Laiko apibrėžimas ir „saugojimas“. Astronominis laikas ir laiko juostos Laiko išlaikymo astronomija

Tik pirmoji laiko tarnybos užduotis išsprendžiama gavus taškus laiku. Kita užduotis yra išsaugoti tikslų laiką intervalais tarp astronominių apibrėžimų. Ši užduotis išspręsta naudojant astronominį laikrodį.

Norint, kad astronominių laikrodžių gamyba būtų labai tiksli, kiek įmanoma, atsižvelgiama į visus klaidų šaltinius ir jie pašalinami, o jų veikimui sudaromos palankiausios sąlygos.

Laikrodyje svarbiausia dalis yra švytuoklė. Spyruoklės ir ratai tarnauja kaip transmisijos mechanizmas, rodyklės - rodo, o švytuoklė matuoja laiką. Todėl astronominiame laikrodyje jie stengiasi sukurti kuo geresnes jo veikimo sąlygas: kad kambario temperatūra būtų pastovi, pašalinami sukrėtimai, susilpnėja oro pasipriešinimas ir, galiausiai, mechaninė apkrova yra kuo mažesnė.

Siekiant užtikrinti aukštą tikslumą, astronominis laikrodis pastatytas giliame rūsyje, apsaugotas nuo smūgių.Kambaryje ištisus metus palaikoma pastovi temperatūra. Siekiant sumažinti oro pasipriešinimą ir pašalinti atmosferos slėgio pokyčių įtaką, laikrodžio švytuoklė dedama į korpusą, kuriame oro slėgis yra šiek tiek sumažintas (20 pav.).

Astronominiai laikrodžiai su dviem švytuoklėmis („Short“ laikrodžiais) turi labai aukštą tikslumą, iš kurių vienas - ne laisvas, arba „vergas“, yra prijungtas prie perdavimo ir rodymo mechanizmų, o pats yra valdomas kito - laisvos švytuoklės, nesujungtos su jokiais ratais. ir spyruoklės (21 pav.).

Laisva švytuoklė dedama į gilų rūsį metaliniame dėkle. Šiuo atveju slėgis sumažėja. Laisva švytuoklė yra sujungta su laisva per du mažus elektromagnetus, šalia kurių ji sukasi. Laisva švytuoklė valdo „vergo“ švytuoklę, priversdama ją laiku suktis su savimi.

Galima pasiekti labai mažų laikrodžio klaidų, tačiau jų negalima visiškai pašalinti. Tačiau jei laikrodis sukasi neteisingai, tačiau iš anksto žinoma, kad jis skuba ar atsilieka tam tikru sekundžių skaičiumi per dieną, tuomet nesunku apskaičiuoti tikslų laiką iš tokio neteisingo laikrodžio. Norėdami tai padaryti, pakanka žinoti, koks laikrodis veikia, tai yra, kiek sekundžių per dieną jie skuba ar atsilieka. Pataisos lentelės sudaromos tam tikram astronominio laikrodžio egzemplioriui per kelis mėnesius ir metus. Astronominio laikrodžio rodyklės beveik niekada tiksliai nerodo laiko, tačiau, naudojant pataisos lenteles, visiškai įmanoma gauti laiko žymes tūkstantosios sekundės tikslumu.

Deja, laikrodžio dažnis nesikeičia. Pasikeitus išorinėms sąlygoms - kambario temperatūrai ir oro slėgiui - dėl visada esančių detalių gamybos ir atskirų dalių veikimo netikslumų, tas pats laikrodis laikui bėgant gali pakeisti savo eigą. Keitimas ar kitimas laikrodžio eigoje yra pagrindinis jo darbo kokybės rodiklis. Kuo mažesnis laikrodžio rodiklio kitimas, tuo geresnis laikrodis.

Taigi geras astronominis laikrodis gali būti pernelyg skubotas ir pernelyg lėtas, jis gali bėgti į priekį arba atsilikti net dešimtadalių sekundės per dieną, tačiau jis gali būti naudojamas patikimai išlaikyti laiką ir gauti pakankamai tikslius rodmenis, jei tik jo elgesys yra pastovus, t.y. kasdienis kurso kitimas yra mažas.

„Short“ švytuoklės astronominiame laikrodyje smūgio dienos variacija yra 0,001–0,003 sek. Ilgą laiką toks aukštas tikslumas liko neprilygstamas.Pentajame dešimtmetyje inžinierius F. M. Fedčenko patobulino švytuoklės pakabą ir pagerino jos šiluminę kompensaciją. Tai leido jam sukurti laikrodį, kuriame kasdienis smūgio pokytis buvo sumažintas iki 0,0002-0,0003 sekundžių.

Pastaraisiais metais astronominių laikrodžių konstrukcijoje nebedirbo mechanikai, o elektrikai ir radijo inžinieriai. Jie pagamino laikrodį, kuriame, skaičiuojant laiką, vietoj švytuoklės svyravimų buvo naudojamos elastinės kvarco kristalo vibracijos.

Tinkamai supjaustytas kvarco kristalas turi įdomių savybių. Jei tokia plokštė, vadinama pjezokvarcu, yra suspausta ar sulenkta, tada jos priešinguose paviršiuose atsiranda skirtingų ženklų elektros krūviai. Jei kintamoji elektros srovė yra nukreipta į priešingus pjezokvarco plokštės paviršius, pjezokvarcas vibruoja. Kuo mažiau svyruoja įtaisas, tuo pastovesnis svyravimo dažnis. Pjezokvarcas šiuo atžvilgiu turi labai gerų savybių, nes jo svyravimų slopinimas yra labai mažas. Tai plačiai naudojama radijo inžinerijoje, siekiant išlaikyti pastovų radijo siųstuvų dažnį. Ta pati pjezoelektrinio kvarco savybė - didelė vibracijos dažnio pastovumas - leido sukurti labai tikslų astronominį kvarcinį laikrodį.

Kvarcinį laikrodį (22 pav.) Sudaro radijo techninis generatorius, stabilizuotas pjezoelektriniu kvarcu, dažnio padalijimo kaskados, sinchroninis elektros variklis ir ratukas su rodyklėmis.

Radiotechninis generatorius generuoja aukšto dažnio kintamąją srovę, o pjezoelektrinis kvarcas labai tiksliai išlaiko savo svyravimų dažnį. Dažnio padalijimo kaskadose kintamosios srovės dažnis sumažėja nuo kelių šimtų tūkstančių iki kelių šimtų svyravimų per sekundę. Sinchroninis elektros variklis, veikiantis žemo dažnio kintamąja srove, suka rodyklės rodykles, uždaro laiko signalo relę ir kt.

Sinchroninio elektros variklio sukimosi greitis priklauso nuo kintamosios srovės, su kuria jis tiekiamas, dažnio. Taigi kvarciniuose laikrodžiuose rodyklių sukimosi greitį galiausiai lemia pjezoelektrinio kvarco vibracijos dažnis. Didelis kvarco plokštės svyravimų dažnio pastovumas užtikrina kvarco astronominio laikrodžio eigos vienodumą ir aukštą rodmenų tikslumą.

Šiuo metu gaminami įvairaus tipo ir paskirties kvarciniai laikrodžiai, kurių dienos norma neviršija šimtųjų ar net tūkstantosios sekundės dalių.

Pirmasis kvarcinių laikrodžių dizainas buvo gana didelis. Galų gale natūralus kvarco plokštės virpesių dažnis yra gana didelis ir norint suskaičiuoti sekundes ir minutes, būtina jį sumažinti naudojant dažnių padalijimo kaskadas. Tuo tarpu tam naudojami lempiniai radijo prietaisai užima daug vietos. Pastaraisiais dešimtmečiais puslaidininkių radijo inžinerija sparčiai vystėsi, o jos pagrindu buvo kuriama miniatiūrinė ir mikrominiatūrinė radijo įranga. Tai leido sukurti nedidelio dydžio nešiojamąjį kvarcinį laikrodį, skirtą jūrų ir oro navigacijai, taip pat įvairiems ekspediciniams darbams. Šie nešiojamieji kvarco chronometrai neviršija įprastų mechaninių chronometrų dydžio ir svorio.

Tačiau jei antros klasės mechaninio jūrinio chronometro paklaida per dieną yra ne didesnė kaip ± 0,4 sek., O pirmos klasės - ne didesnė kaip ± 0,2 sek., Tai šiuolaikiniai nešiojamieji kvarciniai chronometrai kasdien ± ± 0,1 variacijos; ± 0,01 ir net ± 0,001 sek.

Pavyzdžiui, Šveicarijoje pagaminto „Chronotom“ matmenys yra 245X137X100 mm, o jo smūgio nestabilumas per dieną neviršija ± 0,02 sek. Stacionaraus kvarco chronometro „Izotom“ ilgalaikis santykinis nestabilumas yra ne didesnis kaip 10 -8, tai yra, dienos variacijos paklaida yra apie ± 0,001 sek.

Tačiau kvarciniai laikrodžiai neturi rimtų trūkumų, kurių buvimas yra būtinas astronominiams didelio tikslumo matavimams. Pagrindiniai kvarco astronominių laikrodžių trūkumai yra kvarco virpesių dažnio priklausomybė nuo aplinkos temperatūros ir „kvarco senėjimo“, tai yra, jo vibracijos dažnio kitimas laikui bėgant. Pirmasis trūkumas buvo pašalintas kruopščiai termostatuojant laikrodžio dalį, kurioje yra kvarco plokštė. Kvarco senėjimas, dėl kurio lėtas laikrodžio dreifas, dar nebuvo pašalintas.

"Molekulinis laikrodis"

Ar įmanoma sukurti prietaisą, skirtą laiko intervalams matuoti didesniu tikslumu nei švytuokliniai ir kvarciniai astronominiai laikrodžiai?

Ieškodami tam tinkamų metodų, mokslininkai kreipėsi į sistemas, kuriose vyksta molekulinės vibracijos. Toks pasirinkimas, žinoma, nebuvo atsitiktinis ir būtent jis iš anksto lėmė tolesnę sėkmę. „Molekuliniai laikrodžiai“ iš pradžių leido tūkstančius kartų padidinti laiko matavimo tikslumą, o paskolą - šimtus tūkstančių kartų. Tačiau kelias nuo molekulės iki laiko indikatoriaus pasirodė sunkus ir labai sunkus.

Kodėl nepavyko pagerinti švytuoklės ir kvarco astronominių laikrodžių tikslumo? Kuo molekulės yra geresnės už švytuokles ir kvarco plokštes matuojant laiką? Koks yra molekulinio laikrodžio veikimo principas ir struktūra?

Prisiminkite, kad bet kurį laikrodį sudaro blokas, kuriame atliekami periodiniai svyravimai, skaičiavimo mechanizmas jų skaičiavimui ir prietaisas, kuriame kaupiama energija, reikalinga jiems išlaikyti. Tačiau laikrodžio tikslumas dažniausiai yra priklauso nuo to elemento veikimo stabilumo kuris matuoja laiką.

Siekiant padidinti švytuoklės astronominio laikrodžio tikslumą, jų švytuoklė pagaminta iš specialaus lydinio, kurio minimalus šiluminio plėtimosi koeficientas, dedamas į termostatą, specialiu būdu pakabinamas, esantis inde, iš kurio išsiurbiamas oras ir kt. astronominis švytuoklės laikrodis iki tūkstantosios sekundės dalies per dieną. Tačiau palaipsniui judančių ir trinančių dalių nusidėvėjimas, lėti ir negrįžtami struktūrinių medžiagų pokyčiai, apskritai, tokių laikrodžių „senėjimas“ neleido toliau tobulinti jų tikslumo.

Astronominiuose kvarciniuose laikrodžiuose laiką matuoja generatorius, stabilizuotas kvarcu, o šių laikrodžių tikslumą lemia kvarco plokštelės svyravimų dažnio pastovumas. Laikui bėgant kvarco plokštėje ir su ja susijusiuose elektros kontaktuose atsiranda negrįžtamų pokyčių. Taigi ši kvarcinių laikrodžių tvarkyklė „sensta“. Šiuo atveju kvarco plokštės vibracijos dažnis šiek tiek pasikeičia. Tai yra tokių laikrodžių nestabilumo priežastis ir riboja tolesnį jų tikslumo didinimą.

Molekuliniai laikrodžiai suprojektuoti taip, kad jų rodmenis galiausiai nulemtų molekulių sugeriamų ir skleidžiamų elektromagnetinių bangų dažnis. Tuo tarpu atomai ir molekulės energiją sugeria ir išskiria tik su pertrūkiais, tik tam tikromis dalimis, vadinamomis energijos kvantomis. Šie procesai šiuo metu vaizduojami taip: kai atomas yra normalioje (nesužadintoje) būsenoje, tada jo elektronai užima žemesnius energijos lygius ir tuo pačiu yra arčiausiai atstumo nuo branduolio. Jei atomai sugeria energiją, pavyzdžiui, šviesos energiją, tada jų elektronai šokinėja į naujas pozicijas ir yra kiek toliau nuo savo branduolių.

Pažymėkime atomo energiją, atitinkančią žemiausią elektrono padėtį per E, ir energiją, atitinkančią tolimesnę jo vietą nuo branduolio - per E 2. Kai atomai, skleidžiantys elektromagnetinius svyravimus (pavyzdžiui, šviesą), iš sužadintos būsenos, turinčios energiją E 2, pereina į sužadintą būseną su energija E 1, tada skleidžiama elektromagnetinės energijos dalis yra lygi ε = E 2 -E 1. Nesunku pastebėti, kad minėtas santykis yra ne kas kita, kaip viena iš energijos išsaugojimo dėsnio išraiškų.

Tuo tarpu žinoma, kad šviesos kvanto energija yra proporcinga jos dažniui: ε = hv, kur ε yra elektromagnetinių virpesių energija, v yra jų dažnis, h = 6,62 * 10 -27 erg * sek yra Plancko konstanta . Iš šių dviejų santykių nesunku rasti atomo skleidžiamos šviesos dažnį v. Akivaizdu, kad v = (E 2 - E 1) / h sek. -1

Kiekvienas tam tikro tipo atomas (pavyzdžiui, vandenilis, deguonis ir kt.) Turi savo energijos lygį. Todėl kiekvienas sužadintas atomas, pereidamas į žemesnes būsenas, skleidžia elektromagnetinius virpesius su gana apibrėžtu dažnių rinkiniu, t.y., jis suteikia tik jam būdingą liuminescenciją. Situacija yra visiškai tokia pati su molekulėmis, vienintelis skirtumas yra tas, kad jos turi daugybę papildomų energijos lygių, susijusių su skirtingu jų sudedamųjų dalelių išdėstymu ir tarpusavio judėjimu,

Taigi atomai ir molekulės sugeba sugerti ir skleisti tik riboto dažnio elektromagnetines vibracijas. Atominių sistemų stabilumas yra labai didelis. Jis yra milijardus kartų didesnis už bet kurio makroskopinio prietaiso, kuris suvokia ar skleidžia tam tikros rūšies vibracijas, pavyzdžiui, stygas, kamertonus, mikrofonus ir pan., Stabilumą, o jų stabilumą užtikrinančios jėgos daugeliu atvejų yra tik dešimtys ar šimtai kartų didesnė už išorines jėgas. Todėl laikui bėgant ir keičiantis išorinėms sąlygoms tokių prietaisų savybės šiek tiek keičiasi. Štai kodėl muzikantai turi taip dažnai derinti savo smuikus ir fortepijonus. Priešingai, mikrosistemose, pavyzdžiui, atomuose ir molekulėse, tarp dalelių, kurios jas sudaro, veikia tokios didelės jėgos, kad įprastas išorinis poveikis yra daug mažesnis. Todėl įprasti išorinių sąlygų pokyčiai - temperatūra, slėgis ir kt. - nesukelia jokių pastebimų pokyčių šiose mikrosistemose.

