Как появился календарь?

Содержание.

Введение 2

Как появился календарь 3

Исследовательская часть 12

Заключение 14

Литература 15

Введение.

Хотя бы раз в жизни каждый задумывался, как же все-таки люди научились измерять время? Я тоже задумалась над этим вопросом и решила в нем разобраться.

Цель исследовательской работы. Выяснить:

1)Когда люди научились измерять время?

2)Как люди научились измерять время?

3)Какие приборы использовали при этом?

4)Кто (какой народ) первый научился измерять время?

На все эти и другие вопросы я постараюсь ответить.

В своей исследовательской работе я расскажу и покажу часы, приборы, при помощи которых измеряли время. И начну я с того, что расскажу, как появился календарь, а позже сама сделаю часы. Гипотеза:

Мне кажется, что потребность измерять время возникла очень давно. Время было необходимо для развития человечества.

Подтвердится моя гипотеза или нет, узнаем в ходе исследовательской работе.

КАК ПОЯВИЛСЯ КАЛЕНДАРЬ?

Потребность измерять время возникла у людей уже в глубокой древности. Первые календари появились много тысяч лет назад на заре человеческой цивилизации. Люди научились измерять промежутки времени, сопоставлять их с явлениями, которые повторялись периодически (смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времен года). Без использования единиц измерения времени люди не могли жить, общаться между собой, торговать, заниматься земледелием. В начале счет времени был обычным, но по мере развития человеческой культуры, с возрастанием практической потребности людей, календари совершенствовались, появились такие понятия, как год, месяц, неделя.

Когда-то каждое племя, каждый город, каждое государство создавали свои собственные календари, по-разному составленные из суток, месяцев и года. Появились лунные, лунно-солнечные, солнечные календари. Около 2500 года до н.э. лунным календарем пользовались шумеры. Лунно-солнечным календарем в глубокой древности пользовались народы Китая и Индии. Сегодня все народы мира пользуются солнечным календарем, унаследованным от древних римлян.

Календарем принято называть определенную систему счета больших промежутков времени. Слово "календарь" произошло от латинских слов "калео" (провозглашать) и "календариум" (долговая книга). В Древнем Риме начало каждого месяца провозглашалось особо и первого числа каждого месяца там было принято уплачивать проценты по долгам.

В первом римском календаре (он был принят в 700 году до н.э.) было 10 месяцев. Первый месяц (март) был назван в честь Марса — бога войны, второй от слова "априкус" — что значит "согреваемый Солнцем", третий в честь богини земли Майи, матери бога Меркурия, четвертый — посвящен богине Юноне, супруге

Юпитера. Пятый и все остальные месяцы имели просто числовые латинские обозначения. В этом календаре было 304 дня. Неудобство было исправлено в 650 году до н.э. В календарь добавили еще два месяца. Одиннадцатый — январь — назвали по имени двуликого бога Януса, а двенадцатый — февраль —произошел от слова фебруарис, что в переводе означает очистительный.

Римляне использовали своеобразный способ счета дней в месяце. Первый день они называли календами, седьмой день назывался нонами, 15-е число (полнолуние) в долгих и 13-е в коротких месяцах называлось идами. День

перед календами, нонами и идами назывался канун. При этом древние римляне считали дни не вперед, как это делаем мы, а в обратном

направлении.

Система отсчета длительных промежутков времени, в которой установлен определенный порядок отсчета дней в году и указана эпоха, от которой ведется счет лет, называется календарем. Если бы между временем одного полного оборота Земли вокруг своей оси и временем ее обращения вокруг Солнца существовало простое отношение, то создать удобный календарь было бы нетрудно. Это же относится и к счету дней в лунном месяце. Однако структура Солнечной системы такова, что длительность года составляет 365 суток 5 часов 48 минут 46,1 секунды, или 365,2422 суток, а длительность лунного месяца - 29,5306 суток. Причем эти величины со временем меняются, и то, что указано, справедливо лишь для нашего времени: так было не всегда и так не будет в будущем.

