Čas Caroline Fischl-Prosslinerová a Barbora Vocetková 3.A, Gymnázium Na Vítězné pláni 1160 Abstrakt. Rozhodly jsme se, že vám povíme něco víc o času. Toto téma jsme si vybraly už jen z toho důvodu, že čas je všude kolem nás a používáme ho každý den, ale vlastně moc o něm nevíme Čas je jedna ze základních fyzikálních veličin, jíž se měří vzdálenost mezi událostmi na první souřadnici časoprostoru. Jako takový je podstatnou složkou struktury vesmíru. Je velmi obtížné, až nemožné, si čas nějak představit. Měření času Čas měříme hodinami. Měřením času se také zabývají hlavně vědci a technici a v minulosti to byl jeden z hlavních úkolů astronomie. Čas má ovšem zásadní význam i pro běžný lidský život. Jednotky Obr. 1: Ukázka hodin [1]. Základní jednotkou času je v systému SI sekunda, která je definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření. [10] Běžné jednotky času Jednotka velikost poznámka Planckův čas ~5.4 10 44 s Pikosekunda 10 12 s Nanosekunda 10 9 s Mikrosekunda 10 6 s Milisekunda Sekunda 10 3 s zákl. jednotka SI kvantum času Hodina Den Týden Měsíc Rok Rok 60 minut, 3600 s 24 hodin, 86 400 s 7 dní 28 až 31 dní 12 měsíců Obyčejný rok 365 dní Přestupný rok 366 dní 52 týdnů + den Minuta 60 sekund Tropický rok 365,24219 dní průměr
Desetiletí 10 let Tisíciletí 1000 let Generace Století 25 až 30 let 100 let Obr. 2: Jednotky času [2] Historie O měření času se lidé pokoušejí již tisíciletí, základní myšlenku toho měření vyjádřil Aristoteles definicí, že čas je napočítaný pohyb ve vztahu k před a po. Čas se tedy měří počítáním (pravidelných) pohybů, a to tradičně na dvou úrovních: pro delší intervaly počítáním roků, měsíců a dnů v kalendáři, pro kratší intervaly počítáním rychlejších pravidelných jevů na hodinách. Už z mladší doby kamenné (neolitu) jsou známy stavby, které sloužily ke stanovení slunovratu a rovnodennosti (např. Stonehenge). Také roční pohyb některých hvězd (např. Siria) se užíval ke stanovení správné doby pro polní práce. Obr. 3: Stonehenge [3]. Obr. 4: Sírius [4]. Pro určování denní doby se využíval (zdánlivý) denní pohyb Slunce, měřený délkou stínu, později gnómonem (tyč zabodnutá do země ve směru zemské osy) a slunečními hodinami. Vyspělejší kultury užívaly i vodní hodiny a od středověku přesýpací hodiny s pískem. Ty byly nejpřesnějším prostředkem na odměřování kratších intervalů až do 17. století. První mechanické hodiny se podle nejistých zpráv objevily ve 12. století, spolehlivé zprávy jsou však až z přelomu 13. a 14. století z anglických a francouzských klášterů. Od 14. století se vyráběly přenosné a kapesní hodiny s pružinou, byly ovšem málo přesné. Při pokusech s volným pádem měřil snad Galileo Galilei čas počítáním srdečního tepu a krátce před smrtí zkonstruoval velmi důmyslné hodiny s využitím kyvadla jako oscilátoru (prvku určujícího rychlost chodu hodin). Kyvadlové hodiny však poprvé realizoval až roku 1657 holandský fyzik Christiaan Huygens. Přesnost kyvadlových hodin se dále zvyšovala a v 18. století se podařilo změřit nerovnoměrnosti v pohybu Země. Ve 20. století se začaly používat i jiné pohony a oscilátory. Nejrozšířenější jsou dnes hodiny s elektrickým pohonem a křemenným oscilátorem. Ten má vysokou přesnost, nízké výrobní náklady a snadno se propojuje s elektronickými obvody. Pro nejpřesnější měření času se užívají atomové hodiny, využívající vlastní frekvence pravidelných kmitů při stavovém přechodu atomu cesia. Nejpřesnější světový čas se určuje statistickým průměrem několika set césiových hodin po celém světě. Nepřesnost hodin, která činila u prvních hodin asi 100 s/den, se u nejlepších kyvadlových hodin snížila na sekundu za rok, u křemenných hodin na sekundu za tisíc let a u césiových hodin za milion let
