Back

ⓘ Čas



Čas
                                     

ⓘ Čas

Čas je jednou ze základních fyzikálních veličin soustavy SI, která se měří v sekundách pomocí hodin. Čas označuje dobu, která uplyne mezi dvěma okamžiky. V jiném chápání je čas pojímán jako čtvrtý rozměr 3D prostoru, v teorii relativity součást časoprostoru.

Pojem "čas" muže také označovat časový údaj, určitý okamžik na časové ose, která má počátek ve zvoleném nulovém referenčním bodě. Událost trvající dobu t začala v čase t 1 a skončila v čase t 2 = t 1 + t, kde hodnoty t 1 a t 2 označují dobu, která v okamžiku začátku a konce události uplynula od referenčního okamžiku t 0 = 0 s. V běžné praxi například čas "jedna hodina" muže označovat nejen dobu trvání události, ale také okamžik, kdy hodinová ručička ukazuje "1", tedy 1 h po pulnoci nebo 1 h po poledni – podle toho, co je tím referenčním okamžikem.

Pro lidský život má zásadní význam střídání dne a noci vlivem rotace Země. Proto se základem časového systému stal sluneční čas, který lze měřit slunečními hodinami. Z něj byly odvozeny jednotky času a z praktických duvodu jsou mu přizpusobovány časové systémy jako je koordinovaný světový čas a časová pásma. Delší období měsíc a rok vycházejí z dalších astronomických cyklu, dle typu kalendáře z doby oběhu Země kolem Slunce a Měsíce kolem Země.

                                     

1. Definice

Čas se dá také definovat jako neprostorové lineární kontinuum, v němž se události stávají ve zjevně nevratném pořadí. Jako takový je podstatnou složkou struktury vesmíru. Je velmi obtížné, až nemožné, si čas nějak představit. Pokusy o pochopení času byly po dlouhou dobu především doménou filosofu, později i přírodovědcu, více v článku čas filosofie. Na povahu a smysl času existuje množství silně odlišných náhledu, a je proto obtížné nabídnout jeho nekontroverzní a jasnou definici. Duležitým pojmem je tzv. šipka času, která určuje smysl směr plynutí času a odpovídá směru rozpínání vesmíru. Čas se od starověku také měří, nejčastěji počítáním pravidelně se opakujících pohybu, například Slunce nebo kyvadla. Základní myšlenku tohoto měření využil Aristotelés k definici:

                                     

2. Měření času a doby

Stejně jako všechna jiná měření je stanovování času založeno na srovnávání s jednotkou, v případě času s dobou opakovaného děje. Podmínkou měření je stanovení částí, jednotek jevu, rozdělení času na vhodné stupně, puvodně nutně podle přírodních jevu.

O měření času a doby se lidé pokoušejí již tisíciletí počítáním pravidelných pohybu, a to tradičně na více úrovních, zejména pak:

  • pro kratší intervaly – počítáním rychlejších pravidelných jevu na jevech menšího měřítka na hodinách – slunečních, objemových vodních, přesýpacích a kyvadlových. Tyto kratší jevy a jejich měření, tedy čas v užším významu, nemají zvláštní název.
  • pro delší intervaly – ode dne datování. Systém uspořádání těchto jevu se nazývá kalendář a jevy a jednotky bývají nazývány jako kalendářní.

Obě tyto úrovně předvádí např. pražský staroměstský orloj s horním ciferníkem hodinovým a dolním kalendářovým, kde se delší jednotky času odvozují rovněž z pohybu kyvadla a ne z astronomických jevu.

K určování doby mohou být použity kromě ​hodin i ruzné nepřímé metody vhodné s ohledem na charakteristický děj, jehož dobu je potřeba určit, což umožňuje překonat i samotné schopnosti aktuálně nejpřesnějších hodin. Detekcemi interakcí fotonu s frekvencí v rentgenové části spektra, prolétajícího molekulou vodíku, s elektrony jejího obalu tak byl v r. 2020 určen vubec nejkratší kdy naměřený časový úsek v historii, 247 zeptosekund, tj. 247 × 10 −21 sekundy.

Měřením času a doby se zabývají hlavně vědci jeden z hlavních úkolu fyziky a astronomie a technici.