Так как отношения длительности года и лунного месяца к длительности суток не выражаются никакими точными числами, то разработать простую и удобную систему счета дней в месяце и в году не так-то просто. С древних времен и до наших дней было придумано множество различных систем, но каждая из них, включая используемую нами, имеет определенные неудобства.

В I веке до н.э. в Риме был принят календарь, получивший название юлианского (по имени правившего в то время Римской империей Юлия Цезаря). Этот календарь известен также под названием старого стиля. В нем за основу отсчета времени взята длительность одного оборота Земли вокруг Солнца, причем отсчет ведется от одного до другого последовательного прохождения центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Этот промежуток времени называется тропическим годом. В настоящее время с точностью до 0,1 с он содержит 365,2422 суток.

В юлианском календаре длительность года была принята равной 365,25 суток. При этом три года считались содержащими по 365 дней, а каждый четвертый состоял из 366 дней и назывался високосным. С этой поправкой длительность года по юлианскому календарю в среднем оказывается на 11 мин. 14 с больше длительности тропического года, что составляет одни сутки за 128 лет.

С течением времени неучтенное расхождение длительности календарного и тропического годов постепенно накапливалось, и действительное начало весны (равенство дня с ночью) стало все больше расходиться с календарным. В XIV веке это расхождение уже превысило 7 дней, и встал вопрос об

исправлении календаря. В 1582 году папа Григорий XIII утвердил проект нового календаря, который используется и поныне. Он известен под названием григорианского, но его часто называют также новым стилем.

Изучая Землю, окружающие ее звезды и их движение, люди научились измерять пространство и время, разработали методы и изобрели приборы для их измерения. Они позволяют фиксировать движение материков и неравномерность вращения Земли, измерять тысячные, миллионные, миллиардные и даже биллионные доли секунды, восстанавливать многое из истории древней жизни, определять время и продолжительность событий, происходивших на Земле многие тысячелетия назад, определять возраст горных

пород, составляющий миллионы и сотни миллионов лет, изучать движения небесных тел: Солнца, планет, звезд и их скоплений.

В своей повседневной жизни и деятельности человеку постоянно приходится перемещать различные материальные объекты (включая самого себя и отдельные части своего тела) в пространстве и во времени. При этом, как правило, человек сталкивается с проблемами управления этими перемещениями.

При введении григорианского календаря предписывалось день, следующий после четверга 4 октября 1582 г., считать пятницей 15 октября того же года. Это позволило исправить накопленное расхождение в счете дней. Согласно новому календарю предписывалось считать високосными из каждых 400 лет лишь 97, а не 100, как это было принято в юлианском календаре. Високосными в григорианском календаре считаются годы, делящиеся на четыре без остатка, кроме тех, которые оканчиваются на два нуля, но не делятся на 400 (например, 1700, 1800, 1900). Приближающийся 2000 год будет, таким образом, високосным.

При использовании григорианского календаря расхождение с моментами равноденствий составляет сутки за 3280 лет.

К настоящему времени предложено много проектов нового календаря. Один из них носит название "стабильного ". В нем год делится на 12 месяцев продолжительностью 30 дней каждый. В месяце выделяется 5 шестидневных недель. Каждый квартал состоит из 90 дней, причем все дни недели всегда приходятся на одни и те же числа месяцев. Для согласования календаря с солнечным годом в конце каждого квартала вставляются праздничные дни. В обычном году их пять, в високосном - шесть. Для этих праздников предложены названия: День весны, День лета, День осени, День зимы, День мира и дружбы народов, День високосного года.

Так как истинный полдень в различных пунктах земного шара наступает в разное время, то для согласования отсчета времени

суток на разных континентах, в разных странах и местностях весь земной шар поделен на часовые пояса. Они проходят через каждые 15^o по долготе, начиная от Гринвичского меридиана. Такое деление было принято сначала в США и Канаде (в 1883 году), а затем в других государствах, в частности, в нашей стране - в 1919 году.

