Содержание
Единицы измерения
Астрономические и кварцевые часы
Измерить какую-либо величину — это значит сравнить ее с другой, однородной ей величиной, принятой за единицу. Например, длину куска материи сравнивают с длиной метра.
В древности в качестве единицы длины употреблялись: «локоть», «полет стрелы», «дневной переход», а позже — аршин, фут, в качестве единиц времени — промежуток от одной жатвы до другой, от одного периода дождей до другого.
Единицы измерения
Некоторые народы отмеряли время по первому снегу, другие — по появлению над горизонтом определенных созвездий или звезд.
Неудобство применения этих единиц для измерений связано с их произвольностью и невозможностью точного воспроизведения. Такое положение для частной жизни было неудобным, а для науки, техники и промышленности совершенно неприемлемым.
Желание создать для измерений воспроизводимые единицы привело ученых к мысли о возможности использовать для этого движение и вращение Земли.
За единицу времени – секунду — была принята длительность 1/86400 части средних солнечных суток.
За единицу длины — метр — длина одной сорокамиллионной части меридиана, проходящего через город Париж.
За единицу веса — килограмм — вес одного кубического дециметра дистиллированной воды на уровне моря, в средней географической широте, при нормальной температуре.
Эти единицы вначале казались вполне удовлетворительными и постепенно были введены почти во всех странах мира.
Однако новые измерения длины меридиана давали более точные данные, которые обусловливали некоторые поправки в длине образцового метра. Тогда было решено сделать образцовый метр — эталон и килограмм — эталон и в дальнейшем уже не менять их величины.
Значительно труднее обстоит дело с единицами времени. Эталоном, с которым согласовываются приборы для измерения времени, является скорость вращения гигантских часов, устроенных самой природой и состоящих из Солнца и Земли.
Длительность полного оборота Земли вокруг Солнца называют годом, длительность полного оборота Земли вокруг собственной оси — сутками. Для установления времени в промежутках между его астрономическими определениями применяют часы.
В древности для этой цели служили песочные, водяные, огненные часы, в XIV—XV веках — колесные, с XIV века — маятниковые, а в XIX — XX веках – маятниковые и кварцевые астрономические часы высокой точности.
Астрономические и кварцевые часы
Самой существенной частью часов является маятник, который своими колебаниями отмеряет время. Поэтому в астрономических часах стараются создать возможно лучшие условия для работы маятника: уменьшить его механическую нагрузку, сделать постоянной температуру помещения, устранить толчки, ослабить сопротивление — воздуха и т. д.
Для этого наиболее точные астрономические часы, помещают в глубокий подвал, где круглый год поддерживается определенная температура. Маятник часов при этом заключают в кожух, из которого выкачан воздух.
Все это очень важно, так как изменение атмосферного давления только на один миллиметр ртутного столба меняет суточный ход часов с незащищенным маятником на 0,015 секунды.
Весьма высокой точностью обладают астрономические часы с двумя маятниками, где один из маятников, связанный с различными — передаточными и указывающими механизмами, управляется другим — свободным.
Связь свободного маятника непосредственно с часами осуществляется при помощи электромагнитов. Погрешность хода этих часов составляет 0,002 — 0,003 секунды в сутки.
Такие часы с двумя маятниками построены в лаборатории Всесоюзного научно – исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева известным механиком И. И. Кваренбергом.
Еще более полно идея свободного маятника осуществлена в астрономических часах с фотоэлектрическим контактом. В них маятник не движет никаких колес, а лишь разрывает при своих качаниях путь светового луча.
В последние годы появились кварцевые астрономические часы. Пластинка из кристалла кварца, соответствующим образом вырезанная и укрепленная, при включении в цепь радиотехнического генератора совершает механические колебания с большим постоянством частоты и очень малым затуханием.
Поэтому она может быть использована в часах вместо маятника — нужно только суметь заставить эту систему управлять движением стрелок или иных указателей.
Это достигается с помощью специальных устройств, которые доводят частоту колебаний переменного тока до 300 — 1000 периодов в секунду и приводят в действие синхронный электромотор, передвигающий стрелки часов.
Погрешность хода кварцевых часов — около 0,0002 — 0,0003 секунды в сутки, то есть еще меньше, чем у лучших маятниковых астрономических часов.
Видео: Тасманский тигр и его история.