Tai paaiškina tokį didelį spektrinės analizės tikslumą ir daugelį kitų metodų bei prietaisų, pagrįstų atominių ir molekulinių vibracijų naudojimu. Dėl to labai patrauklu šias kvantines sistemas naudoti kaip pagrindinį astronominių laikrodžių elementą. Juk tokios mikrosistemos laikui bėgant nekeičia savo savybių, tai yra „nesensta“.

Kai inžinieriai pradėjo kurti molekulinius laikrodžius, jaudinančių atominių ir molekulinių vibracijų metodai jau buvo gerai žinomi. Viena jų-aukšto dažnio elektromagnetiniai virpesiai tiekiami į indą, pripildytą vienokių ar kitokių dujų. Jei šių vibracijų dažnis atitinka šių dalelių sužadinimo energiją, atsiranda rezonansinė elektromagnetinės energijos absorbcija. Po tam tikro laiko (mažiau nei milijonoji sekundės dalis) sužadintos dalelės (atomai ir molekulės) spontaniškai pereina iš sužadintos į normalią būseną ir tuo pačiu metu pačios išskiria elektromagnetinės energijos kvantus.

Atrodytų, kad kitas žingsnis kuriant tokį laikrodį turėtų būti šių svyravimų skaičiavimas, nes švytuoklės svyravimų skaičius skaičiuojamas švytuoklės laikrodyje. Tačiau toks tiesus, „priekinis“ kelias pasirodė per sunkus. Faktas yra tas, kad molekulių skleidžiamų elektromagnetinių virpesių dažnis yra labai didelis. Pavyzdžiui, viename iš pagrindinių perėjimų amoniako molekulėje tai yra 23 870 129 000 periodų per sekundę. Įvairių atomų skleidžiamų elektromagnetinių virpesių dažnis yra vienodo dydžio ar net didesnis. Joks mechaninis prietaisas netinka tokių aukšto dažnio virpesių skaičiavimui. Be to, įprasti elektroniniai prietaisai taip pat pasirodė netinkami.

Išeitis iš šio sunkumo buvo rasta naudojant originalų sprendimą. Amoniako dujos buvo dedamos į ilgą metalinį vamzdelį (bangolaidį). Kad būtų lengviau valdyti, šis vamzdis yra suvyniotas. Aukšto dažnio elektromagnetiniai virpesiai buvo tiekiami iš generatoriaus į vieną šio vamzdžio galą, o kitame gale buvo sumontuotas prietaisas jų intensyvumui matuoti. Generatorius leido tam tikromis ribomis pakeisti jo sužadintų elektromagnetinių virpesių dažnį.

Norint perkelti amoniako molekules iš sužadintos į sužadintą būseną, reikia tiksliai apibrėžtos energijos ir atitinkamai apibrėžto elektromagnetinių virpesių dažnio (ε = hv, kur ε yra kvantinė energija, v yra dažnis elektromagnetiniai virpesiai, h yra Plancko konstanta). Kol generatoriaus generuojamų elektromagnetinių virpesių dažnis yra didesnis arba mažesnis už šį rezonansinį dažnį, amoniako molekulės nesugeria energijos. Kai šie dažniai sutampa, nemaža dalis amoniako molekulių sugeria elektromagnetinę energiją ir pereina į sužadintą būseną. Žinoma, šiuo atveju (remiantis energijos taupymo įstatymu) bangolaidžio, kuriame yra sumontuotas matavimo prietaisas, pabaigoje elektromagnetinių virpesių intensyvumas yra mažesnis. Jei sklandžiai pakeisite generatoriaus dažnį ir įrašysite matavimo prietaiso rodmenis, tada rezonansiniu dažniu aptinkamas elektromagnetinių virpesių intensyvumo kritimas.

Kitas žingsnis kuriant molekulinį laikrodį yra būtent šio efekto panaudojimas. Tam buvo surinktas specialus prietaisas (23 pav.). Jame aukšto dažnio generatorius, aprūpintas maitinimo šaltiniu, generuoja aukšto dažnio elektromagnetinius virpesius. Siekiant padidinti šių svyravimų dažnio pastovumą, generatorius stabilizuojamas. naudojant pjezoelektrinį kvarcą. Esamuose tokio tipo įrenginiuose aukšto dažnio generatoriaus virpesių dažnis parenkamas lygus keliems šimtams tūkstančių periodų per sekundę, atsižvelgiant į juose naudojamų kvarco plokščių natūralų svyravimų dažnį.

Ryžiai. 23. „Molekulinio laikrodžio“ schema

Kadangi šis dažnis yra per didelis, kad būtų galima tiesiogiai valdyti bet kokį mechaninį įtaisą, naudojant dažnių dalijimo įrenginį, jis sumažinamas iki kelių šimtų svyravimų per sekundę ir tik po to paduodamas į signalo relės ir sinchroninis elektros variklis, sukantis rodyklę rodyklės ant laikrodžio ratuko. Taigi ši molekulinio laikrodžio dalis atitinka anksčiau aprašyto kvarcinio laikrodžio modelį.

Siekiant sužadinti amoniako molekules, kai kurios aukšto dažnio generatoriaus sukuriamos elektromagnetinės bangos tiekiamos į kintamosios srovės dažnio daugiklį (žr. 23 pav.). Jame esantis dažnio dauginimo koeficientas parenkamas taip, kad jis būtų rezonansinis. Iš dažnio daugiklio išėjimo elektromagnetiniai virpesiai tiekiami į bangolaidį amoniako dujomis. Prietaisas, esantis bangolaidžio išėjime - diskriminatorius - atkreipia dėmesį į elektromagnetinių virpesių, praleistų per bangolaidį, intensyvumą ir veikia aukšto dažnio generatorių, pakeisdamas jo sukeliamų virpesių dažnį. Diskriminatorius suprojektuotas taip, kad kai virpesiai, kurių dažnis mažesnis už rezonansinį, pasiekia bangolaidžio įvestį, jis sureguliuoja generatorių, padidindamas jo svyravimų dažnį. Jei virpesiai, kurių dažnis didesnis už rezonansinį dažnį, pasiekia bangolaidžio įvestį, tai sumažina generatoriaus dažnį. Tokiu atveju derinimas į rezonansą yra tikslesnis, tuo kietesnė yra absorbcijos kreivė. Taigi pageidautina, kad elektromagnetinių virpesių intensyvumo kritimas dėl rezonansinės jų energijos absorbcijos molekulėse būtų kuo siauresnis ir gilesnis.

Visi šie tarpusavyje sujungti įtaisai - generatorius, daugiklis, amoniako bangolaidis ir diskriminatorius - yra grįžtamojo ryšio kilpa, kurioje generatorius sužadina amoniako molekules ir tuo pačiu metu valdo jį, priversdamas jį sukelti norimo dažnio virpesius. . Taigi, galiausiai, molekulinis laikrodis naudoja amoniako molekules kaip dažnio ir laiko standartą. Pirmajame molekuliniame amoniako laikrodyje, kurį pagal šį principą sukūrė G. Lions 1953 m., Kurso nestabilumas buvo apie 10 -7, tai yra, dažnio pokytis neviršijo dešimties milijonų dalių. Vėliau nestabilumas buvo sumažintas iki 10–8, o tai atitinka klaidą matuojant laiko intervalus 1 sekunde per kelerius metus.

Apskritai tai, žinoma, yra puikus tikslumas. Tačiau paaiškėjo, kad sukonstruotame įrenginyje elektromagnetinės energijos sugėrimo kreivė pasirodė toli gražu ne tokia aštri, kaip tikėtasi, bet šiek tiek „sutepta“. Atitinkamai, viso įrenginio tikslumas pasirodė esąs žymiai mažesnis nei tikėtasi. Vėlesniais metais atlikti išsamūs šio molekulinio laikrodžio tyrimai leido išsiaiškinti, kad jų rodmenys tam tikru mastu priklauso nuo bangolaidžio konstrukcijos, taip pat nuo jame esančių dujų temperatūros ir slėgio. Buvo nustatyta, kad būtent šie efektai yra tokių laikrodžių veikimo nestabilumo šaltinis ir riboja jų tikslumą.

Vėliau šie molekulinio laikrodžio defektai nebuvo visiškai pašalinti. Tačiau buvo galima sugalvoti kitų, pažangesnių tipų kvantinių laiko skaitiklių.

Atominis cezio laikrodis

Tolesnis dažnio ir laiko standartų patobulinimas buvo pasiektas remiantis aiškiu amoniako molekulinio laikrodžio trūkumų priežasčių supratimu. Prisiminkime, kad pagrindiniai amoniako molekulinių laikrodžių trūkumai yra tam tikras rezonanso absorbcijos kreivės „sutepimas“ ir laikrodžių priklausomybė nuo bangolaidyje esančių dujų temperatūros ir slėgio.

Kokios yra šių defektų priežastys? Ar juos galima pašalinti? Paaiškėjo, kad rezonanso tepimas atsiranda dėl bangolaidį užpildančių dujų dalelių šiluminio judėjimo. Galų gale, kai kurios dujų dalelės juda link elektromagnetinės bangos, todėl jų virpesių dažnis yra šiek tiek didesnis, nei nurodo generatorius. Kitos dujinės dalelės, priešingai, juda nuo įeinančios elektromagnetinės bangos, tarsi bėgtų nuo jos; jiems elektromagnetinių virpesių dažnis yra šiek tiek mažesnis už vardinį. Tik santykinai labai mažam skaičiui stacionarių dujų dalelių jų suvokiamas elektromagnetinių virpesių dažnis yra lygus vardiniam, t.y. davė generatorius.

Aprašytas reiškinys yra gerai žinomas išilginis Doplerio efektas. Būtent jis veda prie to, kad rezonanso kreivė yra išlyginta ir ištepta, o atskleidžiama srovės priklausomybė nuo bangolaidžio išėjimo nuo dujų dalelių judėjimo greičio, t.y. dėl dujų temperatūros.

Amerikos standartų biuro mokslininkų komandai pavyko įveikti šiuos sunkumus. Tačiau tai, ką jie padarė apskritai, pasirodė esąs naujas ir daug tikslesnis dažnio ir laiko standartas, nors jis naudojo kai kuriuos jau žinomus dalykus.

Šis prietaisas naudoja jau ne molekules, o atomus. Šie atomai ne tik užpildo indą, bet ir juda pluoštu. Ir taip, kad jų judėjimo kryptis būtų statmena elektromagnetinės bangos sklidimo krypčiai. Nesunku suprasti, kad šiuo atveju išilginio Doplerio efekto nėra. Prietaisas naudoja cezio atomus, kurių sužadinimas vyksta elektromagnetinių virpesių dažniu, lygiu 9 192 631 831 laikotarpiui per sekundę.

Atitinkamas įtaisas sumontuotas vamzdyje, kurio viename gale yra elektrinė krosnis 1, kuri iki išgarinimo kaitina metalinį cezį, o kitame - detektorius 6, kuris skaičiuoja jį pasiekusių cezio atomų skaičių ( 24 pav.). Tarp jų yra: pirmasis magnetas 2, bangolaidis 3, tiekiantis aukšto dažnio elektromagnetinius virpesius, kolimatorius 4 ir antrasis magnetas 5. Įjungus krosnį, metalo garai įsiveržia į vamzdelį per plyšį ir siaurą cezio atomai skrenda išilgai savo ašies, pakeliui veikiami nuolatinių magnetų sukuriamų magnetinių laukų ir aukšto dažnio elektromagnetinio lauko, kurį bangolaidis tiekia iš generatoriaus į vamzdelį, įtakos, kad bangų sklidimo kryptis būtų statmena dalelių skrydžio kryptimi.

Toks prietaisas leidžia išspręsti pirmąją problemos dalį: sužadinti atomus, tai yra perkelti juos iš vienos būsenos į kitą ir tuo pačiu išvengti išilginio Doplerio efekto. Jei mokslininkai apsiribotų tik šiuo patobulinimu, tai prietaiso tikslumas, nors ir padidėtų, bet nedaug. Iš tiesų, iš kaitinamojo šaltinio skleidžiamame atomų pluošte visada yra sužadintų ir sužadintų atomų. Taigi, kai iš šaltinio skleidžiami atomai skrenda per elektromagnetinį lauką ir sužadinami, tada prie jau esančių sužadintų atomų pridedamas tam tikras sužadintų atomų skaičius. Todėl sužadintų atomų skaičiaus pokytis santykinai nėra labai didelis, todėl elektromagnetinių bangų poveikis dalelių spinduliui nėra labai ryškus. Akivaizdu, kad jei iš pradžių apskritai nebūtų sužadintų atomų, o tada jie atsirastų, tada bendras poveikis būtų daug kontrastingesnis.

Taigi atsiranda papildoma užduotis: skyriuje nuo šaltinio iki elektromagnetinio lauko leiskite normalios būklės atomams praeiti ir pašalinkite sužadintus. Norint tai išspręsti, nereikėjo išrasti nieko naujo, nes keturiasdešimtajame dešimtmetyje rabinas, o paskui Ramsey sukūrė atitinkamus spektroskopinių tyrimų metodus. Šie metodai grindžiami tuo, kad visi atomai ir molekulės turi tam tikrų elektrinių ir magnetinių savybių, o sužadintoms ir nesusijusioms dalelėms šios savybės skiriasi. Todėl elektriniuose ir magnetiniuose laukuose sužadinti ir nesužadinti atomai ir molekulės nukreipiami skirtingai.

Aprašytame atominiame cezio laikrodyje, esančiame dalelių pluošto kelyje tarp šaltinio ir aukšto dažnio elektromagnetinio lauko, nuolatinis magnetas 2 (žr. 24 pav.) Buvo sumontuotas taip, kad nesužadintos dalelės būtų sutelktos į kolimatoriaus plyšį ir susijaudinę buvo pašalinti iš sijos. Antrasis magnetas 5, stovintis tarp aukšto dažnio elektromagnetinio lauko ir detektoriaus, priešingai, buvo sumontuotas taip, kad iš spindulio būtų pašalintos nesužadintos dalelės, o į detektorių būtų sutelktos tik sužadintos dalelės. Šis dvigubas atskyrimas lemia tai, kad detektorių pasiekia tik tos dalelės, kurios nebuvo sužadintos prieš patekimą į elektromagnetinį lauką, o po to pateko į sužadintą būseną. Šiuo atveju detektoriaus rodmenų priklausomybė nuo elektromagnetinių svyravimų dažnio pasirodo labai aštri ir atitinkamai elektromagnetinės energijos absorbcijos rezonanso kreivė pasirodo labai siaura ir stati.

Dėl aprašytų priemonių paaiškėjo, kad atominio cezio laikrodžio pavaros mechanizmas gali reaguoti net į labai nedidelį aukšto dažnio generatoriaus išsijungimą, todėl buvo pasiektas labai didelis stabilizavimo tikslumas.

Likusi prietaiso dalis apskritai pakartoja molekulinio laikrodžio koncepciją: aukšto dažnio generatorius valdo elektrinį laikrodį ir tuo pat metu sužadina daleles per dažnio dauginimo grandines. Prie cezio vamzdžio ir aukšto dažnio generatoriaus prijungtas diskriminatorius reaguoja į vamzdžio veikimą ir sureguliuoja generatorių taip, kad jo generuojamų virpesių dažnis sutaptų su dalelių sužadinimo dažniu.

Visas šis prietaisas vadinamas atominiu cezio laikrodžiu.

Pirmaisiais cezio laikrodžių modeliais (pavyzdžiui, Anglijos nacionalinės fizinės laboratorijos cezio laikrodžiu) nestabilumas buvo tik 1–9. Šio tipo įtaisuose, sukurtuose ir pastatytuose pastaraisiais metais, nestabilumas sumažintas iki 10-12-10-13.