                                     

3. Datování a kalendář

Základ dělení času vznikl sledováním ročních období a roku, vývoje měsíce, dnu a částí dnu, ráno, dopoledne, poledne, odpoledne, západ slunce stmívání, soumrak, večer) sledováním astronomických jevu, zejména zdánlivého oběhu slunce a změny tvaru osvětlené viditelné části Měsíce. Už z doby kamenné neolitu jsou známy stavby, které sloužily ke stanovení slunovratu a rovnodennosti např. Stonehenge. O pokročilejších zpusobech kalendářního měření patrně svědčí nedávno nalezený disk z Nebry. Také zdánlivý roční pohyb některých hvězd např. Siria se užíval ke stanovení správného okamžiku pro polní práce.

Jednotky doby kvantifikují trvání děju a intervalu mezi událostmi proto vycházely z děju vyvolaných pravidelnými pohyby. Nejvýznamnějším takovým dějem je jistě stmívání a svítání, střídání světlého dne a noci a roční střídání částí roku. Dlouho sloužily jako standardy pohyb Slunce po obloze, fáze Měsíce a kmit kyvadla. Z nich se vyvinuly a postupně ustálily jednotky nakonec nyní již bez přímé vazby na astronomické jevy a naopak se občas upravují tak, aby se zmenšil rozdíl od astronomických jevu.



                                     

4. Hodiny

První mechanické hodiny se podle nejistých zpráv objevily snad ve 12. století, spolehlivé zprávy jsou však až z přelomu 13. a 14. století z anglických a francouzských klášteru. Mechanické hodiny se skládají ze tří částí: 1) oscilátoru, 2) zdroje energie a 3) počítacího a indikačního zařízení. První hodiny užívaly jako oscilátor poměrně nepřesný lihýř, jako zdroj energie závaží a měly i bicí zařízení. Od 14. století se vyráběly přenosné a kapesní hodiny s pružinou, byly však málo přesné. Při pokusech s volným pádem měřil snad Galileo Galilei dobu počítáním srdečního tepu a krátce před smrtí zkonstruoval velmi dumyslné hodiny s využitím kyvadla jako oscilátoru prvku určujícího rychlost chodu hodin.

Kyvadlové hodiny však poprvé realizoval až roku 1657 holandský fyzik Christiaan Huygens, který také o něco později vybavil lihýř pružinou, čímž vznikl nepokoj, přesnější oscilátor, který se hodil i do přenosných a velmi malých hodinek. Přesnost mechanických hodin se dále zvyšovala a v 18. století se podařilo změřit nerovnoměrnosti v pohybu Země. Tím byl zdánlivý pohyb Slunce jako časový normál nahrazen mechanickými oscilátory a hodinami.

Ve 20. století se začaly používat i jiné pohony a oscilátory. Nejrozšířenější jsou dnes hodiny s elektrickým pohonem a piezoelektrickým oscilátorem, např. křemenným quartz crystal. Ten má vysokou přesnost, nízké výrobní náklady a snadno se propojuje s elektronickými obvody. Pro nejpřesnější měření času doby trvání i jako standard pro sekundu se užívají atomové hodiny, využívajících frekvence mikrovlnného záření při stavovém přechodu v atomu cesia. Nejpřesnější světový čas se určuje statistickým pruměrem několika set césiových hodin po celém světě.

Nepřesnost lépe nerovnoměrnost čili variace chodu hodin, která činila u prvních lihýřových hodin asi 100 s/den 0.1%, se u nejlepších kyvadlových hodin snížila na sekundu za rok, u křemenných hodin na sekundu za tisíc let a u césiových hodin na sekundu za 158 milionu let 2×10 −16.

Jako ještě slibnější se jeví nové typy tzv. optických atomových hodin, tedy hodin založených na kvantových přechodech s energiemi odpovídajícími frekvencím spektrálního pásma viditelného či ultrafialového záření, u kterých proběhne za 1 sekundu o zhruba 4 až 6 řádu více oscilací a potenciálně tak umožňují řádově vyšší přesnosti než nejpřesnější hodiny cesiové. Mohou to být optické atomové hodiny založené na přechodu v iontu ytterbia 171 Yb +, stroncia 88 Sr +, vápníku 40 Ca +, rtuti 199 Hg + či hliníku 27 Al +.

