ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΧΡΟΝΟΥ

Transcript

1 ΧΡΟΝΟΣ ΟΡΙΣΜΟΣ Ο χρόνος εννοείται "η ακαθόριστη κίνηση της ύπαρξης και των γεγονότων στο παρελθόν, το παρόν, και το μέλλον, θεωρούμενη ως σύνολο". 2 Γενικά Χρόνος χαρακτηρίζεται η ακριβής μέτρηση μιας διαδικασίας από το παρελθόν στο μέλλον. Κάθε φυσικό φαινόμενο π.χ. μια πτώση αντικειμένου στο έδαφος εξελίσσεται στην έννοια της ορισμένης χρονικής περιόδου. Ο χρόνος μετράται σε μονάδες όπως το δευτερόλεπτο και με ειδικά όργανα τα χρονόμετρα π.χ. ρολόι. Οι καθημερινές εμπειρίες αποδεικνύουν πως ο χρόνος "κυλάει" με τον ίδιο πάντα ρυθμό και μόνο προς μια κατεύθυνση - από το παρελθόν προς το μέλλον. Η κίνηση γενικότερα ούτε μπορεί να διακοπεί αλλά και ούτε να αντιστραφεί στην έννοια του χρόνου. Παρά ταύτα, όπως εξηγεί η ειδική θεωρία της σχετικότητας, αυτή η κίνηση μπορεί να επιβραδυνθεί με ασύλληπτα μεγάλες ταχύτητες. Ένας άλλος στερεότυπος ορισμός για τον χρόνο είναι "ένα μη χωρικό γραμμικό συνεχές στο οποίο τα γεγονότα συμβαίνουν με εμφανώς μη αναστρέψιμη τάξη". Πρόκειται για μείζονα έννοια η οποία λειτουργεί τόσο ως θεμελιώδης οντότητα, όσο και ως σύστημα μέτρησης. Με τον χρόνο ασχολήθηκε τόσο η φιλοσοφία όσο και η επιστήμη, διαμορφώνοντας ενίοτε αντιφατικές απόψεις για το νόημά του. Επί της ουσίας οι διαφοροποιήσεις δεν αφορούν στις μονάδες μέτρησης του χρόνου αλλά στο αν ο χρόνος ως οντότητα είναι δυνατόν να μετρηθεί ή αποτελεί τμήμα του μετρητικού συστήματος.

2 ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΧΡΟΝΟΥ Η μέτρηση του χρόνου είναι σχετική με την περιστροφή της Γης γύρω από τον εαυτό της(ημερονύκτιο) και την περιστροφή της γύρω από τον ήλιο(έτος). Τα μικρά χρονικά διαστήματα τα χωρίζουμε σε ώρα(ώρ), λεπτό(λ.) και δευτερόλεπτο(δ.) Έχουμε: 1 ώρ. = 60 λ. και 1 λ. = 60 δ. και όμοια 1λ. = 1/60 ώρ. και 1 δ. = 1/60 λ. Τα μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα τα μετράμε με την ημέρα ( = 24 ώρ.) και τα πολλαπλάσιά της: την εβδομάδα(= 7 ημέρες), το μήνα(= 30 ημέρες) και το έτος(= 12 μήνες ή 360 ημέρες) Για ακόμα μεγαλύτερες χρονικές περιόδους έχουμε τον αιώνα(= 100 έτη) και τη χιλιετία(= 1000 έτη) Τις ώρες μπορούμε να τις εκφράσουμε με 12ωρο ή 24ωρο τρόπο. Όταν κάνουμε πράξεις ανάμεσα σε ώρες τις εκφράζουμε με 24ωρο τρόπο. Οι ώρες και οι ημερομηνίες είναι συμμιγείς αριθμοί. Π. χ. 9:25 = 9 ώρες και 25 λεπτά 28 Οκτωβρίου 1940 = 1940 έτη 10 μήνες 28 ημέρες Τα Όργανα Μέτρησης Του Χρόνου Στην προσπάθεια, ο άνθρωπος να ρυθμίσει και να οργανώσει τη ζωή του, χρησιμοποίησε την έννοια του χρόνου και εφηύρε τα πρώτα μέσα μέτρησης και προσδιορισμού του, παρατηρώντας τις μεταβολές των φαινομένων γύρω του. Ο υπολογισμός του χρόνου δεν γίνεται μόνο από το θεωρητικό ενδιαφέρον και για επιστημονικούς

