает Солнце не из того места, где оно село... Ритмы биологической активности всех животных и растений, в.т. ч. и человека тоже имеют суточную цикличность (т. е. периодичность сна и еды у нас связана именно с сутками). Сутки моментами восхода и захода Солнца естественно делились на две части: день и ночь. Летом день длиннее ночи, зимой наоборот. Но продолжительность суток постоянна. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Единицей измерения больших периодов времени стали года. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что время от времени, существует циклическая смена времени года (ВЕСНА-ЛЕТО-ОСЕНЬ-ЗИМА). В зависимости от времени года, менялись температура (зимой холоднее, чем летом). Меняется состояние окружающего мира (особенно растений, которые зимой теряют листву). Меняется и траектория движения Солнца (время светового дня и высота Солнца над горизонтом). Летом день длиннее ночи, зимой наоборот. Но продолжительность суток постоянна. Люди заметили, что в году примерно 365 суток. (На самом деле измерить продолжительность одного года без часов очень сложно. Для этого нужно несколько лет подряд каждый день измерять максимальную высоту Солнца, а потом вычислить разницу в днях между днями, где эта высота максимальна.) В годах стали измерять очень продолжительные интервалы времени (например время жизни человека или период правления царя). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Для того, чтобы определять продолжительность года был придуман специальный инструмент - гномон. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Напомним, что чтобы измерить продолжительность одного года без часов, нужно иметь инструмент для измерения максимальной высоты Солнца. Гномон позволяет определить: астрономический полдень момент, когда длина его тени наименьшая. направление на север по направлению тени в астрономический полдень. широта места по длине тени в астрономический полдень. Точность гномона в принципе невелика, так как Солнце не точка, а диск, использовать же гномон для измерения по звёздам невозможно. Гномон из Запретного Города (Пекин). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Третьей единицей измерения времени у древних стал месяц. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Люди обратили внимание на то, что время от времени, по ночам меняется форма видимого диска Луны (НОВОЛУНИЕ-ПЕРВАЯ ЧЕТВЕРТЬ- ПОЛНОЛУНИЕ-ПОСЛЕДНЯЯ ЧЕТВЕРТЬ). Фазы Луны не взаимосвязаны напрямую с ритмами живой природы, но в зависимости от фаз Луны менялась видимость в темное время суток. Период между двумя новолуниями гораздо проще измерить чем год. Люди заметили, что в месяце примерно дней, а в году – немногим больше, чем 12 месяцев. Период времени из 7 суток (примерно равный периоду между двумя соседними фазами Луны) люди назвали неделей. В неделях и месяцах стали выражать средние по продолжительности промежутки времени (продолжительности с/х работ, интервалы путешествий, воин, торговых сделок). ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Подытожим знания Древнего Мира: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Сутки (периодичность смены времени суток). Цикл УТРО_ДЕНЬ_ВЕЧЕР_НОЧЬ. Сутки моментами восхода и захода Солнца делились на день и ночь. Сложно было назначить встречу... (если только на восходе Солнца, или на закате Солнца). Год (периодичность смены времен года). Цикл ВЕСНА-ЛЕТО-ОСЕНЬ-ЗИМА. Люди заметили, что в году примерно 365 суток. 1 год очень сложно измерить. Удобно измерять только очень большие периоды времени. Для измерения года был изобретен гномон. Месяц (периодичность смены фаз Луны). Цикл НОВОЛУНИЕ-ПЕРВАЯ ЧЕТВЕРТЬ-ПОЛНОЛУНИЕ-ПОСЛЕДНЯЯ ЧЕТВЕРТЬ. Делится на недели. Люди заметили, что в месяце примерно дней, а в году – немногим больше, чем 12 месяцев. 1 месяц легко измерить. Подходит для измерения длинных интервалов. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Итак, перед людьми встали три проблемы измерения времени, которые предстояло решить... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Неделимость суток. В природе нет повторяющегося цикла меньшего по длительности, чем суточный (на берегах морей были приливы, но там где нет моря, воспользоваться ими невозможно. Сложно было назначить встречу... (если только на восходе Солнца, или на закате Солнца). То есть если учитель в древней школе хотел всех собрать в одно и тоже время, назначить такое время он мог только на момент рассвета... Отсутствие календаря. Сложно назначить событие на конкретный день через длительный промежуток времени. Например позвать друзей и родственников из других городов на свой день рожденья. Ведь надо быть очень преданным другом, чтобы ради кого-либо считать когда пройдет ровно 365 дней с момента последнего праздника. Отсутствие часов. Даже, если удалось договориться на встречу после работы на момент заката Солнца как быть, если Солнце скрылось за тучами? Необходим какой- нибудь бытовой прибор для оценки настоящего момента времени... ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Вскоре люди решили разделить каждый день на 12 частей. Так появился час. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Часы. Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят «день»), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. В результате деления суток на меньшие временны́е интервалы точной длины возникли часы. Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления, которой придерживались древние. Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов. При таком делении час в Новосибирске будет короче, чем час в Петербурге летом, а зимой наоборот длиннее. В Мурманске (за полярным кругом) летом час будет в 2 раза длиннее обычного, а зимой его длительность будет падать до нуля! Минуты и секунды. Деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту на 60 секунд. В средние века лишь астрономы для своих нужд делили часы на минуты. В повседневной жизни минуты значения не имели. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Уже в XV в. до н. э. Египтяне изобретают солнечные часы, поняв, что тень в течение дня перемещается... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте надпись в гробнице Сети I, датируемая гг. до н.э. Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется гг. до н.э., второй из Саиса, он на 500 лет моложе. Несколько позже (VIII в. до н.э.) подобный механизм описан в Библии под названием «ступени Ахаза». ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Вскоре, удалось построить достаточно точный прибор, усовершенствовав древний гномон. ДРЕВНИЙ МИР ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения. На циферблате имелось только одна отметка – прямая линия к северу от столба, куда тень падает в полдень. Экран гномона можно разбить на часы, но все часы дня будут иметь разную продолжительность, и, кроме того, день ото дня длительность такого «часа» тоже будет меняться. Чтобы гномон показывал всегда время правильно, его надо наклонить в направлении земной оси, т. е. на Полярную звезду. Такое усовершенствование гномона предпринял грек Анаксимен Милетский, около 530 г. до н. э. построивший в спартанской столицы Лакедемоне солнечные часы. С той поры более 2 тысячелетий этот прибор оставался главным измерителям времен. Чаще всего его устанавливали либо на тумбе с горизонтальным циферблатом, либо на стене здания – это были вертикальные солнечные часы. Обычно на циферблате отмечали только часы.

ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО XVI в до н. э. «Солнечные часы» III в до н. э. «Песочные часы» IV в до н. э. «Водные часы» XVI в н. э. «Звездные часы» XVI в н. э. «Механические часы» IX в н. э. «Огненные часы» После солнечных вскоре появились и другие виды часовых механизмов... ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Проблему с календарями разные цивилизации решили по-разному... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО Солнечные. Солнечный год период между двумя летними солнцестояниями (т.е. 365 дней). Неточность связана с тем, что в году суток, повышают точность високосные годы (примерно 24 суток за 100 лет). Примеры такого календаря в древности: календарь египтян (привязывался к появлению Сириуса), календарь майя. Современные примеры: григорианский и юлианский календари (т.н. новый и старый стили). Лунные. Лунный год период равный 12 месяцам (т.е * 12 = 354 сут.). Привязан к фазам Луны. Неточность связана с тем, что в лунном году суток. Повышают точность високосные годы (примерно 11 суток за 30 лет). Пример такого календаря: мусульманский календарь. Лунно-солнечные. Лунно-солнечный год период примерно равный солнечному году, состоящий из промежутков, равных лунным месяцам. Продолжительность равна 354 суток (обычный год) или 384 (високосный год). Неточность связана с неоднозначностью принципа добавления високосного месяца. Пример такого календаря: календарь в Израиле. ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО

Когда решились основные проблемы бытового измерения времени, пришла пора задуматься о сути времени... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Наиболее ранее в не-восточной философии высказывание на тему времени принадлежит древнеегипетскому мыслителю Птаххотепу (ок до н. э.). Он писал: «Не умаляй времени следования желаниям, ибо растрачивание времени впустую противно духу.» В текстах «Вед», наиболее ранних текстах индуизма (ок. XVI века до н. э. и позднее), описывается индуистская космология, в которой вселенная переживает повторяющиеся циклы создания, разрушения и возрождения, каждый цикл длится 4,320,000 лет. Во вступлении к первой книге «Махабхараты» Санджая говорит: «Бытие и небытие, счастье и несчастье все это имеет свой корень во времени. Время приводит к зрелости существа, время их же уничтожает. Время вновь успокаивает время, сожигающее существа. Именно время изменяет в мире все благоприятные и неблагоприятные чувства и мысли. Время уничтожает все существа и создает их вновь. Время проходит неудержимо одинаково для всех существ.» В Книге Екклесиаста говорится: «Всему свое время, и время всякой вещи под небом: время рождаться, и время умирать; время насаждать, и время вырывать посаженное; время убивать, и время врачевать; время разрушать, и время строить; время плакать, и время смеяться; время сетовать, и время плясать; время разбрасывать камни, и время собирать камни; время обнимать, и время уклоняться от объятий; время искать, и время терять; время сберегать, и время бросать; время раздирать, и время сшивать; время молчать, и время говорить; время любить, и время ненавидеть; время войне, и время миру.»