Jinou slibnou metodou je využití přechodu v neutrálních atomech v optické mřížce, tedy zachycených v potenciálu stojaté elektromagnetické vlny ze dvou protichudných laserových paprsku. Limitující fundamentální neodstranitelná kvantová nepřesnost tak muže být zredukována zpruměrováním a zvýšena tak stabilita a přesnost. Mohou to být hodiny využívající přechodu v atomech stroncia 87 Sr, ytterbia 171 Yb či rtuti 199 Hg. Rekordní relativní přesnost hodin tohoto typu, dosažená v r. 2018, je 2.5×10 −19, tedy 1 sekunda za cca 120 miliard let.

Od r. 2011 je znám princip tzv. jaderných hodin, založených na přechodu mezi energetickými stavy jádra iontu thoria, který by umožňoval dosažení nepřesnosti pouhé 1 s za 200 miliard let 1.6×10 −19.

Během staletí od vynálezu hodin se tedy přesnost zlepšila o 16 desetinných řádu a nadále se zlepšuje. Měření doby a kmitočtu patří dnes k nejpřesnějším měřením vubec.

                                     

5. Čas a doba jako veličiny

Čas je společné označení pro několik fyzikálních pojmu - objektu a veličin, zejména pro:

  • doba trvání pro spojité časové stupnice: rozsah časového intervalu, tedy části časové osy mezi dvěma okamžiky. Je to veličina extenzivní. V prostoru odpovídá vzdálenosti.
  • okamžik: bod na časové ose. V tomto smyslu "čas daného okamžiku" je veličinou protenzivní, jejíž okamžitá hodnota datum, časový údaj - viz níže se stanovuje jako doba trvání viz níže od dohodnutého počátečního okamžiku k tomuto okamžiku. V prostoru odpovídá poloze;
  • datum, časový údaj: značka přiřazená okamžiku pomocí uvedené časové stupnice; v prostoru odpovídá souřadnicím polohy v daném souřadném systému;

Čas, doba jsou základní veličinou všech běžně používaných soustav veličin, tedy i soustavy SI. V klasické fyzice je čas absolutní, tedy doba je invariantní při Galileově transformaci a jde o skalár. V relativitě je čas relativní a je třeba odlišit vlastní čas vlastní doba je invariantem Lorentzovy tranfsormace a lokální, souřadnicový čas transformuje se jako 4. složka čtyřvektoru.

Doporučená značka veličiny doby: t angl. time, lat. tempus

Běžně se ve fyzikální literatuře takto značí i čas daného okamžiku zpravidla s identifikačním indexem, pak se pro označení doby trvání používá značka Δ t nebo zápis pomocí rozdílu tedy např. t − t 0.

Doporučený zápis data a časového údaje pro vědecké a technické účely je např. 2014-08-14T09:25:10.33 pro 14. srpen 2014, v 9 h, 25 min a 10.33 sekundy

V běžných písemnostech se v ČR za správný považuje i vzestupný zápis pouhého data 14. 8. 2014 nebo 14.08.2014 a zápis časového údaje zaokrouhleného na minuty s rozdělující tečkou a bez nuly u jednomístných hodin 9.25, přípustný je i zápis s dvojtečkou 9:25 či 09:25, zpusob zápisu by však měl být v rámci dokumentu jednotný.

                                     

5.1. Čas a doba jako veličiny Jednotky času

Základní jednotkou času doby je v soustavě SI sekunda mezinárodní značka s, která je definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. Tato definice předpokládá cesiový atom v klidu při teplotě absolutní nuly. Jedná se tedy o vlastní čas.

V běžném hovorovém jazyce se pro označení této jednotky používá výraz vteřina. Ve fyzice a technických oborech to však není vhodné kvuli nejednoznačnosti a neexistenci standardizované značky; nedoporučuje to ani odborná norma.