Jau buvo pasakyta, kad net ir geriausi mechaniniai astronominiai laikrodžiai dėl jų dalių nusidėvėjimo laikui bėgant šiek tiek keičia savo kryptį. Net ir kvarco astronominis laikrodis neturi šio trūkumo, nes dėl kvarco senėjimo jų rodmenys lėtai nukrypsta. Cezio atominiuose laikrodžiuose dažnio nukrypimų nerasta.

Lyginant skirtingas šių laikrodžių kopijas, buvo pastebėtas jų svyravimų dažnio sutapimas ± 3 * 10 -12 ribose, o tai atitinka tik 1 sekundės paklaidą per 10 000 metų.

Tačiau šis prietaisas nėra be trūkumų: elektromagnetinio lauko formos iškraipymai ir santykinai trumpa jo poveikio spindulių atomai trukmė dar labiau padidina matavimo laiko intervalų tikslumą naudojant tokias sistemas.

Astronominis laikrodis su kvantiniu generatoriumi

Kitas žingsnis siekiant padidinti laiko intervalų tikslumą buvo atliktas naudojant molekuliniai generatoriai- prietaisai, kuriuose jis naudojamas elektromagnetinių bangų skleidimas molekulėmis.

Šis atradimas buvo netikėtas ir logiškas. Netikėta - nes atrodė, kad senųjų metodų galimybės buvo išnaudotos, o kitų nebuvo. Natūralu - nes daugelis žinomų efektų jau sudarė beveik visas naujojo metodo dalis ir beliko tik tinkamai jas sujungti. Tačiau naujas žinomų dalykų derinys yra daugelio atradimų esmė. Visada reikia daug drąsos mąstyti, kad tai sugalvotum. Gana dažnai, tai padarius, viskas atrodo labai paprasta.

Prietaisai, kurie naudoja molekulinę spinduliuotę dažnio standartui gauti, vadinami maseriais; šis žodis suformuotas iš pradinių išraiškos raidžių: mikrobangų stiprinimas stimuliuojant spinduliuotę, t. y. radijo bangų stiprinimas centimetrų diapazone, naudojant sukeltą spinduliuotę. Šiuo metu tokio tipo prietaisai dažniausiai vadinami kvantiniais stiprintuvais arba kvantiniais generatoriais.

Kas paruošė kvantinio generatoriaus atradimą? Koks yra jo veikimo principas ir struktūra?

Mokslininkai žinojo, kad kai sužadintos molekulės, tokios kaip amoniakas, nusileidžia iki žemesnio energijos lygio ir skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę, tada natūralus šių išmetimo linijų plotis yra labai mažas bet kokiu atveju daug kartų mažesnis už molekulinės laikrodžių absorbcijos linijos plotį. Tuo tarpu, lyginant dviejų virpesių dažnį, rezonansinės kreivės aštrumas priklauso nuo spektrinių linijų pločio, o pasiekiamas stabilizavimo tikslumas - nuo rezonansinės kreivės aštrumo.

Akivaizdu, kad mokslininkai buvo labai suinteresuoti galimybe pasiekti didesnį tikslumą matuojant laiko intervalus, naudojant ne tik absorbciją, bet ir molekulių elektromagnetinių bangų spinduliuotę. Atrodytų, kad tam jau yra viskas. Iš tiesų, molekulinio laikrodžio bangolaidyje sužadintos amoniako molekulės yra savaime apšviečiamos, tai yra, jos pereina prie žemesnio energijos lygio ir tuo pačiu metu skleidžia 23 870 129 000 periodų dažnio elektromagnetinę spinduliuotę. Šios emisijos spektrinės linijos plotis iš tiesų yra labai mažas. Be to, kadangi molekulinio laikrodžio bangolaidis yra pripildytas elektromagnetinių virpesių, tiekiamų iš generatoriaus, ir šių svyravimų dažnis yra lygus amoniako molekulių skleidžiamų energijos kvantų dažniui, sukeltas sužadintų amoniako molekulių emisija, kurios tikimybė yra daug didesnė nei savaiminė. Taigi šis procesas padidina bendrą radiacijos įvykių skaičių.

Nepaisant to, molekulinio laikrodžio bangolaidžio tipo sistema pasirodė visiškai netinkama stebėti ir naudoti molekulinę spinduliuotę. Iš tiesų, tokiame bangolaidyje yra daug daugiau sužadintų amoniako dalelių nei sužadintų, ir net atsižvelgiant į sukeltą spinduliuotę, elektromagnetinės energijos absorbcijos veiksmai vyksta daug dažniau nei emisijos veiksmai. Be to, neaišku, kaip tokiame bangolaidyje galima atskirti molekulių skleidžiamus energijos kvantus, kai tą patį tūrį užpildo generatoriaus elektromagnetinė spinduliuotė, ir ši spinduliuotė turi tą patį dažnį ir daug didesnį intensyvumą.

Ar ne tiesa, kad visi procesai pasirodo taip sumaišyti, jog iš pirmo žvilgsnio atrodo neįmanoma išskirti reikiamo? Tačiau taip nėra. Juk žinoma, kad savo elektrinėmis ir magnetinėmis savybėmis sužadintos molekulės skiriasi nuo sužadintų, ir tai leidžia jas atskirti.

1954-1955 m. šią problemą puikiai išsprendė N. G. Basovas ir A. M. Prokhorovas SSRS, o Gordonas, Zeigeris ir Townesas JAV *. Šie autoriai pasinaudojo tuo, kad sužadintų ir nesužadintų amoniako molekulių elektrinė būsena yra kiek kitokia ir, skrendant per nevienalytį elektrinį lauką, jie nukrypsta skirtingai.

* (J. Singer, Masers, IL, M., 1961; Basovas N. G., Letokhovas V. S., optinio dažnio standartai, fiz. 4, 1968 m.)

Prisiminkite, kad tarp dviejų elektra įkrautų lygiagrečių plokščių sukuriamas vienodas elektrinis laukas, pavyzdžiui, kondensatoriaus plokštės; tarp įkrautos plokštės ir taško ar dviejų įkrautų taškų - nevienalytis. Jei elektriniai laukai vaizduojami naudojant jėgos linijas, tai vienarūšius laukus vaizduoja to paties tankio linijos, o nevienalytes - nevienodo tankio linijas, pavyzdžiui, mažiau plokštumoje ir didesnę toje vietoje, kur linijos susilieja. Nehomogeninių vienokių ar kitokių formų elektrinių laukų gavimo būdai jau seniai žinomi.

Molekulinis generatorius yra molekulių šaltinio, elektrinio separatoriaus ir rezonatoriaus derinys, surinktas į vamzdelį, iš kurio išsiurbiamas oras. Giliam aušinimui šis vamzdelis dedamas į skystą azotą. Tai užtikrina aukštą viso įrenginio stabilumą. Molekulinio generatoriaus dalelių šaltinis yra siauros skylės balionas, pripildytas amoniako dujų. Per šią skylę į vamzdelį patenka siauras tam tikro greičio dalelių pluoštas (25 pav., A).

Šviesoje visada yra nesusijaudinusių ir sužadintų amoniako molekulių. Tačiau paprastai nesusijaudinusių žmonių yra daug daugiau nei susijaudinusių. Vamzdyje, šių dalelių kelyje, yra elektra įkrautas kondensatorius, susidedantis iš keturių strypų - vadinamasis kvadrupolinis kondensatorius. Jame elektrinis laukas yra nevienalytis ir turi tokią formą (25 pav., B), kad eidamas pro jį nesužadintos amoniako molekulės išsisklaido į šonus, o sužadintos nukrypsta į vamzdžio ašį ir taip sufokusuoja. Todėl tokiame kondensatoriuje atsiranda dalelių atskyrimas ir tik sužadintos amoniako molekulės pasiekia kitą vamzdžio galą.

Šiame kitame vamzdžio gale yra tam tikro dydžio ir formos indas - vadinamasis rezonatorius. Patekusios į jį sužadintos amoniako molekulės po trumpo laiko savaime pereina iš sužadintos būsenos į nesužadintą būseną ir tuo pačiu skleidžia tam tikro dažnio elektromagnetines bangas. Teigiama, kad šis procesas yra apšviestas. Taigi galima ne tik gauti molekulinę spinduliuotę, bet ir ją izoliuoti.

Apsvarstykime tolesnę šių idėjų plėtrą. Rezonansinio dažnio elektromagnetinė spinduliuotė, sąveikaudama su nesužadintomis molekulėmis, perkelia jas į sužadintą būseną. Ta pati spinduliuotė, sąveikaudama su sužadintomis molekulėmis, perkelia jas į nesužadintą būseną, taip paskatindama jų spinduliuotę. Priklausomai nuo to, kurių molekulių yra daugiau, nesužadintų ar sužadintų, vyrauja elektromagnetinės energijos absorbcijos arba sukeltos emisijos procesas.

Sukūrus tam tikrą tūrį, pavyzdžiui, rezonatorių, didelį susijaudinusių amoniako molekulių pranašumą ir tiekiantį jam rezonansinio dažnio elektromagnetinius virpesius, galima sustiprinti itin aukštą dažnį. Akivaizdu, kad šis stiprinimas atsiranda dėl nuolatinio sužadintų amoniako molekulių pumpavimo į rezonatorių.

Rezonatoriaus vaidmuo neapsiriboja vien tuo, kad tai indas, kuriame vyksta sužadintų molekulių emisija. Kadangi rezonansinio dažnio elektromagnetinė spinduliuotė skatina sužadintų molekulių spinduliuotę, tuo didesnis šios spinduliuotės tankis, tuo aktyviau vyksta šis sukeltos spinduliuotės procesas.

Pasirinkus rezonatoriaus matmenis pagal šių elektromagnetinių svyravimų bangos ilgį, galima jame sukurti sąlygas nuolatinėms bangoms atsirasti (panašiai kaip organų vamzdžių matmenų parinkimas stovinčioms bangoms) atitinkamos elastingos garso vibracijos jose). Gaminant rezonatoriaus sienas iš tinkamos medžiagos, galima užtikrinti, kad jos atspindėtų elektromagnetinius svyravimus su kuo mažesniais nuostoliais. Abi šios priemonės leidžia rezonatoriuje sukurti didelį elektromagnetinės energijos tankį ir taip padidinti viso įrenginio efektyvumą.

Jei visi kiti dalykai yra lygūs, šio prietaiso pelnas pasirodo didesnis, tuo didesnis sužadintų molekulių srauto tankis. Pažymėtina, kad esant pakankamai dideliam sužadintų molekulių srauto tankiui ir tinkamiems rezonatoriaus parametrams, molekulių spinduliuotės intensyvumas tampa pakankamai didelis, kad padengtų įvairius energijos nuostolius, o stiprintuvas virsta molekuliniu mikrobangų virpesių generatoriumi. vadinamas kvantiniu generatoriumi. Tokiu atveju nebereikia tiekti aukšto dažnio elektromagnetinės energijos į rezonatorių. Kai kurių sužadintų dalelių sukeltos emisijos procesą palaiko kitų. Be to, esant tinkamoms sąlygoms, elektromagnetinės energijos generavimo procesas nenutrūksta net ir tuo atveju, kai dalis jos nukreipiama į šoną.

Labai didelio stabilumo kvantinis generatorius Suteikia aukšto dažnio griežtai apibrėžto dažnio elektromagnetinius virpesius ir gali būti naudojamas laiko intervalams matuoti. Tokiu atveju nereikia nuolat veikti. Pakanka periodiškai reguliariais intervalais palyginti astronominio laikrodžio elektros generatoriaus dažnį su šiuo molekulinio dažnio standartu ir, jei reikia, įvesti korekciją.

5 -ojo dešimtmečio pabaigoje buvo pastatytas molekulinis amoniako generatorius, pataisytas astronominis laikrodis. Jų trumpalaikis nestabilumas neviršijo 10–12 per 1 minutę, o ilgalaikis nestabilumas buvo apie 10–10, o tai atitinka iškraipymus skaičiuojant laiko intervalus tik 1 sekundę per kelis šimtus metų.

Tolesnis dažnio ir laiko standartų tobulinimas buvo pasiektas remiantis tomis pačiomis idėjomis ir kai kuriomis kitomis dalelėmis, kaip talis ir vandeniliu. Tuo pačiu metu kvantinis generatorius, veikiantis vandenilio atomų pluoštu, šeštojo dešimtmečio pradžioje sukurtas ir pastatytas Goldenbergo, Klepnerio ir Ramsey, pasirodė ypač perspektyvus. Šį generatorių taip pat sudaro dalelių šaltinis, separatorius ir rezonatorius, sumontuoti vamzdyje (26 pav.), Panardinti į tinkamą šaltnešį. Šaltinis skleidžia vandenilio atomų spindulį. Šiame pluošte yra sužadintų ir sužadintų vandenilio atomų, o sužadintų atomų yra daug daugiau nei sužadintų.

Kadangi sužadinti vandenilio atomai skiriasi nuo nesužadintų savo magnetine būsena (magnetiniu momentu), tada jų atskyrimui naudojamas ne elektrinis, o magnetinis laukas, sukurtas poros magnetų. Vandenilio generatoriaus rezonatorius taip pat turi reikšmingų savybių. Jis pagamintas lydyto kvarco kolbos pavidalu, kurio vidinės sienos yra padengtos parafinu. Dėl daugybės (apie 10 000) elastingų vandenilio atomų atspindžių iš parafino sluoksnio, dalelių skrydžio ilgis ir atitinkamai jų buvimo rezonatoriuje laikas, palyginus su molekuliniu generatoriumi, padidėja tūkstančiais kartų. Taigi galima gauti labai siauras vandenilio atomų emisijos spektrines linijas ir, palyginti su molekuliniu generatoriumi, tūkstančius kartų sumažinti viso prietaiso nestabilumą.

Šiuolaikiniai astronominių laikrodžių su vandenilio kvantiniu generatoriumi dizainai savo veikimu pranoko cezio atominių spindulių standartą. Sisteminio dreifo juose nerasta... Jų trumpalaikis nestabilumas yra tik 6 * 10 -14 per minutę, o ilgalaikis -2 * 10 -14 per dieną, o tai yra dešimt kartų mažiau nei cezio standartas. Laikrodžio atkuriamumas naudojant vandenilio kvantinį generatorių yra ± 5 * 10 -13, o cezio etalono atkuriamumas yra ± 3 * 10 -12. Vadinasi, vandenilio generatorius šiuo atžvilgiu yra maždaug dešimt kartų geresnis. Taigi, naudojant vandenilio astronominį laikrodį, galima užtikrinti maždaug 1 sekundės laiko matavimo tikslumą maždaug per šimtą tūkstančių metų.

Tuo tarpu keletas pastarųjų metų tyrimų parodė, kad šis didelis laiko intervalų matavimo tikslumas, pasiektas remiantis atominių spindulių generatoriais, dar nėra ribojamas ir gali būti padidintas.

Tikslus laiko perdavimas

Laiko tarnybos užduotis neapsiriboja tikslaus laiko gavimu ir saugojimu. Ne mažiau svarbi jo dalis yra tokia tikslaus laiko perdavimo organizacija, kurioje šis tikslumas nebūtų prarastas.

Senovėje laiko signalai buvo perduodami naudojant mechaninius, garso ar šviesos prietaisus. Peterburge lygiai vidurdienį paleido patranką; taip pat buvo galima palyginti savo laikrodžius su Metrologijos instituto bokštiniu laikrodžiu, dabar pavadintu DI Mendelejevo vardu. Jūrų uostuose krintantis rutulys buvo naudojamas kaip laiko signalas. Iš uoste prisišvartavusių laivų buvo galima pamatyti, kaip tiksliai vidurdienį kamuolys nukrito nuo specialaus stiebo viršaus ir nukrito ant kojos.

