Одиниці вимірювання часу

Сучасні одиниці вимірювання часу засновані на періоди обертання Землі навколо своєї осі і обертання навколо Сонця, а також обертання Місяця навколо Землі. Такий вибір одиниць зумовлено як історичними, так і практичними міркуваннями: необхідністю узгоджувати діяльність людей зі зміною дня і ночі, сезонів.

Доба, година, хвилина та секунда

Історично основною одиницею для вимірювання середніх інтервалів часу була доба (часто кажуть «день»), що вираховується з мінімальним повним циклів зміни сонячної освітленості (день і ніч).

У результаті ділення доби на менші часові інтервали однакової довжини виникли години, хвилини і секунди. Походження поділу, ймовірно, пов'язано з дванадцятковою системою числення, якої дотримувалися в стародавньому Шумері. Добу ділили на два рівних послідовних інтервали (умовно день і ніч). Кожен із них ділили на Шаблон:Num. Подальший поділ годин сходить до шістдесяткової системі числення. Кожну годину ділили на 60 хвилин, а кожну хвилину — на Шаблон:Num.

Таким чином, у годині Шаблон:Num; у добі — 24 години, або Шаблон:Num, або Шаблон:Num.

Зараз саме ці одиниці найчастіше використовують для вимірювання та вираження проміжків часу. Секунда (укр. позначення: с; міжнародне: s) є однією із семи основних одиниць у Міжнародній системі одиниць (SI) і однієї з трьох основних одиниць у системі СГС.

Одиниці «хвилина» (укр. позначення: хв; міжнародне: min), «година» (укр. позначення: г; міжнародне: h) і «доба» (укр. позначення: д; міжнародне: d) не входять в систему SI, однак в Україні вони допущені для використання як позасистемні одиниць без обмеження терміну дії допуску з областю застосування «усі області».

В астрономії використовують позначення г, хв, с (або h, m, s) у верхньому індексі: наприклад, 13^год20^хв10^с (або 13^h20^m10^s).

Використання для позначення часу доби

Відображення часу в годинах

Існує дві системи вказівки часу доби. У так званій французькій системі не враховується поділ доби на два інтервали по 12 годин (день і ніч), а вважається, що доба безпосередньо ділиться на 24 години. Номер години може бути відШаблон:Nbsp0 доШаблон:Nbsp23 включно. В «англійській системі» цей поділ враховується. Години вказують з моменту початку поточних півдоби, а після цифр пишуть буквений індекс половини доби. Першу половину доби (ніч, ранок) позначають AM, другу (день, вечір) — PM; ці позначення походять від Шаблон:Lang-la і Шаблон:Lang-la2 (до полудняШаблон:Nbsp/ після полудня). Номер години у 12‑годинних системах у різних традиціях записується по-різному: відШаблон:Nbsp0 доШаблон:Nbsp11 або Шаблон:Nobr. Оскільки всі три часові субкоординати не перевищують ста, для запису їх у десятковій системі достатньо двох цифр; тому значення годин, хвилин і секунд пишуть двозначним десятковим числом, додаючи нуль перед числом, якщо це необхідно (в англійській системі, втім, номер години пишуть одно- або двозначним десятковим числом).

За початок відліку часу прийнята опівночі. Таким чином, опівночі у французькій системі — це 00:00, а в англійській — Шаблон:Nobr. Полудень — 12:00 (Шаблон:Nobr). Момент часу після 19 годин, і ще Шаблон:Num з півночі — 19:14 (в англійській системі — Шаблон:Nobr).

На циферблатах більшості сучасних годинників (зі стрілками) використовується саме англійська система. Проте, випускаються і такі стрілочні годинники, де використовується французька 24-годинна система. Такі годинники застосувують у тих областях, де судити про дні й ночі важко (наприклад, на підводних човнах або за Полярним колом, де існує полярна ніч і полярний день).

Використання для позначення часового інтервалу

Для вимірювання інтервалів часу годинник, хвилини й секунди не дуже зручні, оскільки не використовують десяткову систему числення, тому для вимірювання часових інтервалів зазвичай використовують тільки секунди.