Крепко задуматься о природе времени людей заставил греческий философ Зенон... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится позади неё на расстоянии в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха в ту же сторону проползёт сто шагов. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползёт ещё десять шагов, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, Ахиллес так никогда и не догонит черепаху. Чтобы преодолеть путь, нужно сначала преодолеть половину пути, а чтобы преодолеть половину пути, нужно сначала преодолеть половину половины, и так до бесконечности. Поэтому движение никогда не начнётся. Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она покоится, а поскольку она покоится в каждый момент времени, то она покоится всегда. Зенон (V в до н. э.) «СТАВЛЮ НА ЧЕРЕПАХУ» Аристотель (IV в до н. э.) «СТАВЛЮ НА АХИЛЛЕСА»

Еще 150 лет назад (к середине XIX века) представления о времени окончательно сформировались... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВРЕМЯ ПРОСТИРАЕТСЯ БЕСКОНЕЧНО В ПРОШЛОЕ. Люди стали считать, что Вселенная и время в ней существовали всегда. ВРЕМЯ, В ОТЛИЧИИ ОТ ВЕЩЕСТВА, НЕ СОСТОИТ ИЗ НЕДЕЛИМЫХ ЧАСТИЦ. Если вещество делится на атомы, то время можно делить бесконечно. ВРЕМЯ ТЕЧЕТ ВЕЗДЕ С ОДИНАКОВОЙ СКОРОСТЬЮ. По крайней мере, если часы достаточно точные, а метод сравнения корректный. УДИВИТЕЛЬНО! НО СЕЙЧАС ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВРЕМЕНИ ПРЯМО ПРОТИВОПОЛОЖНЫ!

Сейчас представления о времени кардинально изменились: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО У ВРЕМЕНИ БЫЛО НАЧАЛО Эдвин Хаббл доказал, что временная шкала имела начало отсчета примерно лет назад. ВРЕМЯ, ПО ВИДИМОМУ СОСТОИТ ИЗ НЕДЕЛИМЫХ ЧАСТИЦ. Из вычислений Макса Планка следует, что существует самый мелкий промежуток времени, меньше которого уже быть не может. Его называют «временем Планка». ВРЕМЯ ТЕЧЕТ ВЕЗДЕ С РАЗНОЙ СКОРОСТЬЮ. Альберт Эйнштейн показал, что для время течет для всех по своему. Например, для Ахиллеса время течет несколько медленнее, чем для черепахи.

Если вернуться к уровню обычного человека, то произошло следующее: ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ВСЯ ПЛАНЕТА ПОДЕЛЕНА НА ЧАСОВЫЕ ПОЯСА Раньше люди путешествовали мало и разницей во времени в пределах путешествий чаще всего можно было пренебречь. Сейчас из-за высокой скорости передвижения (например на самолете) можно перемещаться со скоростью вращения Земли. Для простоты взаимоотношений в таких ситуациях вся планета была поделена на 24 часовых пояса. Интересно, что из-за этого разница во времени между Чукоткой (Россия) и Аляской (США), находящихся по соседству составляет 24 часа (т.е. целые сутки). При этом по разным причинам в некоторых странах есть понятие «летнего времени», когда стрелки летом переводятся на час вперед. Иногда соседние деревни отличаются по времени сразу на 2 часа. НЕБЫВАЛАЯ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ Секундомер на мобильном телефоне учитывает промежутки времени в 0.1 секунду. В спортивных соревнованиях учитывают 0.01 секунды. А в науке и технике точность иногда измеряется долями секунды, меньшими чем секунда во столько, во сколько секунда меньше возраста Вселенной... ВПОЛНЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КАЛЕНДАРЬ. Григорианский календарь обеспечивает хорошую точность для солнечного года. При этом по разным причинам в некоторых странах есть понятие «летнего времени», когда стрелки летом переводятся на час вперед.

В течении ближайших 50 лет человечество наконец сможет придумать общий календарь. ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА НЫНЕШНЕГО КАЛЕНДАРЯ РАССОГЛАСОВАНИЕ ЧИСЕЛ МЕСЯЦА И ДНЕЙ НЕДЕЛИ. На данный момент предложено сразу несколько реформ календаря, предлагающих устранение этого недостатка. Большинство из них предполагает оставить в году 364 дня, равных 4 кварталам по 13 недель в каждом. При этом 365 день 31 декабря (в високосный год 2 дня) объявляется «Днем мира и дружбы народов» и выносится за пределы недели. Главным недостаток этого проекта в том, что при его введении возникает неопределенность с религиозными праздниками. Праздники связаны с днями недели (например пятница в исламе, суббота в иудаизме и воскресенье в христианстве), и вынос дня за пределы этой недели влечет не мало вопросов... При другом варианте в году только 364 дня, но один раз примерно в 5-6 лет добавляется «Високосная неделя». НАКОНЕЦ БУДЕТ РЕШЕНА ПРОБЛЕМА ПЕРЕВОДА ЧАСОВ.