Įprastai šiuolaikinio intensyvaus gyvenimo eigai labai svarbi užduotis yra numatyti tikslų laiką geležinkeliams, paštams, telegrafams ir dideliems miestams. Tam nereikia tokio didelio tikslumo, kaip astronomijos ir geografijos darbe, tačiau būtina, kad minutės tikslumu visose miesto dalyse, visose mūsų didžiulės šalies dalyse visi laikrodžiai rodytų tą patį laiką. Ši užduotis paprastai atliekama naudojant elektrinį laikrodį.

Geležinkelių ir ryšių institucijų laikrodžių pramonėje, šiuolaikinio miesto laikrodžių pramonėje elektriniai laikrodžiai vaidina svarbų vaidmenį. Jų prietaisas yra labai paprastas, tačiau nepaisant to, vienos minutės tikslumu jie rodo tą patį laiką visuose miesto taškuose.

Elektriniai laikrodžiai yra pirminiai ir antriniai. Pirminiai elektriniai laikrodžiai turi švytuoklę, ratus, išvažiavimą ir yra realaus laiko matuokliai. Antriniai elektriniai laikrodžiai yra tik indikatoriai: juose nėra laikrodžio mechanizmo, tačiau yra tik palyginti paprastas prietaisas, judinantis rankas kartą per minutę (27 pav.). Prie kiekvieno srovės atidarymo elektromagnetas atleidžia armatūrą, o prie armatūros pritvirtintas „šuo“, remdamasis į reketo ratą, pasuka jį vienu dantimi. Elektros srovės signalai į antrinį laikrodį tiekiami iš centrinio nustatymo arba iš pirminio elektros laikrodžio. Pastaraisiais metais pasirodė kalbantis laikrodis, sukurtas garso filmų principu, kuris ne tik rodo, bet ir nurodo laiką.

Perdavimui tikslus laikasšiandien daugiausia naudojami elektriniai signalai, siunčiami telefonu, telegrafu ir radiju. Per pastaruosius dešimtmečius jų perdavimo technika patobulėjo, o tikslumas atitinkamai padidėjo. 1904 metais Bigurdanas iš Paryžiaus observatorijos perdavė ritminius laiko signalus, kuriuos Montsouris observatorija priėmė 0,02-0,03 sek. 1905 m. Vašingtono jūrų observatorija pradėjo reguliariai perduoti laiko signalus; 1908 m. Ritmiški laiko signalai buvo pradėti perduoti iš Eifelio bokšto, o nuo 1912 m. - iš Grinvičo observatorijos.

Šiuo metu tikslūs laiko signalai perduodami daugelyje šalių. SSRS tokias transliacijas vykdo Valstybinis astronomijos institutas. P.K.Sternberg, taip pat nemažai kitų organizacijų. Tuo pačiu metu, norint perduoti vidutinius saulės laiko rodmenis radijo ryšiu, naudojama daugybė skirtingų programų. Pavyzdžiui, transliacijos laiko signalizavimo programa perduodama kiekvienos valandos pabaigoje ir susideda iš šešių trumpų impulsų. Paskutinio iš jų pradžia atitinka tos ar kitos valandos laiką ir 00 min 00 sek. Jūrų ir oro navigacijoje naudojama penkių 60 impulsų ir trijų šešių trumpų signalų, atskirtų ilgesniais signalais, programa. Be to, taip pat yra keletas specialių laiko signalų programų. Informacija apie įvairias specialias laiko signalizavimo programas skelbiama specialiais leidimais.

Transliacinių programų laiko signalų perdavimo klaida yra apie ± 0,01 -0,001 sek., O kai kurių specialiųjų -± 10-4 ir net ± 10-5 sek. Taigi šiuo metu buvo sukurti metodai ir prietaisai, kurie leidžia labai tiksliai priimti, saugoti ir perduoti laiką.

Pastaruoju metu buvo įgyvendintos iš esmės naujos idėjos tikslaus laiko saugojimo ir perdavimo srityje. Tarkime, kad būtina, kad daugelyje bet kurios teritorijos taškų ten stovėjusių laikrodžių rodmenų tikslumas būtų ne blogesnis kaip ± 30 sekundžių, su sąlyga, kad visi šie laikrodžiai nuolat veiktų ištisus metus. Tokie reikalavimai taikomi, pavyzdžiui, miesto ir geležinkelio laikrodžiams. Reikalavimai nėra labai griežti, tačiau norint juos įvykdyti naudojant autonominius laikrodžius, kiekvieno laikrodžio dienos norma turi būti geresnė nei ± 0,1 sek., O tam reikalingi tikslūs kvarco chronometrai.

Tuo tarpu, jei šiai problemai spręsti naudojama universali laiko sistema, kurį sudaro pirminiai laikrodžiai ir daugybė su jais susijusių antrinių laikrodžių, tada tik pirminiai laikrodžiai turėtų būti labai tikslūs. Vadinasi, net ir padidėjus pirminio laikrodžio išlaidoms ir atitinkamai mažoms antrinio laikrodžio išlaidoms, galima užtikrinti gerą visos sistemos tikslumą ir palyginti mažą bendrą kainą.

Žinoma, šiuo atveju būtina įsitikinti, kad pats antrinis laikrodis nesukelia klaidų. Anksčiau aprašyti antriniai laikrodžiai su reketiniu ratuku ir rankena, kai ranka vieną kartą per minutę juda pagal signalą, kartais sugedus. Be to, laikui bėgant jų rodmenų klaida kaupiasi. Šiuolaikiniuose antriniuose laikrodžiuose naudojami įvairūs rodmenų tikrinimo ir taisymo tipai. Dar didesnį tikslumą užtikrina antriniai laikrodžiai, kuriuose naudojama pramoninio dažnio (50 Hz) kintamoji srovė, kurios dažnis yra griežtai stabilizuotas. Pagrindinė šio laikrodžio dalis yra sinchroninis elektros variklis, varomas kintamosios srovės. Taigi šiame laikrodyje pati kintamoji srovė yra nepertraukiamas laiko signalas, kurio pasikartojimo laikotarpis yra 0,02 sek.

Šiuo metu sukurta pasaulinė atominių laikrodžių sinchronizacija (WOSAC; pavadinimas, sudarytas iš pirmųjų žodžių raidžių: Pasaulinis atominių laikrodžių sinchronizavimas). Pagrindinis šios sistemos laikrodis yra Romoje, Niujorke, JAV, jį sudaro trys atominiai chronai (atominiai cezio laikrodžiai), kurių rodmenys yra vidurkiai. Taigi užtikrinamas laiko tikslumas, lygus (1-3) * 10 -11. Šis pagrindinis laikrodis yra susijęs su pasauliniu antrinių laikrodžių tinklu.

Bandymas parodė, kad perduodant tikslius laiko signalus per WOZAK iš Niujorko valstijos (JAV) į Oahu salą (Havajai), tai yra, maždaug 30 000 km, laiko rodmenys buvo suderinti 3 mikrosekundžių tikslumu.

Šiandien pasiektas didelis laiko žymų saugojimo ir perdavimo tikslumas leidžia išspręsti sudėtingas ir naujas tolimojo nuotolio navigacijos erdvėje problemas, taip pat, nors ir senus, bet vis dar svarbius ir įdomius klausimus apie žemės plutos judėjimą. .

Kur plaukioja žemynai?

Dabar galime grįžti prie žemynų judėjimo problemos, aprašytos ankstesniame skyriuje. Tai dar įdomiau, nes per pusę amžiaus, praėjusio nuo Wegenerio kūrinių pasirodymo iki mūsų laikų, mokslinės diskusijos apie šias idėjas dar nenuslūgsta. Pavyzdžiui, W. Munkas ir G. MacDonaldas 1960 metais rašė: „Kai kurie Wegenerio duomenys yra neginčijami, tačiau dauguma jo argumentų yra visiškai pagrįsti savavališkomis prielaidomis“. Ir toliau: „Dideli žemynų poslinkiai įvyko prieš telegrafo išradimą, vidutiniai - prieš radijo išradimą, o po to praktiškai jokių poslinkių nebuvo pastebėta“.

Šios agresyvios pastabos nėra be pagrindo, bent jau pirmoje jų dalyje. Iš tiesų, išilginiai matavimai, kuriuos vienu metu atliko Wegeperis ir jo bendradarbiai savo ekspedicijose į Grenlandiją (vienoje iš jų Wegeneris mirė tragiškai), buvo atlikti nepakankamai tiksliai, kad būtų galima tiksliai išspręsti užduotį. Tai pastebėjo jo amžininkai.

Vienas iš labiausiai įtikintų šiuolaikinės žemynų judėjimo teorijos šalininkų yra P.N.Kropotkinas. 1962 m. Jis rašė: „Paleomagnetiniai ir geologiniai duomenys rodo, kad mezozojaus ir cenozojaus laikais žemės plutos judėjimo leitmotyvas buvo dviejų senovės žemynų - Lurazijos ir Gondvanos - susiskaidymas ir jų dalių išplitimas Ramiojo vandenyno link. link Tetio geosinklininio diržo “. Prisiminkite, kad Laurazija apėmė Šiaurės Ameriką, Grenlandiją, Europą ir visą šiaurinę Azijos pusę, Gondvaną - pietinius žemynus ir Indiją. Tetio vandenynas driekėsi nuo Viduržemio jūros per Alpes, Kaukazą ir Himalajus iki Indonezijos.

Tas pats autorius taip pat rašė: „Dabar Gondvanos vienybė yra atsekama nuo ikikamerinio iki kreidos vidurio, o jos suskaidymas dabar atrodo kaip ilgas procesas, prasidėjęs paleozojaus laikotarpiu ir pasiekęs ypač didelį mastą nuo kreidos amžiaus vidurio. . Nuo to laiko praėjo 80 milijonų metų. Todėl atstumas tarp Afrikos ir Pietų Amerikos padidėjo 6 cm per metus. Tas pats greitis gaunamas iš paleomagnetinių duomenų, skirtų Hindustano judėjimui iš pietinio pusrutulio į šiaurę “. . Anksčiau rekonstravęs žemynų vietą, naudodamas paleomagnetinius duomenis, PN Kropotkinas priėjo prie išvados, kad „šiuo metu žemynai iš tiesų buvo sugriauti į tokį bloką, panašų į Vegenerijos pirminės kontinentinės platformos kontūrą“.

Taigi, skirtingais metodais gautų duomenų suma rodo, kad šiuolaikinė žemynų vieta ir jų kontūrai susiformavo tolimoje praeityje dėl daugybės gedimų ir didelio kontinentinių blokų judėjimo.

Šiuolaikinio žemynų judėjimo klausimas sprendžiamas remiantis pakankamai tiksliai atliktų išilginių tyrimų rezultatais. Tai, kas šiuo atveju reiškia pakankamą tikslumą, matyti iš to, kad, pavyzdžiui, Vašingtono platumoje ilgumos pokytis viena dešimčia tūkstančių sekundžių atitinka 0,3 cm poslinkį. Kadangi apskaičiuotas judėjimo greitis yra apie 1 m per metus, o šiuolaikinio laiko paslaugos jau yra. Kadangi yra laiko taškų apibrėžimas, tikslaus laiko saugojimas ir perdavimas tūkstantosios ir dešimties tūkstančių sekundžių tikslumu, pakanka įtikinamų rezultatų. atlikti atitinkamus matavimus su kelerių ar kelių dešimčių metų intervalu.

Tuo tikslu 1926 m. Buvo sukurtas 32 stebėjimo taškų tinklas ir atlikti astronominiai išilginiai tyrimai. 1933 m. Buvo atlikti pakartotiniai astronominiai išilginiai tyrimai, o į darbą buvo įtraukta jau 71 observatorija. Šie matavimai, atlikti geru šiuolaikiniu lygiu, nors ir ne per ilgą laiko tarpą (7 metus), visų pirma parodė, kad Amerika nesitraukia nuo Europos 1 m per metus, kaip manė Wegeneris, bet artėja maždaug 60 cm greičiu per metus.

Taigi, naudojant labai tikslius išilginius matavimus, buvo patvirtintas šiuolaikinis didelių žemyninių riedulių judėjimas. Be to, buvo galima sužinoti, kad atskiros šių kontinentinių blokų dalys yra šiek tiek skirtingos.

Tikslus laikas

Matuojant trumpus astronomijos laikotarpius, pagrindinis vienetas yra vidutinė saulės dienos trukmė, t.y. vidutinis laiko intervalas tarp dviejų viršutinių (arba apatinių) Saulės centro kulminacijų. Turi būti naudojama vidutinė vertė, nes saulėtos dienos trukmė nežymiai svyruoja ištisus metus. Taip yra dėl to, kad Žemė sukasi ne aplink Saulę ratu, o elipsėje, o jos judėjimo greitis šiek tiek keičiasi. Tai sukelia nedidelius matomo Saulės judėjimo išilgai ekliptikos nelygumus ištisus metus.

Saulės centro viršutinės kulminacijos momentas, kaip jau minėjome, vadinamas tikru vidurdieniu. Tačiau norint patikrinti laikrodį, nustatyti tikslų laiką, nereikia ant jo pažymėti Saulės kulminacijos momento. Patogiau ir tiksliau pažymėti žvaigždžių kulminacijos akimirkas, nes bet kurios žvaigždės ir Saulės kulminacijos momentų skirtumas yra tiksliai žinomas bet kuriuo metu. Todėl, norint nustatyti tikslų laiką specialių optinių prietaisų pagalba, pažymimi žvaigždžių kulminacijos momentai ir jie tikrina laikrodžio, „laikančio“ laiką, teisingumą. Tokiu būdu nustatytas laikas būtų visiškai tikslus, jei stebimas dangaus sukimasis vyktų griežtai pastoviu kampiniu greičiu. Tačiau paaiškėjo, kad Žemės sukimosi greitis aplink savo ašį, taigi ir tariamas dangaus sferos sukimasis, laikui bėgant patiria labai nedidelius pokyčius. Todėl, norint „išsaugoti“ tikslų laiką, dabar naudojamas specialus atominis laikrodis, kurio eigą kontroliuoja virpesių procesai atomuose, kurie vyksta pastoviu dažniu. Atskirų observatorijų laikrodžiai tikrinami pagal atominius laiko signalus. Palyginus atominio laikrodžio nustatytą laiką ir tariamą žvaigždžių judėjimą, galima ištirti Žemės sukimosi nelygumus.

Tikslaus laiko nustatymas, laikymas ir radijo perdavimas visiems gyventojams yra tikslios laiko tarnybos, kuri egzistuoja daugelyje šalių, užduotis.

Tikslius laiko signalus per radiją priima jūrų ir oro laivyno navigatoriai, daugelis mokslo ir pramonės organizacijų, kurioms reikia žinoti tikslų laiką. Tikslų laiką būtina žinoti visų pirma norint nustatyti skirtingų žemės paviršiaus taškų geografines ilgumas.

Laiko skaičiavimas. Geografinės ilgumos nustatymas. Kalendorius

Iš SSRS fizinės geografijos kurso žinote vietos, zonos ir motinystės laiko skaičiavimo sąvokas, taip pat tai, kad dviejų taškų geografinių ilgumų skirtumą lemia šių taškų vietinio laiko skirtumas. Ši problema išspręsta astronominiais metodais, naudojant žvaigždžių stebėjimus. Remiantis nustatytomis tiksliomis atskirų taškų koordinatėmis, Žemės paviršius atvaizduojamas.