Тим не менш, іноді використовують і власне години, хвилини і секунди. Так, тривалість Шаблон:Num можна записати як 13 г 53 хв Шаблон:Num.

Еталонизація

Тривалість середніх сонячних діб — величина непостійна. І хоча вона змінюється геть небагато (збільшується в результаті припливів через дію тяжіння Місяця й Сонця в середньому на Шаблон:Num на століття за останні Шаблон:Num, а за останні 100 років — лише на Шаблон:Num), цього достатньо для значних спотворень тривалості секунди, якщо вважати за секунду Шаблон:Дріб частину тривалості сонячних діб. Тому від визначення «година — Шаблон:ДрібШаблон:Nbspдоби; хвилина — Шаблон:ДрібШаблон:Nbspгодини; секунда — Шаблон:ДрібШаблон:Nbspхвилини» перейшли до визначення секунди як основної одиниці, що базується на періодичному внутрішньоатомному процесі, що не пов'язаний з якими-небудь рухами небесних тіл (на неї інколи посилаються як на секунду SI або «атомну секунду», коли з контексту її можна сплутати з секундою, визначеною з астрономічних спостережень).

Нині в Міжнародній системі одиниць (SI) прийнято таке визначення секунди:

Одна секунда — це інтервал часу, що дорівнює Шаблон:Num періодам випромінювання відповідного переходу між двома надтонким рівнями основного квантового стану атома цезію-133 в спокої за температури Шаблон:Num.

Це визначення було прийнято в 1967 році (уточнення щодо температури та стану спокою з'явилося в 1997 році).

Відштовхуючись від секунди SI, хвилину визначають як Шаблон:Num, годину — як 60 хвилин, і календарну (юлианську) добу як точно Шаблон:Num. Нині юліанська доба коротша за середню сонячну добу приблизно на Шаблон:Num. Для усунення розбіжностей, що накопичуються, вводять високосні секунди. Визначають також юліанський рік (точно Шаблон:Num діб, або Шаблон:Num), іноді званий науковим роком.

В астрономії та в ряді інших областей поряд із секундою SI застосовується ефемеридна секунда, визначення якої засноване на астрономічних спостереженнях. Вважаючи, що в тропічному році Шаблон:Num, а добу вважаючи постійної тривалості (т. зв. ефемерідне обчислення), отримують, що в році Шаблон:Num. Тоді вважають, що секунда — це Шаблон:Дріб частина тропічного року. Вікова зміна тривалості тропічного року змушує прив'язувати це визначення до певної епохи; так, дане визначення відноситься до тропічного року в момент Шаблон:Num.

Кратні і частинні одиниці

Секунда — єдина одиниця часу, з якою використовуються приставки SI для утворення частинних і (рідко) кратних одиниць (мілісекунда, фемтосекунда).

Рік, місяць, тиждень

Для вимірювання довших інтервалів часу використовуються одиниці виміру рік, місяць і тиждень, що складаються з цілого числа сонячних діб. Рік приблизно дорівнює періоду обертання Землі навколо Сонця (приблизно 365,2422 доби), місяць — період повної зміни фаз Місяця (званого синодичним місяцем, рівним 29,53 доби).

У найпоширенішому григоріанському, а також в юліанському календарі за основу прийнятий рік, що дорівнює 365 добам. Так як тропічний рік не дорівнює цілій кількісті сонячних діб (він складає приблизно Шаблон:Num), для синхронізації календарних часів року з астрономічними в календарі використовуються високосні роки тривалістю Шаблон:Num. Рік ділиться на дванадцять календарних місяців різної тривалості (відШаблон:Nbsp28 до Шаблон:Num). Звичайно, на кожен календарний місяць випадає по одному повному місяцю, але так як фази Місяця змінюються трохи швидше, ніж Шаблон:Num у році, іноді трапляються і другі повні на місяць, звані Синім місяцем.

У єврейському календарі основою є місячний синодичний місяць і тропічний рік, при цьому рік може містити 12 або 13 місячних місяців. У тривалій перспективі одні і ті ж місяці календаря припадають на один і той же час.

