Что такое точное время и откуда оно появилось?


Все привыкли к часовым поясам и стандартам в измерении времени.
Раньше время отличалось даже в соседних городах.
В статье рассказано, почему его стандартизировали и зачем людям такая точность.

В 1845 году произошло необычное для современности событие: была установлена дополнительная минутная стрелка на башенные часы в Эксетере. Казалось бы незначительное происшествие звучит странно. Дальше удивительнее, специальная стрелка опережала первую на 14 минут. Причем городские власти утверждали про удобство такого изменения, вторая стрелка стала показывать «железнодорожное время». Давайте узнаем, что произошло.


Необычная история времени


Задолго до этого общество начало засекать временные промежутки по небесным светилам. В первую очередь обращали внимание на перемещение звёзд, главное значение уделяли Луне и Солнцу. Благодаря последнему определяли середину дня — полдень. Интересный факт, полдень не был так «усреднен», как сейчас, не было единого часа для разных городов.

Это связано с тем, что в разных местах солнце появлялось на вершине в другое время. Небольшую задержку наивысшего размещения солнца относительно Лондона, зафиксировали в Эксетере. Замеры доказали, в Лондоне, положение Солнца, наблюдается на 14 минут раньше.

Как оказалось, на тот момент горожане использовали местное время, слегка отличающееся от других регионов. Конечно, жителям в пределах города это не доставляло неприятностей. Притом это было большой проблемой для координации работы железной дороги, ведь поезда преодолевали большие расстояния с обилием населенных пунктов, в каждом из которых местное время различалось на несколько минут.


У всех "свое" время


Расписания поездов и объявления на станциях того периода сильно путали пассажиров. Тогда было принято объявлять о нескольких минутах опережения или запоздания времени в провинциальных городах относительно столицы. В голове нужно провести ряд операций, чтобы сориентироваться, который все-таки час. Сбивало это не только пассажиров, но и сотрудников железной дороги, что намного опаснее. Машинисты гнали паровоз не по графику, стрелочники несвоевременно выполняли свою задачу. Порой это приводило к столкновениям составов.

Во избежание перечисленных трудностей предложили применять «железнодорожное время», ориентиром служило время по Гринвичу. Нововведение восприняли неоднозначно: одни города вскоре осознали необходимость стандартизации, другие противились. Эксетер относился к тем, кто активно сопротивлялся новшеству, считая свое правильное время. Позже глава церкви Эксетера, согласился к локальному, дополнять столичное время на главных часах города, церкви Святого Иоанна, серьезно упростив жизнь работникам станции.

Описанные явления происходили прежне, но и сейчас есть удивительные вещи, связанные со временем. Например, российский остров Ратманова и американский – Крузенштерна располагаются на дальности 4.0 км. Однако их время разнится на 21 час, поскольку находятся в других часовых поясах. Когда на российском острове, полдень среды, на американском – 03:00 вторника.

Пограничный населенный пункт Раякоски, находящемся между Финляндией, Россией и Норвегией, пересекаются 3 пояса, и если в России 12:00 дня, то в Финляндии и Норвегии 11 и 10 утра. Живут там принципиально по российскому времени, поскольку поселок расположен на территории РФ, но может предпочитать временную зону другого государства.

А вот Япония, которую прозвали «страной восходящего солнца», оказывается, не первой встречает рассвет. По Гринвичу, над Владивостоком солнце восходит часом раньше, чем над Токио.


Сложности определения долготы


Точное время – особый инструмент для общества. Родоначальником понятия в 1656 году стал Христиан Гюйгенс, уроженец Голландии. Конечно, варианты, измерять время, знакомы человечеству уже давно.

Среди них можно назвать египетские водяные часы, использование отметок на специфических свечах и другие. Но эти устройства не точны в самых благоприятных условиях, могут ошибаться на целых 15 минут за день. Для многих, погрешность не имела смысла и не мешала нормальной жизнедеятельности, ведь когда-то ограничивались звёздами на небе. Однако, были и те, кому важна каждая минута, среди них стоит отметить мореплавателей.

В Процессе хождения моряки получали достоверную широту (ось север-юг) своего местоположения благодаря поиску угла высоты солнца. С долготой (ось восток-запад) ситуация обстояла хуже – не было способа установить ее, кроме как угадать. Вполне естественно, такие неточные сведения приводили к потере заданного курса и весомым проблемам.

Точность времени ключевая для расчета дистанции в процессе движения. Если бы моряки знали, когда солнце покажется в конкретной местности, старались бы отталкиваться от этой точки и следить смещение светила, измеряя пройденный интервал.