Nuo seniausių laikų žmonės naudojo arba mėnulio mėnesio, arba saulės metų trukmę, kad skaičiuotų ilgus laikotarpius, t.y. Saulės revoliucijos palei ekliptiką trukmė. Metai lemia sezoninių pokyčių dažnumą. Saulės metai trunka 365 saulės dienas 5 valandas 48 minutes 46 sekundes. Tai praktiškai nesulyginama su dienomis ir mėnulio mėnesio trukme - mėnulio fazės pasikeitimo laikotarpiu (apie 29,5 dienos). Dėl to sunku sukurti paprastą ir patogų kalendorių. Per šimtmečius gyvavusią žmonijos istoriją buvo sukurta ir naudojama daug įvairių kalendorių sistemų. Tačiau visus juos galima suskirstyti į tris tipus: saulės, mėnulio ir lunisolinius. Pietų ganytojai dažniausiai naudojo mėnulio mėnesius. 12 mėnulio metų buvo 355 saulės dienos. Norint suderinti laiko skaičiavimą pagal Mėnulį ir Saulę, reikėjo nustatyti 12 arba 13 mėnesių per metus ir į metus įterpti papildomų dienų. Paprastesnis ir patogesnis buvo saulės kalendorius, kuris buvo naudojamas senovės Egipte. Šiuo metu daugumoje pasaulio šalių taip pat priimtas saulės kalendorius, tačiau tobulesnis prietaisas, vadinamas Grigaliaus, kuris aptariamas toliau.

Rengiant kalendorių būtina atsižvelgti į tai, kad kalendorinių metų trukmė turėtų būti kuo artimesnė Saulės apsisukimų ekliptikoje trukmei ir kad kalendoriniai metai turėtų būti sveiki saulės dienų skaičiai, nes metus pradėti nepatogu skirtingu paros metu.

Šias sąlygas įvykdė Aleksandrijos astronomo Sozigeneso sukurtas kalendorius, pristatytas 46 m. Romoje - Julijus Cezaris. Vėliau, kaip žinote, iš fizinės geografijos kurso jis gavo Juliano ar senojo stiliaus pavadinimą. Šiame kalendoriuje metai skaičiuojami tris kartus iš eilės 365 dienas ir vadinami paprastais, metai po jų yra 366 dienos. Tai vadinama keliamaisiais metais. Keliamieji metai Julijaus kalendoriuje yra tie metai, kurių skaičius tolygiai dalijasi iš 4.

Vidutinė metų trukmė pagal šį kalendorių yra 365 dienos 6 valandos, t.y. jis yra maždaug 11 minučių ilgesnis nei tikrasis. Dėl šios priežasties senasis stilius atsiliko nuo tikrojo laiko praėjimo maždaug 3 dienas kas 400 metų.

Grigaliaus kalendoriuje (naujas stilius), įvestame SSRS 1918 m. Ir dar anksčiau, patvirtintame daugumoje šalių, metai baigiasi dviem nuliais, išskyrus 1600, 2000, 2400 ir kt. (t. y. tie, kuriuose šimtų skaičius dalijamas iš 4 be liekanos), nelaikomi šuoliu. Taip ištaisoma 3 dienų klaida, sukaupta per 400 metų. Taigi vidutinė metų trukmė pagal naują stilių pasirodo labai artima Žemės revoliucijos aplink Saulę laikotarpiui.

Iki XX a. skirtumas tarp naujojo stiliaus ir senojo (Julijaus) stiliaus pasiekė 13 dienų. Kadangi naujasis stilius mūsų šalyje buvo įvestas tik 1918 m., Spalio revoliucija, įvykdyta 1917 m. Spalio 25 d. (Pagal senąjį stilių), švenčiama lapkričio 7 d. (Pagal naują stilių).

Skirtumas tarp senojo ir naujojo 13 dienų stilių išliks XXI amžiuje, o XXII amžiuje. padidės iki 14 dienų.

Naujasis stilius, žinoma, nėra visiškai tikslus, tačiau 1 dienos klaida jame kaupsis tik po 3300 metų.

1. Vietinis laikas. Laikas, išmatuotas pagal tam tikrą geografinį dienovidinį, vadinamas to dienovidinio vietiniu laiku. Visose to paties dienovidinio vietose pavasario lygiadienio (arba Saulės, arba vidurinės saulės) valandos kampas yra tas pats bet kuriuo momentu. Todėl visame geografiniame dienovidinyje vietos laikas (šoninis arba saulės) tuo pačiu metu yra tas pats.

2. Pasaulio laikas. Vietinis Grinvičo dienovidinio saulės laikas vadinamas visuotiniu laiku.

Vietinis vidutinis bet kurio Žemės taško laikas visada yra lygus visuotiniam laikui tuo momentu plius to taško ilguma, išreikšta valandiniais vienetais ir laikoma teigiama į rytus nuo Grinvičo.

3. Zonos laikas. 1884 m. Buvo pasiūlyta diržų sistema, skirta apskaičiuoti vidutinį laiką: laikas skaičiuojamas tik nuo 24 pagrindinių geografinių dienovidinių, esančių tiksliai 15 ° vienas nuo kito ilgumos, maždaug kiekvienos laiko juostos viduryje. Laiko juostos sunumeruotos nuo 0 iki 23. Grinvičas laikomas pagrindiniu nulinės zonos dienovidiniu.

4. Vasaros laikas. Siekiant efektyviau paskirstyti elektros energiją, naudojamą įmonėms ir gyvenamosioms patalpoms apšviesti, ir kuo geriau išnaudoti dienos šviesą vasaros metų mėnesiais, daugelyje šalių standartinio laikrodžio rodyklės perkeliamos 1 valandą į priekį.

5. Dėl netolygaus Žemės sukimosi vidutinė diena pasirodo esanti kintama vertė. Todėl astronomijoje naudojamos dvi laiko sistemos: netolygus laikas, gaunamas iš stebėjimų ir nustatomas pagal faktinį Žemės sukimąsi, ir vienodas laikas, kuris yra argumentas apskaičiuojant planetų efemerį ir kurį lemia mėnulio ir planetų judėjimas. Vienodas laikas vadinamas niutono arba efemerio laiku.

9. Kalendorius. Kalendorių tipai. Šiuolaikinio kalendoriaus istorija. Julijaus dienos.

Ilgų laikotarpių skaičiavimo sistema vadinama kalendoriumi. Visus kalendorius galima suskirstyti į tris pagrindinius tipus: saulės, mėnulio ir mėnulio. Saulės kalendoriai yra pagrįsti atogrąžų metų trukme, mėnulio kalendoriai - pagal mėnulio mėnesio trukmę, mėnulio kalendoriai - pagal abu šiuos laikotarpius. Šiuolaikinis kalendorius, priimtas daugelyje šalių, yra saulės kalendorius. Pagrindinis saulės laiko kalendoriaus laiko matavimo vienetas yra atogrąžų metai. Atogrąžų metų trukmė vidutiniškai saulės dienomis yra 365d5h48m46s.

Julijaus kalendoriuje kalendorinių metų trukmė yra lygi 365 vidutinėms saulės dienoms trejus metus iš eilės, o kas ketvirtus metus - 366 dienos. 365 dienų metai vadinami paprastais, o 366 dienos - keliamaisiais metais. Keliamaisiais metais vasario mėnesį būna 29 dienos, paprastais - 28 dienos.

Grigaliaus kalendorius atsirado dėl Julijaus kalendoriaus reformos. Faktas yra tas, kad Julijaus kalendoriaus ir atogrąžų metų skaičiavimo neatitikimas bažnyčios chronologijai pasirodė nepatogus. Pagal krikščionių bažnyčios taisykles Velykų šventė turėjo įvykti pirmą sekmadienį po pavasario pilnaties, t.y. pirmoji pilnatis po pavasario lygiadienio.

Grigaliaus kalendorius buvo įvestas daugumoje Vakarų šalių XVI – XVII a. Rusijoje jie pakeitė naują stilių tik 1918 m.

Atimdami ankstesnę vieno įvykio datą iš vėlesnės kito datos, nurodytos vienoje chronologijos sistemoje, galite apskaičiuoti dienų skaičių, praėjusį tarp šių įvykių. Būtina atsižvelgti į keliamųjų metų skaičių. Šią užduotį patogiau išspręsti naudojant Julijaus periodą arba Julijaus dienas. Kiekvienos Julijos dienos pradžia laikoma Grinvičo vidurdieniu. Julijaus dienų skaičiavimo pradžia yra sąlyginė ir buvo pasiūlyta XVI a. REKLAMA Scaliger, kaip didelio 7980 metų laikotarpio pradžia, kuri yra trijų mažesnių laikotarpių rezultatas: 28 metų laikotarpis, 19,15 Scaliger 7980 metų laikotarpį pavadino „Julian“ savo tėvo Juliaus garbei.

Džiaugiuosi galėdamas gyventi pavyzdingai ir paprastai:
Kaip saulė - kaip švytuoklė - kaip kalendorius
M. Tsvetajeva

6/6 pamoka

Tema Laiko matavimo pagrindai.

Tikslas Apsvarstykite laiko skaičiavimo sistemą ir jos ryšį su geografine ilguma. Norint įsivaizduoti chronologiją ir kalendorių, vietovės geografinių koordinačių (ilgumos) nustatymas pagal astrometrinių stebėjimų duomenis.

Užduotys :
1. Švietimo: praktinė astrometrija apie: 1) astronominius metodus, prietaisus ir matavimo vienetus, laiko skaičiavimą ir saugojimą, kalendorius ir chronologiją; 2) vietovės geografinių koordinačių (ilgumos) nustatymas pagal astrometrinius stebėjimus. Saulės tarnyba ir tikslus laikas. Astronomijos panaudojimas kartografijoje. Apie kosminius reiškinius: Žemės apsisukimą aplink Saulę, Mėnulio apsisukimą aplink Žemę ir Žemės sukimąsi aplink savo ašį ir apie jų pasekmes - dangaus reiškinius: kilimą, nusileidimą, kasdienį ir metinį matomą judėjimą ir kulminacijas šviestuvai (Saulė, Mėnulis ir žvaigždės), Mėnulio fazių kaita ...
2. Auklėjimas: mokslinės pasaulėžiūros ir ateistinio ugdymo formavimasis susipažinus su žmogaus žinių istorija, pagrindiniais kalendorių tipais ir chronologijos sistemomis; paneigti prietarus, susijusius su „keliamųjų metų“ sąvoka, ir Julijaus bei Grigaliaus kalendorių datų vertimą; politechninis ir darbo švietimas pristatant medžiagą apie laiko matavimo ir laikymo prietaisus (laikrodžius), kalendorius ir chronologijos sistemas bei apie praktinius astometrinių žinių pritaikymo būdus.
3. Vystosi: įgūdžių formavimas: išspręsti problemas, susijusias su chronologijos laiko ir datų apskaičiavimu bei laiko perkėlimu iš vienos saugojimo sistemos ir sąskaitos į kitą; atlikti pratimus, susijusius su pagrindinių praktinės astrometrijos formulių taikymu; naudokite judantį žvaigždėto dangaus žemėlapį, žinynus ir astronominį kalendorių, kad nustatytumėte dangaus kūnų padėtį ir matomumo sąlygas bei dangaus reiškinių eigą; pagal astronominius stebėjimus nustatyti vietovės geografines koordinates (ilgumą).

Žinoti:
1 lygis (standartinis)- laiko skaičiavimo sistemos ir matavimo vienetai; pusės dienos, vidurnakčio, dienos samprata, laiko ir geografinės ilgumos santykis; nulinis dienovidinis ir universalus laikas; zona, vietinis, vasaros ir žiemos laikas; vertimo metodai; mūsų chronologija, mūsų kalendoriaus kilmė.
2 lygis- laiko skaičiavimo sistemos ir matavimo vienetai; pusės dienos, vidurnakčio, dienos sąvoka; laiko santykis su geografine ilguma; nulinis dienovidinis ir universalus laikas; zona, vietinis, vasaros ir žiemos laikas; vertimo metodai; tikslaus laiko tarnybos paskyrimas; chronologijos samprata ir pavyzdžiai; kalendoriaus samprata ir pagrindiniai kalendorių tipai: mėnulio, mėnulio, saulės (Julijaus ir Grigaliaus) ir chronologijos pagrindai; nuolatinio kalendoriaus kūrimo problema. Pagrindinės praktinės astrometrijos sąvokos: laiko ir geografinių vietovės koordinatių nustatymo iš astronominių stebėjimų duomenų principai. Kasdien stebimų dangaus reiškinių, sukeltų Mėnulio sukimosi aplink Žemę, priežastys (Mėnulio fazių pasikeitimas, tariamas Mėnulio judėjimas dangaus sferoje).

Galėti:
1 lygis (standartinis)- rasti laiką universalus, vidutinis, zona, vietinis, vasara, žiema;
2 lygis- rasti laiką universalus, vidutinis, zona, vietinis, vasara, žiema; versti datas iš seno į naują stilių ir atgal. Išspręskite užduotis, kad nustatytumėte stebėjimo vietos ir laiko geografines koordinates.

Įranga: plakatas „Kalendorius“, PKZN, švytuoklė ir saulės laikrodis, metronomas, chronometras, kvarcinis laikrodis „Žemės gaublys“, lentelės: keletas praktinių astronomijos pritaikymų. CD- „Raudonasis poslinkis 5.1“ („Time-show“, „Tales of the Universe“ = laikas ir metų laikai). Dangaus sferos modelis; žvaigždėto dangaus sieninis žemėlapis, laiko juostų žemėlapis. Žemės žemėlapiai ir nuotraukos. Lentelė „Žemė kosmose“. Kino juostų fragmentai„Matomas dangaus kūnų judėjimas“; „Idėjų apie Visatą kūrimas“; „Kaip astronomija patvirtino visatos religines idėjas“

Tarpdisciplininis bendravimas: Geografinės koordinatės, laiko skaičiavimo ir orientacijos metodai, kartografinė projekcija (geografija, 6-8 klasė)

Užsiėmimų metu

1. To, kas buvo išmokta, kartojimas(10 min.).
a) 3 žmonės ant atskirų kortelių.
1. 1. Kokiame aukštyje Novosibirske (φ = 55º) Saulė kulminaciją pasiekia rugsėjo 21 d.? [antrą spalio savaitę pagal PKZN δ = -7º, tada h = 90 о -φ + δ = 90 о -55º -7º = 28º]
2. Kur žemėje nematomos žvaigždės pietiniame pusrutulyje? [prie Šiaurės ašigalio]
3. Kaip naršyti reljefą saulėje? [Kovas, rugsėjis - saulėtekis rytuose, saulėlydis vakaruose, vidurdienis pietuose]
2. 1. Saulės vidurdienio aukštis yra 30º, o jos nuokrypis - 19º. Nustatykite geografinę stebėjimo vietos platumą.
2. Kokie yra žvaigždžių paros keliai, palyginti su dangaus pusiauju? [lygiagrečiai]
3. Kaip naršyti vietovę naudojant „Polar Star“? [šiaurės kryptis]
3. 1. Koks yra žvaigždės nykimas, jei kulminacija baigiasi Maskvoje (φ = 56 º ) 69º aukštyje?
2. Kokia pasaulio ašis žemės ašies atžvilgiu, horizonto plokštumos atžvilgiu? [lygiagrečiai kampu į stebėjimo vietos platumą]
3. Kaip iš astronominių stebėjimų nustatyti vietovės geografinę platumą? [išmatuokite Šiaurės žvaigždės kampinį aukštį]

b) 3 žmonės prie lentos.
1. Išveskite šviestuvo aukščio formulę.
2. Kasdieniai žvaigždžių (žvaigždžių) keliai skirtingose ​​platumose.
3. Įrodykite, kad pasaulio poliaus aukštis yra lygus geografinei platumai.

v) Likusieji patys .
1. Koks yra didžiausias Vega aukštis (δ = 38 apie 47 ") lopšyje (φ = 54 apie 04")? [didžiausias aukštis viršutinėje kulminacijoje, h = 90 о -φ + δ = 90 о -54 о 04 "+38 о 47" = 74 о 43 "]
2. Pasirinkite bet kurią ryškią žvaigždę pagal PKZN ir užsirašykite jos koordinates.
3. Kokiame žvaigždyne šiandien yra Saulė ir kokios jos koordinatės? [antrą spalio savaitę PKZN į minusus. Mergelė, δ = -7º, α = 13 h 06 m]

d) „Raudonasis poslinkis 5.1“
Raskite saulę:
- kokią informaciją galite gauti apie saulę?
- kokios jos koordinatės šiandien ir kokiame žvaigždyne?
- kaip keičiasi nusileidimas? [mažėja]
- kuri iš žvaigždžių, turinčių savo pavadinimą, yra arčiausiai Saulės kampiniu atstumu ir kokios jos koordinatės?
- įrodyti, kad Žemė šiuo metu juda orbita, artėjančia prie Saulės (iš matomumo lentelės - didėja Saulės kampinis skersmuo)

2. Nauja medžiaga (20 minučių)
Reikia konvertuoti mokinių dėmesys:
1. Dienos ir metų trukmė priklauso nuo atskaitos sistemos, kurioje atsižvelgiama į Žemės judėjimą (ar jis yra susijęs su stacionariomis žvaigždėmis, Saule ir pan.). Atskaitos sistemos pasirinkimas atsispindi laiko vieneto pavadinime.
2. Laiko vienetų trukmė siejama su dangaus kūnų matomumo sąlygomis (kulminacijomis).
3. Atominio laiko standarto įvedimas moksle įvyko dėl Žemės sukimosi netolygumo, kuris buvo atrastas padidėjus laikrodžių tikslumui.
4. Standartinio laiko įvedimas atsirado dėl poreikio koordinuoti ūkinę veiklą laiko juostų ribų apibrėžtoje teritorijoje.