В ісламському календарі основою є місячний синодичний місяць, а рік має завжди строго 12 місячних місяців, тобто близько Шаблон:Num, що на Шаблон:Num менше тропічного року. Завдяки цьому початок року і всі мусульманські свята кожен рік зміщуються відносно кліматичних пір року і рівноденнь.

Тиждень зазвичай складається з 7 днів, не прив'язаний до будь-якої астрономічної події, однак широко використовується як одиниця часу. Можна вважати, що тижні формують незалежний календар, використовуваний паралельно з різними іншими календарями. Припускають, що тривалість тижня бере початок від округленої до цілого числа днів тривалості однієї з чотирьох фаз Місяця.

Століття, тисячоліття

Ще більш великі одиниці часу — століття й тисячоліття. Століття іноді ділять на десятиліття (декади).

Мегарік і гігарік

У іншомовній літературі прийняті також такі кратні року одиниці вимірювання часу, як мегарік (позначення Myr), рівний мільйону років, і гігарік (позначення Gyr), що дорівнює мільярду років. Ці одиниці застосовуються переважно в космології, а також в геології та в науках, пов'язаних з вивченням історії Землі. Так, наприклад, вік Всесвіту оцінюється в Шаблон:Val.

Рідкісні і застарілі одиниці

У Великій Британії та країнах Співдружності націй використовується одиниця вимірювання часу фортнайт, рівна двом тижням.

В СРСР у різний час замість семиденного тижня використовувалися шестиденні і п'ятиденні тижні, а також, з метою економічного планування, п'ятирічки.

У бухгалтерського обліку використовуються переважно такі одиниці, як квартал (три місяці, чверть року) і півріччя (два квартали, шість місяців, півроку).

У сфері освіти використовується одиниця вимірювання часу академічна година (Шаблон:Num). Також у середніх школах нерідко зустрічається слово «година» у значенні тривалості одного уроку (тобто 40 хвилин); «чверть» (приблизно ¼ Шаблон:Nbspнавчального року); приблизно рівний останній «триместр» (від Шаблон:Lang-la — три, Шаблон:Lang-la2 — місяць; приблизно Шаблон:Num); «і семестр» (від Шаблон:Lang-la — шість; приблизно Шаблон:Num), що збігається з «півріччям». Триместр використовується також в акушерстві та гінекології для визначення строків вагітності, в цьому випадку він точно дорівнює трьом місяцям.

Іноді використовується одиниця терція, рівна Шаблон:Дріб.

Одиниця декада, залежно від контексту, може стосуватися Шаблон:Num або (рідше) до Шаблон:Num.

Індикт (індиктион), що використовувався в Римській імперії (з часів Діоклетіана), пізніше у Візантії, давній Болгарії і Русі, дорівнює Шаблон:Num.

Олімпіада в античності використовувалася як одиниця вимірювання часу і дорівнювала 4 рокам.

Сарос — період повторення затемнень, рівний Шаблон:Num і Шаблон:Дріб і відомий ще древнім вавилонянам. Сарос називався також календарний період у Шаблон:Num; менші періоди носили назви нерос (600 років) і соссос (60 років).

У планківській системі одиниць, що ґрунтується на фундаментальних константах, одиниця виміру часу (планківський час) виражається через гравітаційну постійну Шаблон:Math, постійну Планка Шаблон:Math і швидкість світла Шаблон:Math:

$t_{\mathrm{P}}=\sqrt{\frac{\hslash G}{c^5}}=5,39121(13)\cdot 10^{-44}$ секунди.

Галактичний рік — приблизно 216 млн років.

Астрономічний юліанський рік рекомендується для визначення відстаней у світлових роках

Сьогодні найменший експериментально спостережуваний проміжок часу становить близько аттосекунди (Шаблон:Val), що відповідає Шаблон:ValШаблон:Nbspпланківським одиницям часу. За аналогією з планківською довжиною, інтервал часу, менший за планківський час, неможливо виміряти.

В індуїзмі «день Брахми» — кальпа — дорівнює Шаблон:Num. Ця одиниця увійшла в Книгу рекордів Гіннеса як найбільша одиниця вимірювання часу.

Див. також

• Календар
• Геологічна ера
• Еон (геологія)

Посилання

• Нерівномірність обертання Землі