Через 100 лет, при помощи замедления времени, человек полетит к звездам... ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Рассмотрим гипотетический полёт к звёздной системе Альфа Центавра, удалённой от Земли на расстояние в 4,3 световых года. Пусть половину пути космический корабль двигается с ускорением равным ускорению свободного падения (тогда космонавты будут ощущать в космосе свой обычный земной вес, а вторую половину с таким же ускорением тормозит (для космонавтов пол и потолок поменяются местами). Затем корабль разворачивается и повторяет этапы разгона и торможения. В этой ситуации время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. Максимальная скорость корабля достигнет 0,95 от скорости света. За 64 года собственного времени космический корабль с единичным ускорением потенциально может совершить путешествие (вернувшись на Землю) к галактике Андромеды, удалённой на 2,5 млн св. лет. На Земле за время такого полёта пройдёт около 5 млн лет.

А через 200 лет человек построит первую машину времени! ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Хотя в будущее мы путешествуем постоянно, никто не имеет опыта перемещение в прошлое. В фантастической литературе XIX века зарождается идея путешествия во времени. Широкую известность получил изданный в 1895 году роман Герберта Уэллса «Машина времени». В ХХ веке данная идея развивалась многими, но самыми знаменитыми стали кинотрилогия Роберта Земекиса «НАЗАД В БУДУЩЕЕ» и советский фильм «ГОСТЬЯ ИЗ БУДУЩЕГО». Современная физика утверждает, что перемещения во времени, в том числе и в прошлое возможны, но для этого необходимо во-первых перемещаться в пространстве со скоростью, близкой к световой, во-вторых необходимо либо обнаружить в космосе, либо сконструировать искусственно очень экзотические объекты под названием «кротовые норы», в-третьих саму машину времени нужно строить с применением материалов, обладающих отрицательной плотностью энергии, что на данный момент не наблюдается ни у одного из известных материалов.

ВСТУПЛЕНИЕ АНТИЧНОСТЬ НАШИ ДНИ ПРОБЛЕМЫ БУДУЩЕГО ПЕРВОБЫТНОЕ ОБЩЕСТВО Мы увидели, как люди от определения времени по положению Солнца и Луны перешли к кварцевым и атомным часам... Мы видим, что часы есть к каждой квартире и даже каждой комнате этой квартиры... Но мы видим так же, что и теперь остались неразрешенные проблемы управления временем, которые предстоит решить в будущем... ИТАК... Мы увидели, как люди от определения времени по положению Солнца и Луны перешли к кварцевым и атомным часам... Мы видим, что часы есть к каждой квартире и даже каждой комнате этой квартиры... Но мы видим так же, что и теперь остались неразрешенные проблемы управления временем, которые предстоит решить в будущем...

Невероятные факты

Люди начали измерять время сравнительно недавно по отношению ко всей нашей долгой истории. Желание синхронизировать наши действия пришло около 5000-6000 лет назад, когда наши кочевые предки начали заселять земли и строить цивилизации. До этого мы разделяли время только на день и ночь, а именно: яркие дни для охоты и работы, а темные ночи для сна. Но с тех пор, как люди стали чувствовать необходимость координировать свои действия для проведения общественных собраний и аналогичных мероприятий, они посчитали нужным ввести систему измерения времени.

Безусловно, ученые скажут вам, что мы обманываем себя, когда полагаем, что мы действительно отслеживаем время. "Различие между прошлым, настоящим и будущим – это всего лишь стойкая иллюзия", - говорил Альберт Эйнштейн. Его ежедневные прогулки возле башни с часами в Берне (Швейцария), привели ученого к некоторым изменившим мир представлениям о природе времени.

Тем не менее, реально время или нет, его измерение, все же, стало жизненно важным для нас. На протяжении веков люди придумывали различные творческие методы хронометража, от самых простых солнечных часов до атомных часов. Ниже представлены различные способы измерения времени, некоторые из них новейшие, а некоторые также стары, как само время.

Солнце

Древние люди обратились к природе для создания первого хронометража. Люди начали отслеживать движение Солнца по небу, а затем стали использовать предметы для измерения изменений. Египтяне, как предполагается, были первыми, которые создали хронометраж науки. В 3500 году до н.э. они соорудили обелиски и расположили их в стратегически важных местах, где в определенное время "приборы" отбрасывали тени. На первый взгляд, эти обелиски могли отметить только время прихода полдня, но затем они стали делать более глубокие подразделения.

Две тысячи лет спустя, египтяне разработали первые солнечные часы, "циферблат" которых был разделен на 10 частей. Солнечные часы работали, отслеживая движение солнца. Когда часы показывали полдень, необходимо было передвинуть стрелку часов на 180 градусов для того, чтобы измерить послеобеденное время. Конечно, древние солнечные часы не могли определить точное время в пасмурный день или в ночной период времени. Кроме того, время, показываемое солнечными часами, было неточным, поскольку в разные времена года часы были короче или длиннее в зависимости от сезона. Тем не менее, солнечные часы были лучше, чем ничего, а к 30 году до н.э. более 30 различных видов часов использовались в Греции, Италии и Малой Азии. Даже сегодня солнце лежит в основе нашей системы хронометража. Мы создали часовые пояса планеты для того, чтобы имитировать вращение Земли вокруг Солнца.