Laiko skaičiavimo sistemos. Ryšys su geografine ilguma. Prieš tūkstančius metų žmonės pastebėjo, kad daug kas gamtoje kartojasi: saulė teka rytuose ir leidžiasi vakaruose, vasara keičia žiemą ir atvirkščiai. Būtent tada atsirado pirmieji laiko vienetai - diena mėnuo Metai ... Pasitelkus paprasčiausius astronominius instrumentus buvo nustatyta, kad per metus būna apie 360 ​​dienų, o maždaug per 30 dienų mėnulio siluetas pereina ciklą nuo vienos pilnaties iki kitos. Todėl chaldėjų išminčiai pasirinko šešių skaičių skaičių sistemą: diena buvo padalyta į 12 naktų ir 12 dienų valandų , apskritimas yra 360 laipsnių. Kiekviena valanda ir kiekvienas laipsnis buvo padalyti iš 60 minučių ir kiekvieną minutę - 60 sekundžių .
Tačiau vėlesni tikslesni matavimai beviltiškai sugadino šį tobulumą. Paaiškėjo, kad Žemė visiškai sukasi aplink Saulę per 365 dienas, 5 valandas 48 minutes ir 46 sekundes. Kita vertus, mėnulis apeina Žemę nuo 29,25 iki 29,85 dienų.
Periodiniai reiškiniai, kuriuos lydi paros dangaus sferos sukimasis ir tariamas metinis Saulės judėjimas išilgai ekliptikos yra įvairių laiko sistemų pagrindas. Laikas- pagrindinis fizinis kiekis, apibūdinantis nuoseklų reiškinių ir materijos būsenų pasikeitimą, jų egzistavimo trukmę.
Trumpas- diena, valanda, minutė, sekundė
Ilgas- metai, ketvirtis, mėnuo, savaitė.
1. "Žvaigždė"laikas, susijęs su žvaigždžių judėjimu dangaus sferoje. Matuojamas pagal pavasario lygiadienio valandinį kampą: S = t ^; t = S - a
2. "Saulės„laikas susijęs su: tariamu Saulės disko centro judėjimu išilgai ekliptikos (tikrasis Saulės laikas) arba„ vidutinės Saulės “- įsivaizduojamo taško, tolygiai judančio palei dangaus pusiaują, judėjimo. kaip tikroji Saulė (reiškia Saulės laikas).
1967 m. Pradėjus taikyti atominio laiko standartą ir tarptautinę SI sistemą, atominė sekundė naudojama fizikoje.
Antra yra fizinis kiekis, lygus 9192631770 spinduliuotės periodų, atitinkančių perėjimą tarp hiper smulkių cezio-133 atomo pagrindinės būsenos lygių.
Visi aukščiau išvardinti „laikai“ atitinka vienas kitą specialiais skaičiavimais. Vidutinis saulės laikas naudojamas kasdieniame gyvenime. . Pagrindinis šalutinio, tikrojo ir vidutinio Saulės laiko vienetas yra diena.Šalutines, vidutines saulės ir kitas sekundes gauname padaliję atitinkamą dieną iš 86400 (24 val., 60 m, 60 s). Ši diena pirmą kartą tapo vienetu daugiau nei prieš 50 000 metų. Diena- laikotarpis, per kurį Žemė atlieka vieną pilną apsisukimą aplink savo ašį, palyginti su bet kuriuo orientyru.
Žvaigždžių diena- Žemės sukimosi aplink savo ašį laikotarpis fiksuotų žvaigždžių atžvilgiu yra apibrėžiamas kaip laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių viršutinių pavasario lygiadienio kulminacijų.
Tikra saulės diena- Žemės sukimosi aplink savo ašį Saulės disko centro atžvilgiu laikotarpis, apibrėžiamas kaip laiko intervalas tarp dviejų iš eilės einančių to paties pavadinimo Saulės disko centro kulminacijų.
Atsižvelgiant į tai, kad ekliptika yra pakreipta į dangaus pusiaują 23 o 26 "kampu, o Žemė sukasi aplink Saulę elipsine (šiek tiek pailga) orbita, matomo Saulės judėjimo greitis dangaus sferoje ir , todėl tikrų saulės dienų trukmė nuolat keisis ištisus metus.: greičiausias netoli lygiadienio taškų (kovas, rugsėjis), lėčiausias netoli saulėgrįžos taškų (birželis, sausis). Siekiant supaprastinti laiko skaičiavimą astronomijoje, įvedama vidutinė saulės diena - Žemės sukimosi aplink savo ašį laikotarpis „vidutinės Saulės“ atžvilgiu.
Vidutiniškai saulėtų dienų apibrėžiamas kaip laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių homoniminių „vidurinės saulės“ kulminacijų. Jie yra 3 m 55 009 s trumpesni nei šoninė diena.
24 h 00 m 00 s šalutinis laikas yra lygus 23 h 56 m 4,09 s vidutinis saulės laikas. Kad teoriniai skaičiavimai būtų aiškūs, efemeris (lentelė) antra, lygi vidutinei saulės sekundei 1900 m. sausio 0 d. 12 val. dabartinio laiko, nesusijusi su Žemės sukimu.

Maždaug prieš 35 000 metų žmonės pastebėjo periodišką mėnulio išvaizdos pasikeitimą - mėnulio fazių pasikeitimą. Fazė F dangaus kūnas (mėnulis, planeta ir kt.) nustatomas pagal didžiausio apšviestos disko dalies pločio santykį d iki jo skersmens D: Ф =d / D... Linija terminatorius atskiria tamsias ir šviesias šviesos disko dalis. Mėnulis juda aplink žemę ta pačia kryptimi, kaip ir žemė sukasi savo ašimi: iš vakarų į rytus. Šio judėjimo atspindys yra tariamas mėnulio judėjimas žvaigždžių fone dangaus sukimosi link. Kiekvieną dieną Mėnulis pasislenka į rytus 13,5 o žvaigždžių atžvilgiu ir visą ratą įveikia per 27,3 dienos. Taigi antrasis laiko matas po dienos buvo nustatytas - mėnuo.
Šoninis (žvaigždinis) mėnulio mėnuo- laikotarpis, per kurį Mėnulis sukuria vieną visišką apsisukimą aplink Žemę, palyginti su fiksuotomis žvaigždėmis. Lygus 27 d 07 val. 43 m 11.47 s.
Sinodinis (kalendorinis) mėnulio mėnuo- laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių to paties pavadinimo Mėnulio fazių (dažniausiai naujų mėnulių). Lygus 29 d 12 h 44 m 2,78 s.
Matomo Mėnulio judėjimo reiškinių derinys žvaigždžių fone ir Mėnulio fazių kitimas leidžia naršyti Mėnulį žemėje (pav.). Mėnulis vakaruose atrodo kaip siauras pusmėnulis ir išnyksta aušros spinduliuose su tuo pačiu siauru pusmėnuliu rytuose. Mintyse pritvirtinkime tiesią liniją prie Mėnulio pusmėnulio kairėje. Danguje galime perskaityti arba raidę „P“ - „auga“, mėnesio „ragai“ pasukti į kairę - mėnuo matomas vakaruose; arba raidė „C“ - „senėjimas“, mėnesio „ragai“ pasukti į dešinę - mėnuo matomas rytuose. Per pilnatį mėnulis pietuose matomas vidurnaktį.

Daugelį mėnesių stebint Saulės padėties pokyčius virš horizonto, atsirado trečias laiko matas - metus.
Metai- laikotarpis, per kurį Žemė atlieka vieną pilną apsisukimą aplink Saulę, atsižvelgiant į bet kurį orientyrą (tašką).
Žvaigždžių metai- Žemės revoliucijos aplink Saulę laikotarpis (žvaigždinis), lygus 365,256320 ... vidutinių saulės dienų.
Anomalistiniai metai- laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių vidutinės Saulės perėjimų per jos orbitos tašką (paprastai perihelis) yra lygus 365,259641 ... vidutinių Saulės dienų.
Tropiniai metai- laiko intervalas tarp dviejų iš eilės einančių vidutinės Saulės perėjimų per pavasario lygiadienį, lygus 365,2422 ... vidutinių saulės dienų arba 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Pasaulio laikas apibrėžiamas kaip vietinis vidutinis saulės laikas ties nuliniu (Grinvičo) dienovidiniu ( Tai, UT- Visuotinis laikas). Kadangi kasdieniame gyvenime negalima naudoti vietinio laiko (nes Lopšyje tai yra vienas dalykas, o Novosibirske - kitaip (skirtingai) λ )), todėl ji buvo patvirtinta konferencijoje Kanados geležinkelio inžinieriaus siūlymu Sanfordas Flemingas(Vasario 8 d 1879 kalbėdamas Kanados institute Toronte) standartinis laikas,Žemės rutulio padalijimas į 24 valandų zonas (360: 24 = 15 o, po 7,5 o nuo centrinio dienovidinio). Nulinė laiko juosta yra simetriškai aplink nulinį (Grinvičo) dienovidinį. Diržai yra sunumeruoti nuo 0 iki 23 iš vakarų į rytus. Tikrosios diržų ribos yra suderintos su rajonų, regionų ar valstybių administracinėmis ribomis. Laiko juostų centriniai dienovidiniai yra lygiai 15 o (1 valandos) atstumu vienas nuo kito, todėl, judant iš vienos laiko juostos į kitą, laikas keičiasi sveiku skaičiumi valandų, tačiau minučių ir sekundžių skaičius nesikeičia . Prasideda nauja kalendorinė diena (ir Naujieji metai) datos eilutės(demarkacijos linija), daugiausia einantis išilgai 180 o rytų ilgumos dienovidinio netoli Rusijos Federacijos šiaurės rytų sienos. Į vakarus nuo datos linijos mėnesio diena visada yra viena daugiau nei į rytus nuo jos. Kai ši linija kerta iš vakarų į rytus, kalendoriaus skaičius sumažėja vienu, o kai linija kerta iš rytų į vakarus, kalendoriaus skaičius padidėja vienu, o tai pašalina laiko skaičiavimo klaidą keliaujant aplink pasaulį ir judant žmones nuo rytinio iki vakarinio Žemės pusrutulio.
Todėl Tarptautinė dienovidinių konferencija (1884 m., Vašingtonas, JAV), susijusi su telegrafo ir geležinkelių transporto plėtra, pristato:
- dienos pradžia nuo vidurnakčio, o ne nuo vidurdienio, kaip buvo.
- pradinis (nulinis) dienovidinis iš Grinvičo (Grinvičo observatorija netoli Londono, įkurta J. Flamsteedo 1675 m., per observatorijos teleskopo ašį).
- skaičiavimo sistema standartinis laikas
Zonos laikas nustatomas pagal formulę: T n = T 0 + n , kur T 0 - universalus laikas; n- laiko juostos numeris.
Vasaros laikas- standartinis laikas, vyriausybės dekretu pakeistas sveiku valandų skaičiumi. Rusijai jis lygus juosmeniui, plius 1 valanda.
Maskvos laiku- vasaros laikas antroje laiko juostoje (plius 1 valanda): Tm = T 0 + 3 (valandos).
Vasaros laikas- vasaros laikas, papildomai pakeistas plius 1 valanda vyriausybės įsakymu vasaros laikotarpiu, siekiant taupyti energijos išteklius. Sekant Anglijos, kuri 1908 m. Pirmą kartą įvedė vasaros laiką, pavyzdžiu, dabar 120 pasaulio šalių, įskaitant Rusijos Federaciją, kasmet keičiasi į vasaros laiką.
Pasaulio ir Rusijos laiko juostos
Toliau turėtumėte trumpai supažindinti mokinius su astronominiais vietovės geografinių koordinačių (ilgumos) nustatymo metodais. Dėl Žemės sukimosi skirtumas tarp pusės dienos pradžios arba kulminacijų ( kulminacija. Kas yra šis reiškinys?) Iš žvaigždžių, kurių pusiaujo koordinatės yra 2 taškuose, yra lygus taškų geografinių ilgumų skirtumui, o tai leidžia nustatyti tam tikro taško ilgumą iš astronominių Saulės ir kitų šviesulių stebėjimų ir, atvirkščiai , vietos laiku bet kuriuo žinomos ilgumos tašku.
Pavyzdžiui: vienas iš jūsų yra Novosibirske, kitas - Omske (Maskva). Kiek iš jūsų anksčiau stebės viršutinę Saulės centro kulminaciją? Ir kodėl? (atkreipkite dėmesį, tai reiškia, kad jūsų laikrodis veikia pagal Novosibirsko laiką). Išvestis- priklausomai nuo vietos Žemėje (dienovidinis - geografinė ilguma), bet kurios žvaigždės kulminacija stebima skirtingu laiku, tai yra laikas yra susijęs su geografine ilguma arba T = UT + λ, ir dviejų taškų, esančių skirtinguose dienovidiniuose, laiko skirtumas bus T 1 -T 2 = λ 1 - λ 2.Geografinė ilguma (λ ) plotas yra matuojamas į rytus nuo „nulio“ (Grinvičo) dienovidinio ir yra skaitiniu požiūriu lygus laiko intervalui tarp tų pačių tos pačios žvaigždės kulminacijų Grinvičo dienovidiniame ( UT) ir stebėjimo vietoje ( T). Išreikšta laipsniais ar valandomis, minutėmis ir sekundėmis. Siekiant nustatyti vietovės geografinę ilgumą, būtina nustatyti bet kurio šviestuvo (dažniausiai Saulės) su žinomomis pusiaujo koordinatėmis kulminacijos momentą. Išversdami specialių lentelių ar skaičiuotuvo stebėjimo laiką nuo vidutinio saulės iki žvaigždžių ir žinodami šios žvaigždės kulminacijos Grinvičo dienovidiniame laiką iš žinyno, galime lengvai nustatyti vietovės ilgumą. Vienintelis sunkumas skaičiuojant yra tikslus laiko vienetų konvertavimas iš vienos sistemos į kitą. Kulminacijos momento negalima „stebėti“: pakanka bet kuriuo tiksliai nustatytu momentu nustatyti žvaigždės aukštį (zenito atstumą), tačiau tada skaičiavimai bus gana sudėtingi.
Laikrodis naudojamas laiko matavimui. Iš paprasčiausių, naudotų senovėje, yra gnomonas - vertikalus polius horizontalios platformos centre su dalimis, po to smėlis, vanduo (klerpsidros) ir ugnis, mechaniniai, elektroniniai ir atominiai. Dar tikslesnis atominis (optinis) laiko standartas buvo sukurtas SSRS 1978 m. 1 sekundės klaida įvyksta kartą per 10 000 000 metų!