Mezinárodní výbor pro míry a váhy CIPM dovoluje používat v SI souběžně se základní jednotkou sekunda a jejími dekadickými násobky a díly, s názvy odvozenými standardními předponami zejména milisekundou značka ms, mikrosekundou µs, nanosekundou ns a pikosekundou ps) také následující jednotky:

  • hodina, značka h, 1 h = 60 min = 3600 s
  • den, značka d, 1 d = 24 h = 86 400 s.
  • minuta, značka min, 1 min = 60 s

Větší mimosoustavové jednotky než den se používají např. v kalendáři. Nejsou však již definovány jednoznačně:

  • kalendářní den, vzhledem k přechodu na letní čas se jeho velikost muže lišit o ± 1 hodinu, vzhledem ke korekci koordinovaného světového času UTC na reálnou rotaci Země o ± 1 přestupnou sekundu
  • měsíc je 28 až 31 kalendářních dní,
  • týden je 7 kalendářních dní
  • kalendářní rok značka a nebo též r nebo y, yr z anglického year je 365 dní 366 dní, je-li rok přestupný.

Jednotky den a rok jsou odvozeny z astronomických časových charakteristik otáčení Země kolem své osy a jejího oběhu kolem Slunce, astronomové proto od kalendářního dne a roku dusledně rozlišují přesně definované pojmy pravý sluneční den, střední sluneční den, hvězdný den, tropický rok a siderický rok.

I některé přírodní vědy, zabývající se dlouhými časovými obdobími, však potřebují větší jednotky, ale exaktně definované. Používají proto jednotku definovanou jako přesný násobek sekundy:

  • střední juliánský rok, značka a j nebo též pouze a, 1 a j = 365.25 dne = 31 557 600 s v astronomii a astrofyzice - dle IAU
  • 1 a = 31 556 926 s, definice doporučovaná mezinárodní normou ISO 80000-3:2006 i její českou mutací ČSN ISO 80000-3:2007; nebo
  • 1 a = 31 556 925.445 s trvání tropického roku v r. 2000, definice společně doporučovaná Mezinárodní unií pro čistou a užitou chemii IUPAC a Mezinárodní unií geologických věd pro užívání v chemii a geologii; nebo
  • 1 a = 31 600 000 s, zaokrouhlená hodnota tradičně používaná zpravidla v geologii, též v jaderné fyzice pro pomalu se rozpadající atomy.
  • rok annus, často i ve tvaru annum, značka a, v ruzných verzích
a z jejich násobku nejčastěji
  • 1 Ga = 10 9 a.
  • 1 Ma = 10 6 a

Naopak mimosoustavovou jednotkou menší než sekunda je

  • Planckuv čas jakožto jednotka ve smyslu doby trvání, i když se "doba" v názvu neužívá; v kosmologii používaný i pro čas okamžiku po velkém třesku, obvykle značený t P, a jeho obdoby v jiných soustavách přirozených jednotek. Takto stanovené jednotky závisejí na znalosti hodnot univerzálních fyzikálních konstant a jejich velikost je stanovena experimentálně. Planckuv čas se užívá v teoretické fyzice a kosmologii, pro malou přesnost není však v metrologii použitelný. Podle současné adjustace konstant je hodnota této jednotky
t P = 5.391 24760×10 −44 s.

Mezinárodní úřad pro míry a váhy BIMP uvádí jako přirozené jednotky času mnohem přesněji stanovené a proto pro metrologické účely vhodnější konstanty:

  • "přirozená jednotka času" ℏ m e c 2 {\displaystyle {\tfrac {\hbar }{m_{\mathrm {e} }c^{2}}}} s aktuální hodnotou 1.288 088 668 1939×10 −21 s
  • "atomová jednotka času" ℏ α 2 m e c 2 {\displaystyle {\tfrac {\hbar }{\alpha ^{2}m_{\mathrm {e} }c^{2}}}} s aktuální hodnotou 2.418 884 326 585747×10 −17 s jednotka času Hartreeovy "Bohrovy" soustavy atomových jednotek).

Swatch beat česky překládaná jako takt, případně zavináč, 1 beat = 1/1000 dne je příklad mimosoustavové jednotky používané konkrétním výrobcem hodinek pro udávání tzv. internetového času, nikoli pro dobu trvání děje.