Рис. 1.61. Схема часовых поясов земного шара

Поясное время установлено следующим образом. Весь земной шар разбит на 24 часовых пояса (рис. 15). Внутри каждого из них время считается одинаковым - среднепоясным. При переезде из одного пояса в другой стрелки часов переводят на один час. Таким образом, на часах всех стран, живущих по поясному времени, в один и тот же момент положение минутных стрелок совпадает, а часовых - различается на нуль или целое число часов. Например, у жителей Варшавы, живущих по среднеевропейскому поясному времени, часы " отстают " от московских на один час. Напротив, в Тбилиси местное поясное время на один час впереди московского, а в дальневосточных областях России Солнце встает на семь, восемь и девять часов раньше, чем в Москве: когда в Москве 12 часов, в Петропавловске-Камчатском - 21 час.

Границы часовых поясов не везде проведены точно по меридианам. Иначе граничной линией иногда пересекались бы, например, города, и в разных концах одного и того же города время было бы разным. Границы часовых поясов большей частью проведены по

рекам или иным естественным рубежам. Они учитывают также административное деление территорий.

По международной договоренности при переходе через границу между часовыми поясами, которая проходит вблизи меридиана 180^o наряду с изменением времени на один час производится и изменение даты. Это означает, что день начинается для землян сначала на Камчатке, потом в Сибири, затем в Европе, после этого в Америке и на Аляске. Таким образом, при пересечении на корабле или самолете линии изменения даты в восточном направлении, одно и то же число месяца приписывается двум последовательным дням; при пересечении же ее в западном направлении один день из счета изымается.

Определение моментов точного времени производится по результатам астрономических наблюдений Солнца, а если требуется большая точность, то по звездам. При этом приходится учитывать, что звездные сутки короче солнечных. Для того, чтобы убедиться в этом достаточно пронаблюдать за расположением звезд на небе несколько ночей подряд: звезды, сохраняя неизменным свое взаимное расположение, будут появляться каждую ночь все раньше и раньше.

Различие в звездных и солнечных сутках связано с тем, что Земля наряду с суточным вращением вокруг своей оси совершает еще и годичное обращение вокруг Солнца. По этой причине видимое движение Солнца таково, что промежуток времени между двумя последовательными кульминациями Солнца удлиняется на 3 мин 56 с. Именно настолько звездные сутки короче солнечных. Так как соотношение между звездным и солнечным временем известно, то никаких затруднений в переходе от одного времени к другому не имеется.

В настоящее время разработаны методы и приборы, которые позволяют получать, хранить и передавать время с весьма высокой степенью точности. Создана Всемирная система единого времени WOSAC, названная так по первым буквам слов: World-wide (Sinchronisation of Atomic Clocks). Главные первичные часы этой

системы расположены в г. Риме (штат Нью-Йорк, США) и состоят из трех атомно-цезиевых часов. При проведении измерений их показания усредняются. Часы обеспечивают погрешность, не превышающую 3*10^-11 с. Эти первичные часы связаны с всемирной сетью вторичных часов.

Для получения отметок времени по наблюдениям звезд применяют, например, так называемую фотографическую зенитную трубу (рис. 1.62а и 1.62б). В состав этого прибора входят двухлинзовый объектив 1, установленный в трубе 3 посредством подшипников 2, зеркала 4, из слоя ртути, фотографическая пластинка 5, обращенная эмульсией вниз. Труба расположена строго вертикально и закреплена на массивном каменном основании. Лучи света от наблюдаемой звезды, пройдя объектив, попадают на ртутный горизонт и, отразившись от него, собираются на фотопластинке.

Для определения момента прохождения звезды через меридиан, ее фотографируют четыре раза:

1) несколько ранее момента прохождения звезды через меридиан;
2) чуть позже, но все же до прохождения звезды через меридиан, с предварительным поворотом объектива вместе с фотопластинкой на 180^o относительно вертикальной оси;
3) после прохождения звезды через меридиан и второго поворота объектива с фотопластинкой на 180^o;
4) чуть позже и после третьего поворота объектива с фотопластинкой на 180^o.