Звезды

Древние египтяне, как полагается, разработали первый способ определения времени ночью, изобретя первый астрономический инструмент "меркхет" в приблизительно 600 году до н.э. Инструмент представляет собой натянутую нить с весом, которая работает также, как плотник сегодня использует отвес.

Египетские астрономы использовали два меркхета, ориентированных на Полярную звезду для того, чтобы выявить небесный меридиан в ночном небе. Время же отсчитывалось по принципу пересечения звездами этого меридиана.

Звезды использовались не только для того, чтобы отметить прохождение часов, но и прохождение дней. Это измерение вращения Земли называется звездным временем.

Когда определенная воображаемая точка среди звезд пересекает небесный меридиан, то этот момент обозначается как звездный полдень. Время, которое прошло от одного звездного полдня к другому, называется звездными сутками.

Песочные часы

Происхождение песочных часов уходит далеко вглубь веков. Они состоят из двух стеклянных колб, одна поверх другой с узким отверстием между ними. Песок постепенно попадает из верхней части в нижнюю при переворачивании часов. Когда весь песок из верхней части перешел в нижнюю, то это означает, что время вышло, однако, это не всегда означает, что прошел час.

Песочные часы могут быть сделаны таким образом, чтобы измерить практически любой короткий промежуток времени, для этого нужно всего лишь регулировать количество содержащегося песка в нем, или же отверстие между колбами.

Водяные часы

Водяные часы, известные как "клепсидра", были одним из первых устройств, которое для измерения времени не использовало солнце или звезды, то есть ими можно было пользоваться в любое время суток.

Водяные часы работают путем измерения количества воды, которое капает из одного контейнера в другой. Они были изобретены в Египте, но распространились по всему древнему миру, а в некоторых странах люди даже в 20 веке пользовались водяными часами.

Древние греки и римляне строили большие водяные часы в виде башен, а в Китае такие часы назывались "Лу" и зачастую были сделаны из бронзы. Однако, несмотря на то, что водяные часы были очень распространены, они были не совсем точны.

Механические часы

В Европе в 1300-х годах изобретатели начали делать механические часы, которые работали при помощи системы весов и пружин. У этих первых часов не было лицевой части и стрелок, а о прохождении часа свидетельствовал звонок. На самом деле, слово часы происходит от французского «колокольчик». Эти огромные первые часы, как правило, устанавливались в церквях и монастырях, для того, чтобы объявлять о времени прихода необходимости помолиться.

Вскоре появились часы с двумя стрелками, минутной и часовой. Позднее стали появляться настольные и каминные часы. Несмотря на то, что часы были усовершенствованными, они, все же, были неточными. В 1714 году британский парламент предложил хорошее вознаграждение тому, кто сможет разработать точные часы, которые помогали бы работе морской навигации. В итоге такие часы были изобретены, их погрешность составляла всего пять секунд. С приходом промышленной революции, началось массовое производство часов, благодаря чему эту устройство попало в дом каждому человеку.

Необычные часы

Когда мы думаем о часах, мы, как правило, представляем себе знакомый циферблат с двумя, а, возможно, с тремя стрелками. На протяжении многих веков люди создавали всевозможные конструкции для того, чтобы определить время. Китайцы в период между 960 и 1279 годами изобрели ладановые часы, а затем они распространились во всей Восточной Азии. В одном из видов ладановых часов, металлические шарики были прикреплены к благовонию при помощи проволоки. Когда ладан догорал, металлический шарик падал и звучал гонг, что свидетельствовало о прохождении часа.

Другие часы использовали в своей работе цвет, а некоторые – различные ароматы для обозначения разных периодов времени. Существовали также часы, сделанные из маркированной свечи, когда свеча догорала до определенной отметки, то проходил заданный период времени.

Наручные часы

Открытие в 1400-х годах того, что спиральные источники могут быть уменьшены в размерах, привело к тому, что были созданы наручные часы. В то время и на протяжении многих веков после этого, карманные часы были приоритетом мужчин, женщины же носили наручные часы. Все эти правила моды изменились во время Второй Мировой войны, и в итоге с тех пор, наручные часы начали носить и мужчины. Дарение часов символизировало переход к зрелости.

Однако, по мере развития 21 века, вездесущие наручные часы, могут постепенно кануть в лету, поскольку сейчас мы чаще всего проверяем время, глядя на монитор компьютера, мобильного телефона или дисплея МР3-плеера. Однако, все же неформальный опрос нескольких тысяч людей показал, что большинство из них не собираются отказываться от своих наручных часов.

Кварцевые часы

Минеральный кварц, как правило, с помощью аккумулятора, является основной движущей силой кварцевых часов.