Hodiny Hodiny jsou přístroje na měření času. Pokud jsou malé a přenosné, nazývají se hodinky, pro velmi přesné hodiny se užívá název chronometr. Čas se určuje pomocí ruček na ciferníku, případně číslicovým displejem. Moderní hodiny mívají ciferník dělený na 12 hodin, hodinovou a s ní souosou minutovou ručku; někdy mají ještě zvláštní sekundovou ručku, buď na okraji ciferníku, nebo rovněž ve středu (centrální). [9] Principy měření času Čas lze měřit dvojím podstatně odlišným způsobem: Přímým sledováním rovnoměrného pohybu; místní čas indikují sluneční hodiny a jejich předchůdce gnómon, jež ukazují okamžitou polohu Slunce vrženým stínem tyče. Jiné konstrukce slouží k odměřování časových intervalů: přesýpací hodiny a starší vodní hodiny (klepsydra), kde se sleduje pokles hladiny kapaliny nebo písku v průhledné nádrži; svíčkové hodiny, kde se čas odečítá podle pravidelného odhořívání svíčky apod. Nebo počítáním pravidelných pohybů, mechanických, elektrických nebo atomárních oscilací. Podle pohonu a konstrukce se dělí na: Mechanické hodiny, například: kyvadlové hodiny (věžní hodiny), přenosné hodiny a hodinky, obvykle řízené setrvačkou, námořní a letecké chronometry; Elektrické hodiny, poháněné elektrickým proudem, např.: elektronické hodiny a hodinky s elektronickým, obvykle křemenným krystalem; Atomové hodiny jako nejpřesnější měřiče času. Hodinky Hodinky jsou malé přenosné hodiny, které zobrazují čas a někdy i den, datum, měsíc a rok. Mohou být vybaveny i zařízením na odměřování kratších časů (chronograf, stopky). První kapesní hodinky vznikly z potřeb přesnější časové orientace kolem roku 1500. Od poloviny 19. st. se rozběhla výroba továrních hodinek, zejména ve Švýcarsku, které byly spolehlivé a stále levnější. Na počátku 20. století vyrobila firma Cartier první náramkové hodinky a ty brzy nahradily hodinky kapesní. Obr. 5: Ukázka hodinek [5]. Hodinky dělíme na: Náramkové hodinky Chronograf (stopky) s datem Kapesní hodinky (s mechanickým pohonem), často s řetízkem. Náramkové hodinky s řemínkem z plastu, kůže nebo kovu, upevněným na hodinky pomocí stěžejky. Rozlišují se: Pánské nebo menší dámské, mechanické (s pružinou) nebo elektronické, s indikací analogovou (ručičky) nebo číslicovou (digitální). Hodinky jsou i módním doplňkem, prestižním předmětem, bývají různě zdobené jako šperky a podléhají proměnám módy. [9]
Kalendář Kalendář je systém pro měření a označování času v periodách dnů a delších. Kalendář je také fyzické ztvárnění tohoto systému - například nástěnný nebo stolní kalendář. Samo slovo kalendář pochází z řeckého slova oznamovat. Latinsky Kalendae znamenalo první den každého měsíce. Kalendář je obvykle založen na počítání astronomických jevů - rotace Země (dny), oběžné době Měsíce (měsíce) a oběhu Země kolem Slunce (roky). Podle druhu astronomického pozorování, na němž je založen, se rozlišuje nejčastěji lunární kalendář, islámský kalendář (snad nejstarší, založený na pozorování měsíčních fází), solární kalendář (tj. sluneční, založený na délce oběhu země okolo Slunce), dále např.: Indický, makedonský, perský, egyptský, římský a také juliánský a gregoriánský kalendář. Islámský kalendář je čistě lunární. Byl zaveden chalífou Umarem roku 637. Jeho počátek byl stanoven na rok 622 hidžra. Juliánský kalendář zavedl v Evropě Gaius Julius Caesar roku 46 před n. l.; zavádí 12 měsíců v