Laiko skaičiavimo sistema mūsų šalyje
1) Nuo 1919 m. Liepos 1 d standartinis laikas(RSFSR Liaudies komisarų tarybos dekretas, 1919-08-02)
2) 1930 m. Jis įrengtas Maskva (motinystė) 2 -osios laiko juostos, kurioje yra Maskva, laikas, išverčiant vieną valandą anksčiau nei standartinis laikas (+3 universaliajam arba +2 Vidurio Europai), kad būtų užtikrinta šviesesnė dienos dalis ( SSRS liaudies komisarų tarybos 1930 m. birželio 16 d. dekretas). Kraštų ir regionų pasiskirstymas pagal laiko juostas labai pasikeičia. Atšauktas 1991 m. Vasario mėn. Ir atkurtas nuo 1992 m. Sausio mėn.
3) Tuo pačiu 1930 m. Dekretu panaikinamas nuo 1917 m. (Balandžio 20 d. Ir grįžimas rugsėjo 20 d.) Galiojantis vasaros laikas.
4) 1981 m. Šalyje buvo atnaujintas perėjimas prie vasaros laiko. 1980 m. Spalio 24 d. SSRS Ministrų Tarybos dekretas „Dėl laiko apskaičiavimo TSRS teritorijoje tvarkos“ įvedamas vasaros laikas verčiant balandžio 1 d. 0 val., laikrodžio rodyklės yra viena valanda į priekį, o spalio 1 d. - viena valanda atgal nuo 1981 m. (1981 m. Vasaros laikas buvo įvestas didžiojoje daugumoje išsivysčiusių šalių - 70, išskyrus Japoniją). Vėliau SSRS vertimas buvo pradėtas daryti sekmadienį, arčiausiai šių datų. Rezoliucijoje buvo atlikta daug reikšmingų pakeitimų ir patvirtintas naujai sudarytas administracinių teritorijų, priskirtų atitinkamoms laiko juostoms, sąrašas.
5) 1992 m. Prezidento dekretas buvo atkurtas, atšauktas 1991 m. Vasario mėn., Motinystės (Maskvos) laikas nuo 1992 m. Sausio 19 d., Išlaikant vasaros laiką paskutinį kovo sekmadienį, 2 val. Valandą į priekį ir žiemą paskutinį rugsėjo sekmadienį 3 valandą ryto prieš valandą.
6) 1996 m. 1996 m. Balandžio 23 d. Rusijos Federacijos Vyriausybės dekretu Nr. 511 vasaros laikas buvo pratęstas vienu mėnesiu ir dabar baigiasi paskutinį spalio sekmadienį. Vakarų Sibire regionai, kurie anksčiau buvo MSK + 4 zonoje, perėjo prie MSK + 3 laiko ir prisijungė prie Omsko laiko: Novosibirsko sritis 1993 m. Gegužės 23 d. 00:00, Altajaus teritorija ir Altajaus Respublika 1995 m. Gegužės 28 d. 4:00 val., Tomsko sritis 2002 m. gegužės 1 d. 3:00 val., Kemerovo sritis 2010 m. kovo 28 d. 02:00 val. ( skirtumas su universaliu laiku GMT išlieka 6 valandos).
7) Nuo 2010 m. Kovo 28 d., Pereinant prie vasaros laiko, Rusijos teritorija pradėjo būti 9 laiko zonose (nuo 2 iki 11 imtinai, išskyrus 4 -ąją, Samaros regioną ir Udmurtiją) Kovo 28 d., 2 val. Maskvos laiku), tuo pačiu laiku kiekvienoje laiko juostoje. Laiko juostų ribos eina palei Rusijos Federacijos sudedamųjų subjektų sienas, kiekviena sudedamoji dalis yra įtraukta į vieną zoną, išskyrus Jakutiją, kuri yra įtraukta į 3 zonas (MSK + 6, MSK + 7, MSK +) 8) ir Sachalino regionas, kuris yra įtrauktas į 2 zonas (MSK + 7 Sachaline ir MSK + 8 Kurilų salose).

Taigi, mūsų šaliai žiemos laiku T = UT + n + 1 val , a vasaros laiku T = UT + n + 2 val

Galite pasiūlyti atlikti laboratorinius (praktinius) darbus namuose: Laboratorinis darbas„Reljefo koordinatių nustatymas stebint Saulę“
Įranga: gnomonas; kreida (kaiščiai); „Astronominis kalendorius“, sąsiuvinis, pieštukas.
Darbo tvarka:
1. Vidurdienio linijos nustatymas (dienovidinio kryptis).
Kasdien judant saulei danguje, gnomono šešėlis pamažu keičia savo kryptį ir ilgį. Tikrą vidurdienį jis turi mažiausią ilgį ir rodo vidurdienio linijos kryptį - dangaus dienovidinio projekciją į matematinio horizonto plokštumą. Norint nustatyti vidurdienio liniją, ryto valandomis būtina pažymėti tašką, kuriame nukrenta gnomono šešėlis, ir per jį nubrėžti apskritimą, kurio centru laikomas gnomonas. Tada turėtumėte palaukti, kol gnomono šešėlis antrą kartą palies apskritimo liniją. Gautas lankas yra padalintas į dvi dalis. Linija, einanti per gnomoną ir vidurdienio lanko vidurį, bus vidurdienio linija.
2. Ploto platumos ir ilgumos nustatymas pagal Saulės stebėjimus.
Stebėjimai prasideda prieš pat tikro vidurdienio momentą, kurio atsiradimas užfiksuojamas tikslaus šešėlio nuo gnomono ir vidurdienio linijos sutapimo momentu pagal gerai sureguliuotą laikrodį, kuris veikia pagal standartinį laiką. Tuo pačiu metu matuojamas šešėlio ilgis nuo gnomono. Išilgai šešėlio l tikrą vidurdienį jo atsiradimo metu T vasaros laiku, naudojant paprastus skaičiavimus, nustatomos vietovės koordinatės. Preliminariai iš santykių tg h ¤ = N / l, kur H- gnomono aukštį, raskite gnomono aukštį tikru vidurdieniu h ¤.
Ploto platuma apskaičiuojama pagal formulę φ = 90 val. ¤ + d ¤, kur d ¤ yra Saulės deklinacija. Norėdami nustatyti srities ilgumą, naudokite formulę λ = 12 h + n + Δ-D, kur n- laiko juostos numeris, h - nurodytos dienos laiko lygtis (nustatyta pagal „Astronominio kalendoriaus“ duomenis). Žiemai D = n+ 1; vasarai D = n + 2.

„Planetariumas“ 410,05 mb		Ištekliai leidžia mokytojo ar mokinio kompiuteryje įdiegti pilną naujoviško edukacinio ir metodinio komplekso „Planetariumas“ versiją. „Planetariumas“ - teminių straipsnių rinkinys - skirtas naudoti mokytojams ir mokiniams 10–11 klasių fizikos, astronomijos ar gamtos mokslų pamokose. Įrengiant kompleksą, aplankų pavadinimuose rekomenduojama naudoti tik angliškas raides.
Demonstracijos 13.08 MB		Ištekliai yra „Planetarium“ novatoriško edukacinio ir metodinio komplekso demonstracinė medžiaga.
Planetariumas 2,67 MB Laikrodis 154,3 KB Standartinis laikas 374,3 kb Standartinis laiko žemėlapis 175,3 kb

„Tam tikro laikotarpio koncepcija, kurios mums reikia
kaip skalę, būtent laiką, nes laikas,
paimtas savaime, nėra toks mastas ... “.
Plotinas

Išstudijavę šią temą, jūs:

• sužinoti apie šiuolaikinio kalendoriaus istoriją; kas yra „šoninis“ ir „saulės“ laikas ir ar yra laiko lygtis; kas ekonomiškai išsivysčiusiose šalyse yra tikslaus laiko laikytojas; su kokiu kalendoriumi gyvename; apie laiko matavimo prietaisų istoriją;
• galėsite pasakyti šiuolaikinio kalendoriaus istoriją; paaiškinti, kas yra „šalutinis“ ir „saulės“ laikas; paaiškinti skirtumus tarp tikrųjų dienų, dienų ir šalutinių dienų; paaiškinti, kas yra laiko lygtis; papasakoti apie senovėje naudotus laiko matavimo prietaisus; pavadinkite vieną iš šių vis dar naudojamų įrenginių.

Prieš pradėdami įsisavinti medžiagą šia tema, išklausykite Vladimiro Georgievicho Surdino vaizdo paskaitą „Astronominis laikas ir kalendorius“.

Spustelėkite piktogramą

Visas žmonių gyvenimas ir veikla vyksta laiku. Stebėdami dienos ir nakties kaitą, žmonės jau seniai suvokė laiko tėkmę, tačiau išmoko ją išmatuoti daug vėliau.

Laiko matavimo priemonės imamos iš pačios gamtos: trumpesnės yra glaudžiai susijusios su Žemės sukimusi aplink savo ašį, o ilgesnės - su Mėnulio ir mūsų planetos judėjimu orbitoje aplink Saulę.

Nustatant laiko matavimo standartus kilo didelių sunkumų. Laiko matai yra natūralūs vienetai, kurių imasi žmogus iš jį supančio pasaulio - tai dienos, mėnesiai ir metai. Svarbu, kad jie būtų nepalyginami.

Mažesnių nei dienos laiko intervalų - valandos, minutės, sekundės ir jos dalių - matavimo vienetus sukūrė pats žmogus. Laikui bėgant jis išmoko ne tik išmatuoti šiuos įprastus laiko vienetus, bet ir juos saugoti. Norėdami išmatuoti ilgesnius laikotarpius, žmogus naudojo periodinius gamtos reiškinius. Reikšmingų laikotarpių skaičiavimo sistema, pagrįsta periodiniais aplinkinio pasaulio reiškiniais, paprastai vadinama kalendoriumi. Būtent kalendorius leidžia nustatyti tam tikrą dienų skaičiavimo tvarką per metus; ji neatsiejama nuo žmogaus kultūros.

Kalendorius, kurį nuolat naudojame šiuo metu, atsirado ne iš karto; ji turi savo ilgą, labai sudėtingą istoriją, kuri dar nėra baigta iki šių dienų, nes šiuolaikinio kalendoriaus negalima pavadinti tobulu.

Laikas. Matavimo ir laiko skaičiavimo vienetai

Laikas- pagrindinis fizinis kiekis, apibūdinantis nuoseklų reiškinių ir materijos būsenų pasikeitimą, jų egzistavimo trukmę.

Istoriškai visi pagrindiniai ir išvestiniai laiko vienetai yra nustatomi remiantis astronominiais stebėjimais apie dangaus reiškinių eigą, kurią sukelia Žemės sukimasis aplink savo ašį, Mėnulio sukimasis aplink Žemę ir Žemės sukimasis aplink. Saulė. Laiko matavimui ir skaičiavimui astometrijoje naudojamos skirtingos atskaitos sistemos, susietos su tam tikrais dangaus kūnais ar tam tikrais dangaus sferos taškais. Labiausiai paplitęs yra „šoninis“ ir „saulės“ laikas. 1967 m. Pradėjus taikyti atominio laiko standartą ir tarptautinę SI sistemą, atominė sekundė naudojama fizikoje.

Zvezdnoje ir saulės laikas yra tarpusavyje suderinami specialiais skaičiavimais. Vidutinis saulės laikas naudojamas kasdieniame gyvenime.

Tikslaus laiko nustatymas, jo saugojimas ir perdavimas radijo ryšiu yra Tikslaus laiko tarnybos, veikiančios visose išsivysčiusiose pasaulio šalyse, įskaitant Rusiją, darbas.

Pagrindinis šalutinio, tikrojo ir vidutinio Saulės laiko vienetas yra diena. Šoninės, vidutinės saulės ir kitos sekundės gaunamos padalijus atitinkamą dieną iš 86400 (24 val. 60 min. 60 s). Ši diena pirmą kartą tapo vienetu daugiau nei prieš 50 000 metų.

Diena- laikotarpis, per kurį Žemė atlieka vieną pilną apsisukimą aplink savo ašį, palyginti su bet kuriuo orientyru.

Žvaigždžiųdieną- Žemės sukimosi aplink savo ašį laikotarpis fiksuotų žvaigždžių atžvilgiu yra apibrėžiamas kaip laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių viršutinių pavasario lygiadienio kulminacijų.

Tikra saulėdieną- Žemės sukimosi aplink savo ašį Saulės disko centro atžvilgiu laikotarpis, apibrėžiamas kaip laiko intervalas tarp dviejų iš eilės einančių to paties pavadinimo Saulės disko centro kulminacijų.

Dėl to, kad ekliptika yra pakreipta į dangaus pusiaują kampu, o Žemė sukasi aplink Saulę elipsine orbita, matomo Saulės judėjimo greitis dangaus sferoje. Vadinasi, ištisus metus tikros saulės dienos trukmė nuolat keisis: greičiausiai netoli lygiadienio taškų (kovo, rugsėjo mėn.), Lėčiausiai - prie saulėgrįžos taškų (birželis, sausis).

Siekiant supaprastinti laiko skaičiavimą astronomijoje, įvedama vidutinės saulės dienos sąvoka - Žemės sukimosi aplink savo ašį laikotarpis „vidutinės Saulės“ atžvilgiu.

Laiko lygtis(SW) yra skirtumas tarp vidutinio saulės laiko (SWT) ir tikrojo saulės laiko (SWT):

HC = SSV - WIS

Šis skirtumas bet kuriuo laiko momentu yra tas pats stebėtojui bet kuriame Žemės taške.

Užduotis diskusijai su mokytoju (gali būti vaizdo kambaryje arba vaizdo kambaryje)

Tikra diena yra laikas, per kurį Saulė apskrieja visą ratą danguje, per metus ji svyruoja nuo 23 valandų 44 minučių iki 24 valandų 14 minučių, priklausomai nuo metų laiko. Dabartinė Žemės orbita su apskritimu kerta tik keturis kartus per metus: Balandžio 16 d , Birželio 14 d , Rugsėjo 1 d ir Gruodžio 25 d... Šiomis dienomis laiko lygtis lygi 0. Atitinkamai kiekvieną sezoną yra maksimali laiko lygtis: maždaug Vasario 12 d+ 14,3 min., Gegužės 15 d- 3,8 min., Liepos 27 d+ 6,4 min ir Lapkričio 4 d- 16,4 minutės Paaiškinkite, kodėl laiko lygtis yra 0 dienomis, kai Žemės orbita susikerta su apskritimu.

Kad teoriniai skaičiavimai būtų aiškūs, efemeris (lentelinis) sekundė, lygi vidutinei saulės sekundei 1900 m. sausio 1 d. 12 val. dabartinio laiko, nesusijusi su Žemės sukimu. Maždaug prieš 35 000 metų žmonės pastebėjo periodišką mėnulio išvaizdos pasikeitimą - mėnulio fazių pasikeitimą. Fazė F dangaus kūnas (mėnulis, planeta ir kt.) nustatomas pagal didžiausio apšviestos disko dalies pločio santykį d iki jo skersmens D:

Linija terminatorius atskiria tamsias ir šviesias šviesos disko dalis.

Mėnulis juda aplink žemę ta pačia kryptimi, kaip ir žemė sukasi savo ašimi: iš vakarų į rytus. Šio judėjimo atspindys yra tariamas mėnulio judėjimas žvaigždžių fone dangaus sukimosi link. Kiekvieną dieną Mėnulis pasislenka į rytus, palyginti su žvaigždėmis, ir įveikia visą ratą per 27,3 dienos. Taigi antrasis laiko matas po dienos buvo nustatytas - mėnuo .

Šoninis (žvaigždinis) mėnulismėnuo- laikotarpis, per kurį Mėnulis sukuria vieną visišką apsisukimą aplink Žemę, palyginti su fiksuotomis žvaigždėmis. Lygus 27 dienoms 07 val. 43 min. 11.51 s.