Кварц является пьезоэлектрическим материалом, а это означает, что когда кристалл кварца сжат, он генерирует небольшой силы электрический ток, который способствует вибрации кристалла. Все кристаллы кварца вибрируют на одной и той же частоте.

Кварцевые часы используют батарейку для создания кристальной вибрации и для подсчета колебаний. Таким образом, система работает так, что создается один импульс в секунду. Кварцевые часы по-прежнему доминируют на рынке из-за своей точности и низкой стоимости производства.

Атомные часы

Хотя название звучит достаточно устрашающе, на самом деле, атомные часы не представляют собой никакой опасности. Они измеряют время, отслеживая как долго один атом переходит с положительного на отрицательное энергетическое состояние и обратно.

Официальный временной стандарт для Соединенных Штатов устанавливается NIST F-1, атомные часы Национального института науки и технологии в городе Боулдер (штат Колорадо). NIST F-1 являются фонтанными часами, названными в честь атомного движения. Ученые вводят газ цезий в вакуумный центр часов, а затем добавляют прямые инфракрасные лазерные лучи под углом в 90 градусов. Сила лазера собирает все атомы в одном месте, на которое в большой силой воздействует заполненная микроволнами область. Ученые измеряют количество атомов, которые оказываются в измененном состоянии, а также управляют микроволнами, задавая им разные частоты до тех пор, пока большая часть атомов не изменит свое состояние. В итоге, последняя частота, при которой меняются атомы, и есть частота колебаний атомов цезия, равняющаяся секунде. Это звучит довольно сложно, однако, данная технология является мировым стандартом измерения времени.

Атомные часы отслеживают самые незначительные изменения времени.

Календари

Как мы видели, фактический подсчет минут и секунд требует проведения достаточно сложных процедур, но подсчет дней и месяцев основан на положении солнца и луны. Различные культуры, однако, используют разные методы.

Христианский, или григорианский календарь, один из наиболее популярных сегодня, опирается на солнце. Исламский календарь использует фазы луны, еврейские и китайские календари полагаются на сочетание обоих этих методов.

В григорианском календаре, день – это время, прошедшее от одного восхода солнца до следующего, или же один полный оборот Земли вокруг своей оси. Месяц, по григорианскому календарю, это приблизительно 29,5 дней, что является одним полным циклом фаз Луны, а год – это 364,24 дня, или время, необходимое для того, чтобы Земля сделала полный круг по орбите Солнца.

И


сследовательская работа по теме

ВЫПОЛНИЛА :

Иваненко Ольга,

ученица 3 класса

РУКОВОДИТЕЛЬ :

Маркова Наталья Григорьевна,

учитель начальных классов

х. Зазерский

Отгадайте загадку:

Вчера было, сегодня есть и завтра будет.
Догадались? Это время.

Тема моей исследовательской работы «Время. Измерение времени. Часы».

Невозможно представить себе жизнь современного человека без такого привычного приспособления как часы. Занимаясь разными делами, мы так часто ориентируемся на время, но даже не задумываемся, что же это такое? На уроках математики мы изучали тему «Измерение времени».

Я заинтересовалась, откуда появились понятия: год, месяц, день, час?

Как люди определяли время раньше?

Возможно, им помогали народные приметы?

А может быть, люди определяли время по явлениям природы.

Как можно самой определять время, если в доме нет часов?

Обратившись к одноклассникам и старшим ребятам, я поняла, что и они мало что об этом знают. Тогда я решила найти ответы на интересующие меня вопросы, обратившись к книгам, Интернету, и рассказать о своих открытиях сверстникам.

Цель моей работы: изучить и систематизировать информацию о понятии «время» и способах его измерения.

Мои задачи:

Исследовать происхождение времени и его измерение.

Узнать, какие виды часов существовали от времён древнего человека до наших дней.

Изготовить самой приборы для измерения времени.

4. Познакомить с собранной информацией одноклассников.

Для выполнения работы я использовала такие методы :

Знакомство с учебной, научной и популярной литературой.

Экспериментальный.

Наблюдения

1 . Происхождение времени.

Предметы считать легко: один, два, три и т.д. Измерить небольшое расстояние тоже, несложно, например шагами. Гораздо труднее найти мерку для времени. Тут ни пальцы, ни шаги не помогут: время можно измерять только временем, а мерку нужно искать в природе.

(Слайд 2)

Самыми древними «часами» было солнце. Утро, день, вечер, ночь. Не очень точно, но первобытному человеку этого было достаточно. Потом люди научились определять время более точно: днем по солнцу, а ночью по звездам. Люди заметили, что звезды на небе медленно двигаются. Все они как бы привязаны к одной звезде, которую назвали Гвоздем Неба. Сейчас мы называем эту звезду Полярной, она показывает направление на Северный полюс. Неподалеку от Полярной звезды на небе всегда можно найти семь звезд, расположенных в виде ковша. Это созвездие Большой Медведицы. За сутки она обходит полный оборот вокруг Полярной звезды, за ночь полкруга. Вот и получается, что на небе есть настоящие часы со звездной стрелкой.