3 σκοπούς. Είναι απαραίτητος για τον έλεγχο της καθημερινής δραστηριότητάς του και για να υπάρχει κοινωνική ζωή. Η μελέτη της περιοδικότητας των ουράνιων αλλά και των γήινων φαινομένων, όπως οι εποχές και οι εκλείψεις, μέσω λεπτομερών και μακροχρόνιων καταγραφών, γέννησε την έννοια του Ημερολογίου. Οι αρχαίοι Έλληνες αστρονόμοι μέτρησαν τον χρόνο για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας τον γνώμονα και την κλεψύδρα. Ο γνώμονας τους ήταν γνωστός από τους Χαλδαίους αστρονόμους και έτσι κατασκεύασαν τελειοποιημένους γνώμονες με τη βοήθεια των μαθηματικών τους γνώσεων. Γνώμονας Ο γνώμονας ήταν ένας κατακόρυφος στύλος μεγάλου ύψους που μετρούσε τον χρόνο κατά τη διάρκεια των ηλιόλουστων ημερών. Η κίνηση της σκιάς του γνώμονα έδινε πληροφορίες για τη χρονική διάρκεια της μέρας καθώς και για τον υπολογισμό των ωρών της. Η κίνηση της σκιάς ήταν ουσιαστικά η φαινόμενη κίνηση του Ηλίου στην Ουράνια σφαίρα και ο χρόνος προσδιοριζόταν μέσω των ουρανογραφικών συντεταγμένων του Ηλίου, δηλαδή το αζιμούθιο και το ύψος του. Πρώτος εισήγαγε τον γνώμονα στην αρχαία Ελλάδα ο Αναξίμανδρος ο Μιλήσιος ( π.χ) και τον εγκατέστησε στη Σπάρτη. Εξέλιξη του γνώμονα αποτέλεσαν τα ηλιακά ρολόγια. Μετρούσαν τον αληθινό ηλιακό χρόνο και διακρινόταν σε οριζόντια, κατακόρυφα και ισημερινά ανάλογα με την κατεύθυνση του γνώμονα, την μορφή των χαραγών και την κλίση της ωρολογόπλακας. Ο γνώμονας έδειχνε την ημερήσια ώρα αρκετά ικανοποιητικά και το σφάλμα της μέτρησης

4 προερχόταν λόγω της παρασκιάς του τμήματος της κορυφής του οργάνου. Κλεψύδρα Η κλεψύδρα χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση του χρόνου κατά τη διάρκεια των μη ηλιόλουστων ημερών και κατά τη διάρκεια της νύκτας. Η αρχή λειτουργίας του οργάνου στηριζόταν στη συνεχή ροή ύδατος από ένα δοχείο υψηλότερης στάθμης σε ένα άλλο δοχείο χαμηλότερης στάθμης. Η σπουδαιότητα του οργάνου στη μέτρηση του χρόνου έγκειται στο ότι η λειτουργία της ήταν ανεξάρτητη της κίνησης των ουρανίων σωμάτων και έτσι ο χρόνος μπορούσε να προσδιοριστεί με σημαντική ακρίβεια, της τάξης ακόμα και κάποιων δευτερολέπτων. Η κλεψύδρα χρησιμοποιήθηκε ευρέως στα αρχαία αθηναϊκά δικαστήρια (6ος π.χ. αιώνας) για τη μέτρηση της χρονικής διάρκειας της δίκης.

5 Κατά το μεσαίωνα, η κλεψύδρα είχε εξαπλωθεί σε όλη την Ευρώπη και κατασκευαστικά είχε εξελιχθεί σε ένα πολύπλοκο μηχανικό όργανο. Στα πιο βόρεια γεωγραφικά πλάτη το κρύο προκαλούσε πάγωμα του νερού και οι κλεψύδρες σε πολλές περιπτώσεις δυσλειτουργούσαν. Μάλλον γι' αυτό αντικαταστήθηκαν από τα αμμόμετρα. Η εναλλαγή της ημέρας και της νύχτας ήταν η πρώτη φυσική υποδιαίρεση που ανακάλυψε ο άνθρωπος και χρησιμοποίησε σαν μονάδα χρόνου. Η ανάπτυξη των γεωργικών καλλιεργειών οδήγησε και αυτή στη διαπίστωση της εναλλαγής των Εποχών. Αργότερα, με την παρακολούθηση των σεληνιακών φάσεων, ο άνθρωπος ανακάλυψε μία άλλη

