История на отчитането на времето е история на самата човешка цивилизация. От първите слънчеви часовници в древен Египет до атомните часовници, които определят Coordinated Lunar Time, всеки напредък при измеренето на времето е открил нови възможности — навигация, комуникация, наука и сега космически изследвания.
Древно Отчитане На Времето
Най-ранните измерения на времето разчитаха на астрономически наблюдения. Древните египтяни използваха обелиски като слънчеви часовници около 3500 г. пр.н.е., проследявайки сянката на Слънцето, за да разделят дневната светлина на часове. Водни часовници (клепсидра) предоставяха отчитане на времето след тъмния и на облачни дни, с записи от 1500 г. пр.н.е. в Египет и Китай.
Луната беше първия календар на човечеството. Думата "месец" идва от "луна", и лунни календари са били използвани от вавилонски, китайски, еврейски и ислямски цивилизации. Синодалният месец от 29,53 дни предоставя естествен цикъл за проследяване на ежелили сезони, религиозни наблюдения и приливни модели.
Механични Часовници и Проблем На Дължина
Изобретението на механичните часовници през 13-ти век Европа трансформира обществото. Церковни звънци, регулирани от механизми на escape, стандартизирани дневни графици по общества. Но тези ранни часовници са били точни само около 15 минути на ден.
Великия 18-ти век предизвикателство за отчитане на времето е бил проблемът на дължина. На море навигаторе може да определи географска ширина от звездите, но дължина е изисквала да знае точното време на референтно място. През 1761 г. морския хронометър H4 на John Harrison достига точност около 5 секунди на ден — достатъчно, за да определи дължина в рамките на морска миля. Този пробив разрешава безопасна океанска навигация и глобална търговия.
Стандартно Време и Часови Пояси
Преди телеграфа и железницата всеки град е водил собственото си местно слънчево време. Обед в Бостън е бил няколко минути различно от обед в Ню Йорк. Докато железниците е свързвали градове през 19-ти век, този хаос беше опасен — влакове на един и същ релс може да работят на различни часовници.
През 1884 г. Международната конференция по меридиан във Вашингтон, окръг Колумбия установи Гринуич Меридиан като прост меридиан и разделя света на 24 часови пояса. Това беше първи глобален времеви стандарт, и той полага основата за международна координация на отчитането на времето.
Атомни Часовници и UTC
Кварцен кристален осцилатор, разработен през 1920-те години, подобри точност на отчитането на времето до дроби на секунда на ден. Но истинската революция дойде през 1955 г. с първия практичен цезиев атомен часовник на национален физически лабораторий в Англия.
Атомните часовници измерват времето чрез броене на осцилациите на атомите — césium-133 атомите вибрират точно 9 192 631 770 пъти в секунда, честота толкова стабилна, че модерни атомни часовници не ще спечелят или загубят секунда в 300 милиарда години.
През 1972 г. Coordinated Universal Time (UTC) е установена като цивилния часовник на света. UTC е поддържана от Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) използвайки претеглена средна стойност на над 400 атомни часовника в 80 лаборатории по целия свят. Скокни секунди случайно добавят, за да задържат UTC подравнен със земната леко неправилна ротация.
GPS и Релативистичната Епоха
Глобалната система за позиционирани, пълно оперативна през 1995 г., беше първа цивилна технология, която изисква релативистични корекции на времето. GPS спътници орбитират около 20 200 km височина, където земната гравитация е по-слаба. Техни часовници придобиват около 45 микросекунди на ден по-бързо от земни повърхностни часовници (гравитационна временна дилатация), но техни орбитални скорости причиняват часовници да минават около 7 микросекунди на ден по-бавно (специална релативистична временна дилатация). Нетния ефект е +38 микросекунди на ден.
Без коригиране за относителност GPS позиции ще отклониха около 10 км на ден. Успехът на GPS доказа, че релативистичното отчитане на времето не е просто теоретична физика — то е съществена инженерна.
Coordinated Lunar Time — Следващия Глава
През април 2024 г. Белия дом нареди на NASA да установи Coordinated Lunar Time (LTC) — да разширя прецизното отчитане на времето от земната орбита до лунната повърхност. Като UTC, LTC ще бъде определен от мрежа от атомни часовници, но то ще отчита по-слабата гравитация на Луната, където часовниците минават 56,02 микросекунди по-бързо на ден.
От слънчеви часовници до атомни часовници до Луната — всеки избор на отчитане на времето е разширил разпределението на човечеството. Coordinated Lunar Time е следващия глава в история, която се простира 5 500 години назад и ще позволи следващата велика епоха на изследвания.