(Слайд 3)

По солнцу и звездам легко было определить время суток. Но людям нужны были еще и меры времени. В природе нашлись такие мерки. Люди заметили, что летом дни длиннее, а зимой короче. Так появился первый промежуток времени от одного лета до другого, который назвали годом. Началом года люди считали самый длинный летний день-21 июня.

(Слайд 4)

Еще три или четыре тысячи лет назад люди не только точно знали этот день, но и сумели построить каменный календарь, который показывал начало года. Когда первый луч восходящего солнца падал на священный камень внутри круга, это означало, что наступило начало нового года. Весь год это 365 дней. С точки зрения астрономов, год составляет 365 дней и почти 6 часов. Поэтому простой год насчитывает 365 дней, а каждый четвертый - 366. Этот год назвали високосным, в феврале високосного года 29 дней.

(Слайд 5)

А как разделить год? Это очень большая и не всегда удобная мера времени. На помощь пришла луна. Люди заметили, что от полнолуния до полнолуния проходит почти ровно 30 суток. Так появилась еще одна мерка времени - месяц.

(Слайд 6)

Наш современный календарь ведёт свое начало от календаря древних римлян. Именно они далимесяцам года названия, которые приняты у нас сейчас.

Двенадцатый месяц года называется декабрь . Это слово происходит от греческого слова дека - десять. Дело в том, что римляне считали началом года не 1 января, а 1 марта . Декабрь тогда был десятый по счету месяц. С перенесением начала года на 1 января возникло несовпадение между названием и порядковым номером некоторых месяцев.

Название месяца

Смысл названия

Порядковый номер

сентябрь

седьмой

октябрь

восьмой

Ноябрь

девятый

декабрь

десятый

Потом месяц стали делить еще на четыре части. Так появились недели. После того как неделю разбили на сутки, научились разбивать их на 24 часа.

2.Способы измерения времени.

(Слайд 7)

В древности существовало много способов измерения времени. Это солнечные и огненные, водяные и песочные, и даже цветочные .

Все дело в том, что цветы раскрываются и закрываются строго в определенное время. В 6 часов утра раскрывается одуванчик, а в 9 часов - гвоздика. В 6 часов вечера опускаются под воду кувшинки, а в 7-8 часов «засыпает» шиповник. Таким образом, простая наблюдательность могла сослужить человеку хорошую службу.

3.История часов

3.1.Солнечные часы

(Слайд 8)

Самые первые часы на земле - солнечные. Они были гениально простыми: вбитый в землю шест. Вокруг него нарисована шкала. Тень от шеста, передвигаясь по шкале, показывала, который теперь час. Позднее такие часы делали из дерева или камня и устанавливали на стенах общественных зданий.

Но солнечные часы имели один большой недостаток: они могли «ходить» только на улице, и только в ечный день. Это, конечно, было очень неудобно.

(Слайд 9)

3.2.Огненные часы впервые появились в Китае. Они состояли из спирали или палочки из горючего материала с подвешенными металлическими шариками. При сгорании материала шарики падали в фарфоровую вазу, производя звон. В рудниках использовали лампадки, в которые наливали определенное количество масла. Как только огонек в лампе ослабевал, рудокопы заканчивали свою работу.

В некоторых случаях для определения времени применялся горючий жгут, который пропитывали ароматическими веществами через равные промежутки. Время в таких часах устанавливали по появляющемуся запаху. Также использовали свечи с отметками. Каждый раз, когда свеча догорала до одной из отметок, проходил определенный промежуток времени.

(Слайд 10)

3.3 .Первые водяные часы появились почти одновременно с солнечными часами. Устроены они были очень просто, в виде сосуда, из которого медленно вытекала вода. По уровню воды, которая осталась, судили, сколько прошло времени.

(Слайд 11)

3.4.Песочные часы состоят из двух стеклянных луковиц соединённых между собой узким горлышком. Из верхней стеклянной луковицы в нижнюю медленно пересыпается песок. Чем больше песка, тем больше пройдёт времени.

(Слайд 12)

3.5.Механические часы появились в Европе в Средние века. Их стрелки приводились в движение при помощи гири на цепочке. Гиря была привязана к колёсику и тянула его вниз. А чтобы колесо поворачивалось медленно через равные промежутки времени, его делали зубчатым. Такие механические часы можно закрепить на стене, но носить их очень неудобно.

(Слайды 1 3- 16)

По размерам и портативности часы тоже можно разделить на:

настенные;

напольные;

наручные;

каминные:

карманные и другие.

3.6.Биологические часы.

Но есть еще одни часы, только их нельзя увидеть. Установлено, что человек обладает хорошо развитым чувством времени. Он даже может проснуться в тот час, в который запланировал со вчерашнего вечера. Эти часы находятся внутри каждого из нас и называются биологические часы .