6 φυσική χρονική μονάδα, το μήνα. Στην πορεία δημιουργήθηκαν και τεχνητές μονάδες, όπως είναι η εβδομάδα, οι ώρες, τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα. Στις αγροτικές κοινωνίες δεν ήταν απαραίτητο να μετριέται ο χρόνος με τα πιο μικρά διαστήματα, όπως είναι τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα. Γίνεται απαραίτητο όταν οι ρυθμοί της ζωής επιταχύνονται. Με τη βιομηχανική επανάσταση και με τις νέες μορφές εργασίας οι απαιτήσεις για τη μέτρηση του χρόνου έγιναν μεγαλύτερες. Ακόμα, υπήρχε η ανάγκη για το συντονισμό του χρόνου ανάμεσα στους διαφορετικούς τόπους με εμπορικές σχέσεις, οι οποίοι είχαν ο καθένας το δικό του τρόπο μέτρησης. Κοινό σημείο αναφοράς για τη ρύθμιση των ρολογιών σε όλους τους τόπους υπήρξε στα τέλη του 19ου αιώνα με το χρόνο του Greenwich. Ρολόγια Η βαθιά τομή έγινε όταν οι άνθρωποι σταμάτησαν να σκέφτονται τη μέτρηση του χρόνου με βάση τη ροή και στράφηκαν σε συστήματα με περιοδική ή επαναλαμβανόμενη κίνηση. Αυτό που θα χρειαζόταν για τη μέτρηση του χρόνου, ήταν η μέτρηση του αριθμού των ταλαντώσεων ή των κύκλων. Τα πρώτα μηχανικά ρολόγια με οδοντωτούς τροχούς και βαρίδια κατασκευάστηκαν πολύ αργότερα και χρησιμοποιήθηκαν κυρίως σε καθολικά μοναστήρια. Το 14 ο αιώνα άρχισαν να τοποθετούνται δημόσια ρολόγια σε πλατείες και σε καμπαναριά στις μεγάλες ευρωπαϊκές πόλεις. Φυσικά, τα ρολόγια με εκκρεμές και τα πρώτα μηχανικά δεν ήταν αρκετά αξιόπιστα. Είχαν μεγάλη απόκλιση, ενώ οι δείκτες των λεπτών, των δευτερολέπτων προστέθηκαν πολύ αργότερα. Τα ελατήρια επινοήθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν πιο μετά. Φυσικά, με την τότε τεχνολογία τους, δεν μπορούσαν να ικανοποιούν τις σημερινές υψηλές απαιτήσεις

7 για μετρήσεις ακριβείας του χρόνου. Αλλά οι πιο προηγμένες μέθοδοι χρονομέτρησης (όπως με τα ηλεκτρονικά και τα ατομικά ρολόγια) στηρίζονται ακόμα και σήμερα στη μέτρηση κάποιων ταλαντώσεων. Πρώτος ο Ολλανδός Χούιχενς (Christian Huygens ) επινόησε μια επιτυχημένη μέθοδο, που χρησιμοποιούσε ένα ταλαντούμενο εκκρεμές για να κινεί τους δείκτες ενός ρολογιού με υψηλή ακρίβεια για την εποχή εκείνη. Ο Γαλιλαίος είχε μελετήσει τις ιδιότητες του αιωρούμενου εκκρεμούς αλλά δεν πρόλαβε να κατασκευάσει ένα αξιόπιστο ρολόι.