Начальные шаги сделаны вышеупомянутым Христианом Гюйгенсом. В семнадцатом веке он изобрел маятник, который был значительно точнее существующих на тот период измерительных приспособлений. Но и он был не идеален, морская качка замедляла темп его раскачивания, и дневная погрешность достигала 15 секунд. К концу длительных мореплаваний маятник становился не более точным, чем отгадывание долготы, применявшееся до его появления.

Острота проблемы очевидна, еще за целый век до изобретения маятника. Испанский монарх, обещал наградить человека, решившего вопрос точного нахождению долготы. Решение не было обнаружено вплоть до восемнадцатого столетия, когда устройство с суточной погрешностью в пару секунд было создано британцем Джоном Гаррисоном. В Великобритании, кстати, тоже пообещали вознаграждение, возможно, это послужило стимулом для Гаррисона.

Как показала хроника, священник из Эксетера в далеком прошлом был прав, настаивая на целесообразности основного времени, поскольку существенно позже сообщество утвердило формат времени UTC – Всемирное координированное время, с разными часовыми поясами.

Каждый часовой пояс стремятся к тому, чтобы середина дня приходилась на момент высшего положения звезды в этой части планеты. Однако есть исключения. Мао Цзэдун предписал для Китая единственное Пекинское время, а "лишние", на его взгляд, пояса упразднил. Согласно с этим полдень в отдельных регионах страны приходится на разное положение небесного светила, и в районе Тибета в 12:00 по полудню наблюдается рассвет.


Неизбежность сверхточности


В течение истории приборы для фиксирования времени непрестанно усложнялись. Все пришло к тому, что сегодня всемирное координированное время – UTC измеряется атомными часами, принцип работы которых лежит перемещения атомов. Их точность так велика, что они не собьются ни на секунду в течение ста миллионов лет.

Справедливо встал вопрос логичности. Ведь мы рассчитываем время не мелкими единицами, как миллисекунды, тогда зачем усложнять все эти вычисления? Цель владеть повышенной точностью характерно с желанием произвести эффект на общество, нежели отмерять все в сотых секунды.

На точном времени зарабатывали даже в прошлых веках. Члены семьи с фамилией Бельвилль каждый день замеряли время по Гринвичу, чтобы потом продавать местным. Это было до того, как начали сообщать время по радио, поэтому пользовалось спросом. Обычно такими услугами пользовались часовые мастера, им хотелось, чтобы товар соответствовал качеству и показывал реальное время.

Правильное временя носит экономическую роль в наши дни. Сейчас, воспользовавшись мгновением, на фондовом рынке можно заработать крупную сумму, на доли секунд опередив конкурентов. Другой подобный пример, проведение кабеля между двумя американскими городами. Инженеры одобрили предложение совершить его укладку в труднодоступном регионе, повысив стоимость проекта до 300 млн долларов. Причиной такого метода вызвало стремление сократить длину линии и скорость сигнала. В результате передача сигнала между биржами Нью-Йорка и Чикаго уменьшилась на 3 миллисекунды. Если бы это было экономически не выгодно, вряд ли в разработку вложили бы деньги.

По атомным часам работают современные коммуникационные системы и компьютеры. Как в давние времена, наибольшее значение правильное время несёт для путешествий. Благодаря спутниковой навигации нет нужды измерять расположения солнца на небе. Любой смартфон определит, где вы находитесь, за считанные секунды, применяя орбитальные спутники Земли. Поскольку позиция космического аппарата известна, не составляет труда узнать локализацию смартфона.

Новые возможности послужили основой многочисленных перемен в области передвижений. Гораздо удобней стала транспортировка как по воде, так и по воздуху. Карты обладают удивительной точностью, и их не надо рисовать самостоятельно. Чтобы все это функционировало, обязательно соблюдаться одно требование: между спутниками не должно быть рассогласований по времени.

Сейчас на каждом спутнике GPS устанавливается минимум 4 атомных часов, выполненных из современных материалов. Конечно, первопроходцам в области точного времени о таком даже мечтать не приходилось. Но и высокие технологии делают огрехи при вычислении координат. Ошибки в размере нескольких метров провоцирует атмосфера Земли, сквозь которую движется сигнал. Поэтому на машинах с автопилотом недостаточно полагаться только на связь со спутником – необходимо наличие разнообразных датчиков. В противном случае такие промахи могут привести к серьезным последствиям.

Возвращаясь к теме современных точных часов, следует заметить, что в их конструкции ученые приняли решение воспользоваться элементом иттербий. Такое исполнении механизма становятся настолько надежными, что в течение существования на Земле, они не ошибутся ни на одну микросекунду.

Остается лишь гадать, как такая точность повлияет на будущие и развитие в экономике. Будем надеяться, что скоро увидим.