                                     

5.2. Čas a doba jako veličiny Příbuzné veličiny

Fyzikální charakter doby má několik dalších fyzikálních veličin. Nejpoužívanější jsou:

  • perioda, doporučená značka T, udávající nejkratší časový interval opakování periodického děje,
  • poločas přeměny, doporučená značka T ½, a
  • střední doba života, doporučená značka τ, obě používané v jaderné fyzice jako charakteristiky nestabilních atomu a částic.
                                     

5.3. Čas a doba jako veličiny Zápis času

Zápis času stanovují české i mezinárodní normy. Hodiny a minuty se standardně "extended form" oddělují dvojtečkou např. 12:35 - většinou ve vědeckých a technických oborech jako jsou například počítače, protože v jiných státech, kde se jako desetinná značka používá tečka, by mohlo dojít k nejednoznačnostem. Pouze pravidla českého pravopisu ale i slovenského uvádějí v jistých případech jako oddělovač tečku např. 12.35, to se však používá spíše v literatuře a typografii.

V mezinárodním zápisu času i s datem v kompletním, rozšířeném formátu se dle normy ISO rok, měsíc a den v tomto pořadí navzájem oddělují spojovníkem, od hodiny písmenem T, např. 1982-02-28T12:00:00 v poledne 28. února 1982 v základním formátu se spojovníky a dvojtečky vynechávají.

                                     

6. Geologický čas

Velmi obtížným konceptem pro lidskou představivost je geologický čas také "hluboký čas", angl. deep time, který zahrnuje řádově stovky tisíc až jednotky miliard let. Právě v těchto časových jednotkách zkoumají vývoj planety Země a života na ní geologové a paleontologové. Tento čas si mužeme přiblížit pouze vhodnými matematickými modely a přirovnáními.

                                     

7. Literatura

  • M. Brennan, Kameny času. Praha 1997
  • S. Michal, Hodiny. Praha 1980
  • J. Sokol, Čas a rytmus. 2. vyd. Praha 2004
  • M. Hajn, Základy jemné mechaniky a hodinářství. Praha 1953
  • S. Hawking, Stručná historie času. Praha
  • N. Máčová, Čas. 1. vyd. Nová forma 2012
                                     

8. Externí odkazy

  • Encyklopedické heslo Čas v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích
  • Téma čas ve Wikicitátech
  • německy Aktuální středoevropský čas atomové hodiny
  • Slovníkové heslo čas ve Wikislovníku
  • Obrázky, zvuky či videa k tématu čas na Wikimedia Commons
  • česky Vše o času
  • česky Aktuální středoevropský čas
                                     

8.1. Externí odkazy O měření času

  • anglicky Ruzné systémy měření času
  • anglicky Přestupná sekunda
  • anglicky Jednotky mimo SI
                                     

8.2. Externí odkazy Přesný čas a časové zóny

  • anglicky Official US time
  • anglicky The World Clock - Time Zones
  • anglicky UTC/TAI Timeserver
  • anglicky Time Zones with UTC Offset and Abbreviation
  • anglicky GMT and all other timezones…
  • anglicky Interactive Map of World Time
  • anglicky TimeTicker and the time tickers…
                                     

8.3. Externí odkazy Fyzika

  • anglicky Theories With Problems: What Is Time?
  • anglicky A walk through Time
  • anglicky Time as a universal consequence of quanta
  • anglicky Time and classical and quantum mechanics: Indeterminacy vs. discontinuity
  • anglicky Time Travel and Multi-Dimensionality
  • anglicky Sean Carroll on the arrow of time Part 1, The origin of the universe and the arrow of time, Sean Carroll, video z přednášky, CHAST 2009, Templeton, Faculty of science, University of Sydney, listopad 2009, TED.com
  • anglicky Exploring the Nature of Time
                                     

8.4. Externí odkazy Chronologické společnosti na internetu

  • francouzsky Stránka Association Francaise des Amateurs d´Horlogerie Ancienne F
  • anglicky francouzsky německy Stránka Chronometrophilia CH
  • anglicky Stránka Antiquarian Horological Society GB
  • německy Stránka Deutsche Gesellschaft für Chronometrie D
                                               

TCG

TCG muže být: sběratelská karetní hra anglicky trading card game neboli TCG – druh karetní hry geocentrický souřadnicový čas francouzsky Temps-coordonnée géocentrique neboli TCG – jedna z možných časových stupnic porovnávaných souřadnicovým časem

Free and no ads
no need to download or install

Pino - logical board game which is based on tactics and strategy. In general this is a remix of chess, checkers and corners. The game develops imagination, concentration, teaches how to solve tasks, plan their own actions and of course to think logically. It does not matter how much pieces you have, the main thing is how they are placement!

online intellectual game →