8 Αστρολάβος Ο αστρολάβος είναι αρχαίο αστρονομικό όργανο που χρησιμοποιούνταν για να παρατηρηθούν τα αστέρια και να προσδιοριστεί το ύψος τους επάνω στον ορίζοντα. Σύμφωνα με όσα αναφέρουν οι αρχαίοι, ο αστρολάβος εφευρέθηκε τον 2ο π.x. αι. από τον Ίππαρχο. Σύμφωνα με τον Πτολεμαίο ο αστρολάβος ήταν ένα είδος γεωγραφικού χάρτη. Στον Μεσαίωνα ο αστρολάβος ήταν το κύριο όργανο ναυσιπλοΐας, αργότερα όμως αντικαταστάθηκε από τον εξάντα. Ο ναυτικός αστρολάβος και ο παραπλήσιος τεταρτοκυκλικός κατασκευάστηκαν για αποκλειστική χρήση επάνω στα πλοία και μεθόδευαν την εύρεση του γεωγραφικού πλάτους στην ανοικτή θάλασσα με αστρονομικό τρόπο. Ο αρχαιότερος και βασικός τύπος καλείται επιπεδοσφαιρικός αστρολάβος. Ανακαλύφθηκε, πιθανότατα, από τους Έλληνες ή Αλεξανδρινούς γύρω στο 100 π.χ. ή και ακόμη παλαιοτέρα και εξελίχθηκε αργότερα από τους Άραβες. Στην αρχαία μορφή του ο αστρολάβος αποτελούνταν από ένα ξύλινο δίσκο που ήταν κρεμασμένος από έναν κρίκο. Στην άκρη του δίσκου ήταν χαραγμένες οι υποδιαιρέσεις του κύκλου. Ακόμη, υπήρχε ένα σκόπευτρο το οποίο περιστρέφονταν πάνω σε ένα κεντρικό άξονα με το οποίο μπορούσε κάποιος να σκοπεύσει τον ήλιο και τα αστέρια. Με το πέρασμα του χρόνου οι αστρολάβοι εξελίχθηκαν. Έγιναν μεταλλικοί και με αυτούς με αυτούς μπορούσες να προσδιορίσεις ακόμη και την ώρα. Πριν μπουν σε χρήση τα αστρονομικά ημερολόγια και οι πίνακες, ο αστρολάβος χρησιμοποιούταν, για να ανευρίσκεται η ώρα της ημέρας, ώρα της ανατολής και δύσεως του ήλιου και των άστρων κ.ο.κ. Για ανθρώπους, που ήταν εξαρτημένοι από

9 τον ήλιο, τα άστρα και την αστρολογία περισσότερο από ό,τι εμείς, ο αστρολάβος ήταν ένα ανεκτίμητο όπλο. Ο αστρολάβος πέρασε σε αχρηστία, όταν οι αστρονομικοί υπολογισμοί έγιναν περισσότερο ακριβείς και εφευρέθηκαν τα μηχανικά ωρολόγια, τα οποία είναι περισσότερο ακριβή. Παρόλα, όμως, αυτά η χρήση του συνεχιζόταν στις αραβικές χώρες μέχρι και το 19ο αιώνα. Χρησιμοποιήθηκε, επίσης, πολύ στη Δυτική Ευρώπη το 14ο αιώνα και αργότερα, όταν πέρασε σε αχρηστία το 17ο αιώνα, ήταν ένα διακοσμητικό αντικείμενο της εποχής. Εξάντας Ο Εξάντας ή Παλίστρα, αποτελεί είδος γωνιομετρικού οργάνου με το οποίο μετράμε στη θάλασσα τα ύψη των ουρανίων σωμάτων καθώς και τις κατακόρυφες και οριζόντιες γωνίες γήινων αντικειμένων. Ο εξάντας είναι όργανο που οι ναυτικοί το χρησιμοποιούσαν για να μετρήσουν τα ύψη των ουράνιων σωμάτων από αεροσκάφη, διαστημόπλοια ή καταστρώματα πλοίων, παρά τη μη σταθερότητα του παρατηρητή. Οι κυριότεροι τύποι εξάντων είναι ο ναυτικός εξάντας και ο εξάντας φυσαλίδας, ο οποίος χρησιμοποιούνταν μόνο σε αεροσκάφη. Ο ναυτικός εξάντας αντικατέστησε τον αστρολάβο και έγινε το κύριο όργανο ναυσιπλοΐας. Με τη βοήθεια του ναυτικού εξάντα προσδιορίζονταν η γωνία ανάμεσα στον υποτιθέμενο

10 ορατό ορίζοντα και σ' ένα ουράνιο σώμα, που συνήθως ήταν ο ήλιος. Πρισματική Διόπτρα Χρησιμοποιείται για την μέτρηση διοπτεύσεων γήινων αντικειμένων και του Αζιμούθιου των ουρανίων σωμάτων Οκτάντας Πρόγονος του Εξάντα. Χρησιμεύει για τον προσδιορισμό της θέσης των αστέρων στον "ουράνιο θόλο". Μπορεί να μετρήσει γωνιακές αποστάσεις μέχρι 100 μοίρες. Έχει κατασκευαστεί στην Αγγλία στο τέλος του 19ου αιώνα.