4. Практическая часть

Опыт 1 (Слайд 17)

Опытным путем я решила установить, может ли человек в домашних условиях изготовить простейшие часы.

Для изготовления песочных часов мне понадобилось:

Две маленькие бутылочки с крышками.

Клейкая лента.

Сверло.

Соль мелкая «Экстра».

Приклеила две крышки друг к другу. Папа проделал в них отверстие сверлом.

Насыпала соль в одну из бутылок.

Прикрутила крышки к бутылкам.

В зависимости от количества соли мои часы отмеряют 2 минуты.

Опыт 2 (Слайд 18)

Для изготовления огненных часов я взяла две свечи и несколько бусинок.

Каждые 30 минут я отмеряла, сколько сгорело свечи, и делала отметки бусинкой на целой свечке. Затем начертила шкалу с промежутком в 1 час.

В результате я получила восковые часы с интервалом времени 5 часов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

(Слайд 19)

Закончив свой проект, я могу сказать, что мне удалось решить поставленные задачи:

Я узнала много нового, получила опыт работы с разными источниками информации и компьютерными программами;

Изучив данный вопрос и проделав ряд опытов, я убедилась в том, что время можно определить не только с помощью часов, но и с помощью свечки, песочными, солнечными или водяными часами.

Мое выступление заинтересовало одноклассников, помогло им расширить свои знания.

Мне удалось выполнить поставленные задачи. Значит, я с пользой потратила время.

(Слайд 20)

ЛИТЕРАТУРА:

Полный энциклопедический справочник школьника.-М., 2008.

Черненко Г.Т. Школьный путеводитель Часы и время.– М., 2004.

Детская энциклопедия. Открытия и изобретения. Под ред. Артемова О. В. и др. – М., 2008.

Большая детская энциклопедия. Перевод с англ. Кима А. И.; Демыкина В.В. – М., 2005.

Детская энциклопедия Я познаю мир. Автор - сост. Савин А. П. и др. – М., 1997.

12. Интернет сайты:

3. История часов…………………………………………………………………5

3.1.Солнечные часы……………………………………………………………..5

3.2.Огненные часы ….…………………………………………………………..6

3.3 Водяные часы ……………………………………………………………….6

3.4.Песочные часы………………………………………………………………6

3.5.Механические часы…………………………………………………………6

3.6.Биологические часы…………………………………………………………6

4. Практическая часть…………………………………………………………..7

4.1 Опыт 1………………………………………………………………………..7

4.2 Опыт 2………………………………………………………………………..7

5. Заключение……………………………………………………………………8

6. Литература…………………………………………………………………….9

Доклад
На тему:
<< Измерение времени>>

Выполнил ученик 8 <<А>> класса
Чокля Максим
Учитель физики
Трунько С.И

Ответить на вопрос «что такое время» нелегко. В самом общем виде можно сказать, что время – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений. Главное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет безостановочно. Пространство можно оградить, но время остановить невозможно. Время необратимо – путешествия на машине времени в прошлое невозможны. «Нельзя дважды войти в одну и ту же реку», – говорил Гераклит.
Величественный Стоунхендж – одна из древнейших астрономических обсерваторий, построенная пять тысяч лет назад в Южной Англии.
Сутки разделены на 24 часа, каждый час – на 60 минут. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему.Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.
Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23 часа 56 минут. Сутки, измеренные относительно далеких звезд, называются звездными (если быть совсем точными, звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия). Куда же деваются еще 4 минуты? Дело в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Чтобы «догнать» его, Земле и нужны эти 4 минуты. Сутки, связанные с видимым движением Солнца вокруг Земли, называются солнечными. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам.

Вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Проходит 4 минуты, прежде чем Земля «догоняет» его. Итак, Земля делает один оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут. 24 часа – средние солнечные сутки – время оборота Земли относительно центра Солнца.
Древняя индийская обсерватория в Дели, выполнявшая также роль солнечных часов.

Наш календарь и наше время подстроены под Солнце и Луну, однако эти светила не годятся для точного измерения времени: Земля и Луна неравномерно движутся по своим орбитам, скорость вращения Земли, кроме того, постепенно уменьшается под действием приливов. И уж тем более неудобно измерять по светилам короткие промежутки времени – минуты и секунды. Издревле для более точного измерения времени применяли песочные и водяные часы, а в XI веке появились первые механические часы, но их время приходилось по несколько раз в день сверять с солнечными часами. В середине XVII века, открыв закон колебания маятника, Галилео Галилей вывел механические часы на новый уровень точности. Однако даже лучшие механические часы показывают не совсем точное время: они спешат или отстают из-за неточной регулировки, вибрации, перепадов в температуре, каких-то внешних воздействий. В 1939 году астрономы заменили механические маятниковые часы на кварцевые: точность хода увеличилась в сотни раз и стала составлять 10–4–10–6 c в сутки. А еще через двадцать лет появились атомные часы; отклонение хода у них всего 10–10–10–11 с.