Sinodinis (kalendorinis) mėnulismėnuo- laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių to paties pavadinimo Mėnulio fazių (dažniausiai jaunaties), lygus 29 dienoms 12 valandų 44 minutėms 2.78 s.

Matomo Mėnulio judėjimo reiškinių derinys žvaigždžių fone ir Mėnulio fazių kitimas leidžia naršyti žeme esantį Mėnulį. Mėnulis pasirodo siaurame pusmėnulio vakaruose ir išnyksta aušros spinduliuose su tuo pačiu siauru pusmėnuliu rytuose. Jei mintyse įdėsime tiesią liniją į kairę nuo mėnulio pusmėnulio, tada danguje galite perskaityti raidę „P“ (auga), o mėnesio „ragai“ pasukti į kairę - mėnuo matomas vakaruose; arba raidė „C“ (senėjimas), o mėnesio „ragai“ pasukti į dešinę - mėnuo matomas rytuose. Per pilnatį mėnulis pietuose matomas vidurnaktį.

Žemės paviršius yra padalintas į 24 zonas, kurias riboja dienovidiniai - laiko juostos... Nulinė laiko juosta yra simetriškai Grinvičo (nulinio) dienovidinio atžvilgiu; diržai iš vakarų į rytus sunumeruoti nuo 0 iki 23. Tikrosios diržų ribos yra suderintos su rajonų, regionų ar valstybių administracinėmis ribomis. Laiko juostų centriniai dienovidiniai yra lygiai 1 valandos atstumu, todėl, pereinant iš vienos laiko juostos į kitą, laikas keičiasi sveiku skaičiumi valandų, tačiau minučių ir sekundžių skaičius nesikeičia. Prasideda nauja kalendorinė diena (ir Naujieji metai) datos eilutės (demarkacijos linija), daugiausia einantis išilgai dienovidinio 180 rytų ilgumos netoli šiaurės rytų Rusijos Federacijos sienos. Į vakarus nuo datos linijos mėnesio diena visada yra viena daugiau nei į rytus nuo jos. Kertant šią liniją iš vakarų į rytus, kalendoriaus numeris mažėja už vienetą, o kertant liniją iš rytų į vakarus - kalendoriaus numeris dideja vienetui. Tai pašalina laiko klaidą keliaujant aplink pasaulį, taip pat persikeliant iš rytinio Žemės pusrutulio į Vakarus.

Vasaros laikas- standartinis laikas, vyriausybės dekretu pakeistas sveiku valandų skaičiumi. Rusijai tai yra standartinis laikas, plius 1 valanda.

Maskvos laiku- vasaros laikas antroje laiko juostoje (plius 1 valanda): Tm = T0 + 3 (valandos).

Vasaros laikas- vasaros laikas, papildomai pakeistas plius 1 valanda vyriausybės įsakymu vasaros laikotarpiu, siekiant taupyti energijos išteklius.

Dėl Žemės sukimosi skirtumas tarp pusės dienos pradžios momentų arba žvaigždžių, kurių koordinatės žinomos pusiaujo, kulminacijos 2 taškuose yra lygi taškų geografinių ilgumų skirtumui, o tai leidžia nustatyti tam tikro taško ilgumą, gautą iš astronominių Saulės ir kitų šviesulių stebėjimų, ir, atvirkščiai, vietos laiką bet kuriuo tašku, kurio ilguma žinoma ...

Geografinė ilguma plotas matuojamas į rytus nuo „nulio“ (Grinvičo) dienovidinio ir yra skaitiniu požiūriu lygus laiko intervalui tarp tų pačių tos pačios žvaigždės kulminacijų Grinvičo dienovidiniame ir stebėjimo taške:

kur S- šalutinis laikas tam tikroje geografinėje platumoje, S 0- šalutinis laikas prie pagrindinio dienovidinio. Išreikšta laipsniais ar valandomis, minutėmis ir sekundėmis.

Norint nustatyti geografinę vietovės ilgumą, būtina nustatyti šviestuvo (dažniausiai Saulės) su žinomomis pusiaujo koordinatėmis kulminacijos momentą. Išversdami specialių lentelių ar skaičiuotuvo stebėjimo laiką nuo vidutinio saulės iki žvaigždžių, taip pat žinodami šios žvaigždės kulminacijos Grinvičo dienovidiniame laiką iš žinyno, galite nustatyti vietovės ilgumą. Norint nustatyti kulminacijos momentą, pakanka bet kuriuo tiksliai nustatytu momentu nustatyti žvaigždės aukštį (zenito atstumą).

Užduotys diskusijai su mokytoju (gali būti vaizdo kambaryje arba jo patalpoje)

Kodėl saulės laikas naudojamas kasdieniame gyvenime, o ne šalutinis?

Ar įmanoma suprojektuoti saulės laikrodį, kuris nurodytų vidutinį saulės laiką, vasaros laiką, vasaros laiką ir pan.? Paruoškite teisingus atsakymus, aptarkite atsakymus su mokytoju.

Prietaisai laiko matavimui ir laikymui

Net Senovės Babilone saulės dienos buvo suskirstytos į 24 valandas (360: 24 = 15). Vėliau kiekviena valanda buvo padalinta iš 60 minučių, o kiekviena minutė iš 60 sekundžių.

Pirmieji laiko matavimo prietaisai buvo saulės laikrodis. Paprasčiausias saulės laikrodis buvo gnomonas- vertikalus polius horizontalios platformos su padalomis centre. Šešėlis iš gnomono apibūdina sudėtingą kreivę, priklausomai nuo Saulės aukščio ir kintančios kiekvieną dieną, priklausomai nuo Saulės padėties ekliptikoje, keičiasi ir šešėlio judėjimo greitis. Pažvelkite į paveikslėlius: kiekvieną valandą atitinkantys kampai turi skirtingą vertę.

Laiko matavimo tikslumą gnomono pagalba lėmė jo aukštis: kuo aukštesnis gnomonas, tuo ilgesnis jo metamas šešėlis, o tai padidino matavimo tikslumą. Kad būtų lengviau naudotis, gnomono gale buvo skylė, kuri buvo aiškiai matoma šešėlyje. Laiko matavimo tikslumą buvo galima padidinti suradus to paties ilgio ryto ir vakaro šešėlių bisektorių: auštant ir sutemus šešėlio ilgio kitimo greitis ir jo kryptis (tam tikra ilgis) nustatomas tiksliau.

Pakreipę platformą taip, kad polius nuo gnomono būtų nukreiptas į pasaulio polių, gauname pusiaujo saulės laikrodį, kuriame šešėlio greitis yra vienodas.

Smėlio laikrodis, ugnies ir vandens laikrodžiai buvo išrasti, kad būtų galima matuoti laiką naktį ir esant blogam orui.

Smėlio laikrodis turi paprastą dizainą, gali būti naudojami bet kuriuo paros metu ir nepriklausomai nuo oro sąlygų, skiriasi tikslumu, tačiau yra sudėtingi ir „paleidžiami“ tik trumpam laikui.

Ugnies laikrodis yra spiralė arba lazda, pagaminta iš degios medžiagos su pažymėtomis dalimis. Šių laikrodžių trūkumai: mažas tikslumas (degimo greičio priklausomybė nuo medžiagos sudėties ir oro sąlygų) ir gamybos sudėtingumas.

Tai yra įdomu

Senovės Kinijoje buvo sukurti specialūs mišiniai, kurie galėjo degti ilgą laiką (mėnesius) ir nereikalavo nuolatinio stebėjimo.

Senovės kalnakasiai naudojo ugnies laikrodį, vaizduojantį molinį indą su aliejumi, kurio užteko 10 valandų lempai deginti. Kalnakasis baigė darbą, kai sudegė aliejus.

Vandens laikrodis naudojamas daugelyje senovės pasaulio šalių.

Mechaniniai laikrodžiai su svoriais ir ratais pirmą kartą buvo išrastas X-XI a. Rusijoje pirmasis bokštas mechaniniai laikrodžiaiįrengtas vienuolio Lazaro serbo Maskvos Kremliuje 1404 m. Švytuoklinis laikrodis 1657 metais išrado olandų fizikas ir astronomas H. Huygensas.

Tai yra įdomu

Leiskitės į kelionę laiku kartu su Ronaldu Topu, žiūrėkite vaizdo įrašą „Laikas. Laikrodžių kūrimo istorija. Išradimų istorija “.

Spustelėkite piktogramą

Kalendorius. Pagrindiniai kalendoriai

Senovės Egipto kalendorius Senenmuto kape

Kalendorius- tęstinė skaičių sistema ilgą laiką, pagrįsta gamtos reiškinių periodiškumu, kuris ypač aiškiai pasireiškia dangaus reiškiniuose (dangaus kūnų judėjime). Visa šimtmečių žmonių kultūros istorija yra neatsiejamai susijusi su kalendoriumi. Kalendorių poreikis atsirado tokioje gilioje senovėje, kai žmonės vis dar nemokėjo skaityti ir rašyti. Kalendoriai nustatė pavasario, vasaros, rudens ir žiemos pradžią, žydinčių augalų laikotarpius, vaisių nokimą, vaistinių žolelių rinkimą, gyvūnų elgesio ir gyvenimo pokyčius, orų pokyčius, žemės ūkio darbų laiką ir daug daugiau. Kaip ir senovėje, dabar kalendoriai leidžia reguliuoti ir planuoti žmonių gyvenimą ir ūkinę veiklą.

Yra trys pagrindiniai kalendorių tipai: mėnulis, saulės, mėnulio-saulės.

1. Mėnulio kalendorius. Jis atsirado daugiau nei prieš 30 000 metų. Šis kalendorius sudarytas pagal sinodinį mėnulio mėnesį, kurio trukmė yra 29,5 vidutinių saulėtų dienų... Mėnulio kalendoriaus metus sudaro 354 (355) dienos (11,25 dienos trumpesnės nei saulės) ir jis yra padalintas į 12 mėnesių: kiekvieną nelyginį mėnesį yra 30 dienų, o lyginį mėnesį - 29 dienos. Kadangi kalendorinis mėnuo yra 0,0306 dienos trumpesnis už sinodinį, tada per 30 metų skirtumas tarp jų siekia 11 dienų. Yra du ciklai: 30 metų - arabų (11/30) ir 8 metų - turkų (8/3). Arabų 30 metų cikle yra 19 „paprastų“ 354 dienų metų ir 11 „šuolinių“ 355 dienų metų. Turkijos 8 metų ciklas turi 5 „paprastus“ ir 3 „keliamus“ metus. Mėnulio kalendorius daugelyje musulmoniškų šalių yra priimtas kaip religinis ir valstybinis kalendorius.

2. Saulės kalendorius. Saulės kalendorius yra pagrįstas atogrąžų metais (sezonų kaita). Šis kalendorius, senovės Egipte pasirodęs daugiau nei prieš 6000 metų, dabar yra laikomas pasaulio kalendoriumi.

Julianas„senojo stiliaus“ saulės kalendoriuje yra 365,25 dienos: treji „paprasti“ metai turi 365 dienas, vieni keliamieji metai - 366 dienas. Metuose yra 12 mėnesių, po 30 ir 31 dieną (išskyrus vasarį). Julijaus metai nuo atogrąžų metų atsilieka 11 minučių 13,9 sekundės. Per 1500 jo taikymo metų buvo sukaupta 10 dienų klaida.

V Grigališkasis Saulės kalendorius „naujas stilius“ - metų ilgis yra 365, 242500 dienų. Skirtumai nuo Julijaus saulės kalendoriaus: dienų skaičius buvo perkeltas 10 dienų į priekį; nauji amžiai ir tūkstantmečiai prasideda nuo tam tikro amžiaus ir tūkstantmečio „pirmųjų“ metų sausio 1 d .; kiekvienas šimtmetis, kuris be liekanos nesidalija iš 4, nelaikomas keliamuoju amžiumi. Tai ištaiso 3 dienų klaidą kas 400 metų.

Mūsų šalyje prieš revoliuciją buvo naudojamas „senojo stiliaus“ Julijaus kalendorius, kurio klaida iki 1917 m. Buvo 13 dienų. 1918 metais šalyje buvo pristatytas visame pasaulyje priimtas „naujojo stiliaus“ Grigaliaus kalendorius, o visos datos persikėlė 13 dienų į priekį.

Smalsuoliams

Žiūrėkite edukacinį animacinį filmą apie Julijaus ir Grigaliaus kalendorių istoriją.

Spustelėkite piktogramą

Julijaus kalendoriaus datų konvertavimo į grigališkąją formulė:

kur
T G. ir T Yu- datos pagal Grigaliaus ir Julijaus kalendorių;
n- sveikas dienų skaičius, SU- praėjusių šimtmečių skaičius;
C 1- artimiausias šimtmečių skaičius, keturių kartotinis.

Apsvarstykite kitus saulės kalendoriaus veislių pavyzdžius.

Persų kalendorius. Sukūrė Omaras Khayyamas 1079 m. buvo naudojamas Persijos ir daugelio kitų valstybių teritorijoje iki XIX amžiaus vidurio. Tropinių metų trukmė yra 365,24242 dienos; Į 33 metų ciklą įeina 25 „paprasti“ ir 8 „keliamieji“ metai. Daug tiksliau nei grigališkasis: 1 metų klaida „išauga“ per 4500 metų.

Koptų (Aleksandrijos) kalendorius: per metus - 12 mėnesių 30 dienų; po 12 mėnesių „paprastuoju“ pridedami 5 metai, „šuoliu“ - 6 papildomos dienos. Naudojamas koptų teritorijoje (Etiopija, Egiptas, Sudanas, Turkija ir kt.).

3. Mėnulio-saulės kalendorius. Jis atsirado I tūkstantmečio prieš Kristų pradžioje ir buvo naudojamas Senovės Kinijoje, Indijoje, Babilone, Judėjoje, Senovės Graikijoje ir Romoje. Jis pagrįstas mėnulio judėjimu, atitinkančiu kasmetinį saulės judėjimą. Metai susideda iš 12 mėnulio mėnesių, kurių kiekviena yra 29 ir 30 dienų, prie kurių, atsižvelgiant į Saulės judėjimą, periodiškai pridedami „keliamieji“ metai ir papildomas 13 mėnuo: „paprasti“ metai trunka 353, 354, 355 dienas , o „keliamieji metai“- 383, 384 arba 385 dienos. Šiuo metu oficialus kalendorius Izraelyje (metų pradžia patenka į skirtingas dienas nuo rugsėjo 6 iki spalio 5 d.). Jis taip pat naudojamas kartu su valstybe - Grigaliaus kalendoriumi, Pietryčių Azijos šalyse (Vietname, Kinijoje ir kt.).

Mėnulio ir saulės kalendorius

Be aprašytų pagrindinių kalendorių tipų, tarp skirtingų tautų buvo sukurti kiti kalendoriai, pavyzdžiui, rytietiškas, majų, actekų, induistų ir kt.

Pradžioje, išaugus tarptautiniams moksliniams, techniniams, kultūriniams ir ekonominiams ryšiams, reikėjo sukurti vieną paprastą ir tikslų Pasaulio kalendorių. Esami kalendoriai turi nemažai trūkumų: nepakankamas atogrąžų metų trukmės ir astronominių reiškinių, susijusių su Saulės judėjimu per dangaus sferą, datų atitikimas; nevienodas ir nenuoseklus mėnesių ilgis; mėnesio ir savaitės dienų skaičių neatitikimas, jų pavadinimų neatitikimas kalendoriaus pozicijai ir kt. Buvo svarstomi įvairūs projektai, vieną iš jų 1954 m. Rekomendavo apsvarstyti JT Generalinė Asamblėja. Tačiau dėl religinių priežasčių projektas nebuvo įgyvendintas. Vieno pasaulinio amžinojo kalendoriaus įvedimas išlieka viena iš mūsų laikų problemų.