roce a v nich dohromady 365 dnů s tím, že každý čtvrtý rok je přestupný a přidává se jeden den na konec měsíce února. Délka roku se nalézá někde mezi siderickým (hvězdným) rokem a tropickým rokem; spíše je však orientován na hvězdný rok. Kvůli vznikající odchylce od slunečního (tropického) roku vznikl Gregoriánský kalendář. Juliánský kalendář dnes používá většina pravoslavných křesťanů. Používá se i v astronomii. Gregoriánský kalendář vznikl reformou papeže Řehoře (Gregor) XIII. v r. 1582; počet přestupných let byl zredukován (roky dělitelné stem jsou přestupné pouze tehdy, jsou-li zároveň dělitelné čtyřmi sty); na hvězdný rok se nebere zřetel; odchylka kalendáře od tropického roku je minimální a do dneška jej používáme, ale již se objevují snahy o vytvoření tzv. Věčného kalendáře, kde by odchylka neexistovala. [8] Orloj Obr. 6: Orloj na Staroměstské radnici [6]. Orloj (z latinského horologium) jsou mechanické hodiny se zvláštním mechanismem, které kromě času ukazují i polohu některých nebeských těles na obloze. V tomto smyslu lze orloj považovat za předchůdce planetária. Stroje podobného účelu existovaly již v dobách antiky, ale jejich konstrukce byla později zapomenuta. Opět se objevily ve 14. století. Orloje patřily na přelomu středověku a novověku k vrcholným produktům soudobé astronomie, matematiky a mechaniky. Většinou ale ukazovaly jen polohy Slunce a Měsíce. Zobrazení dalších planet by při mechanické realizaci vedlo k heliocentrické konstrukci, což nebylo ideologicky žádoucí. Jediným heliocentrickým orlojem v Česku je Olomoucký orloj, postavený v padesátých letech 20. století v duchu socialistického realismu. Orloj lze najít v mnoha středoevropských městech.
Orloje v evropských městech:jeden z nejznámějších orlojů stoji v Praze na Staroměstském náměstí (Staroměstský orloj). Ten byl zkonstruován již v roce 1410. Další významné orloje najdeme především v Německu a ve Francii (např. Rouen, Besançon, Štrasburk, Bern, Heilbronn, Rostock). Menší orloj je např. také na Nové radnici v Prostějově. [10] Chronometr Chronometr je označení hodin a hodinek, které splňují nejvyšší normu přesnosti. Hodinky a hodiny označené jako chronometr musí být zpracovány tak kvalitně, aby zobrazovaly velmi přesný čas za všech předpokládaných podmínek, na rozdíl od běžných hodinek s ručním či automatickým nátahem. [9] Časová pásma Časové pásmo je ta část Země, která používá stejný standardní čas. Původně používali lidé sluneční čas, který má tu nevýhodu, že se liší od místa k místu. S rozvojem dopravy a komunikace byla tato nevýhoda stále výraznější, takže se postupem času přešlo na pásmový čas, kdy celá oblast Země, zhruba 15 kolem nultého poledníku používá stejný čas, který je určen svým posunem od koordinovaného světového času. Základním časovým pásmem je pásmo, ve kterém platí UTC a které se rozkládá kolem nultého poledníku, který prochází Královskou observatoří v Greenwichi. [7] Literatura Internetové zdroje: [1] http://www.iqpark.cz/cs/images/content/tn_hodiny.jpg [2] http://cs.wikipedia.org/wiki/%c4%8cas#m.c4.9b.c5.99en.c3.ad_.c4.8dasu [3] http://www.promitani.cz/stonehenge.jpg [4] http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0010/siriusb_cxo_big.jpg [5] http://blog.o106.com/hodinky/files/hodinky1.jpg [6] http://czech-golf.net/domains/czech-golf.net/images/fotogalerie/cr_page/orloj.jpg [7] http://www.presnycas.cz/ [8] http://www.astrologie.cz/texty/casy/casy.htm [9] http://www.quido.cz/objevy/hodiny.htm [10] http://orloj.webz.cz/ [11] http://www.converter.cz/prevody/cas.htm