При этом получают четыре точечных изображения звезды. По ним путем несложного расчета определяют положение изображения звезды на фотопластинке в момент ее прохождения через меридиан. При проведении этих измерений на фотопластинку по показаниям астрономических часов в виде черточек наносят соответствующие метки времени.

Подобными измерительными приборами оборудованы все навигационные Обсерватории, ведущие службу времени. Полученные с помощью нескольких таких приборов значения

моментов времени усредняются и направляются в Международное бюро времени. Здесь вычисляют средние значения результатов национальных служб времени и вводят необходимые поправки. Найденные таким образом значения моментов времени и принимают за истинные.

В промежутках между астрономическими определениями времени приходится решать задачу хранения точного времени. Она выполняется с помощью маятниковых, кварцевых, молекулярных, атомно-цезиевых и лазерных часов. В самых лучших маятниковых часах суточная вариация хода составляет 0,001-0,003 с. Точность хода цезиевых часов характеризуется максимальной ошибкой в 1с за 10 тыс. лет. Лазерные часы имеют еще более высокую точность.

Физический эталон времени, принятый в 1967 году XIII Генеральной конференцией по мерам и весам, базируется на астрономических атомно-цезиевых часах. За основную единицу времени в Международной системе единиц СИ принята секунда. Это - промежуток времени, в течение которого происходит 9 192 631 770 колебаний электромагнитной волны, испускаемой атомом цезия-133, в отсутствие внешних электромагнитных полей, при переходе его из одного состояния в другое между двумя сверхтонкими уровнями энергии.

В большинстве стран мира организована также передача точного времени. В

России ее ведут Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (г. Москва) и ряд других организаций. Для передачи информации используются прежде всего радиоканалы. В частности, широковещательная программа сигналов времени передается в конце каждого часа и состоит из шести коротких импульсов. Начало последнего из них соответствует времени того или иного часа и 00 мин 00 с. Морскую и воздушную навигацию обеспечивает программа из пяти серий по 60 импульсов и трех серий по шесть коротких и шесть длинных сигналов, чередующихся между собой. Есть и другие специальные программа. Сведения о них публикуются в соответствующих периодических изданиях. Погрешность передачи сигналов времени

по широковещательным программам составляет 10^-2 - 10^-3с, а по специальным 10^-4 - 10^-5с.

Для отсчета больших промежутков времени используются " радиоактивные " часы. В основе их работы лежит явление радиоактивного распада ядер изотопов. Интервал времени, в течение которого количество радиоактивного вещества уменьшается вдвое, называют периодом полураспада. Например, период полураспада висмута-212 составляет 60,5 мин., углерода-14 - 5568 лет, урана-238 - 4,5 млрд. лет. Скорость распада радиоактивных веществ не зависит от температуры и давления окружающей среды. Это и позволяет использовать процесс радиоактивного распада для отсчета больших промежутков времени, в частности, определять абсолютный возраст горных пород, даты минувших событий, историю формирования Земли, развития Солнца и звезд.

Радиоактивные методы определения абсолютного возраста материалов органического и неорганического происхождения позволили датировать важнейшие этапы развития Вселенной и углубить понимание протекающих в ней процессов. Так, в середине 1950-х годов с использованием уран-свинцового метода был определен абсолютный возраст большой группы метеоритов и ряда материалов земного происхождения. Считается, что земная кора сформировалась приблизительно на 10⁸ лет позже исходных метеоритных тел и, таким образом, возраст Земли составляет 4,6 0,1 млрд. лет, а возраст Солнечной системы 4,7 0,1 млрд. лет. С помощью радиоактивных методов удалось определить возраст всех химических элементов, звезд и нашей Галактики.

Дата добавления: 2015-07-18