Рассмотрим вопрос об измерении длины стержня в покоящейся и движущейся системах отсчета. Если стержень неподвижен относительно наблюдателя, то измерить длину стержня можно простым совмещением масштаба с началом и концом стержня. Измеренную таким образом длину называют собственной длиной стержня и обозначают. Это и есть та длина, которую мы получаем при обычных измерениях какого-либо линейного размера тела на опыте.

Теперь представим себе, что наблюдатель неподвижен и находится в инерциальной системе S, а стержень, параллельный оси X этой системы, движется вдоль оси X со скоростью v. Как такой наблюдатель может измерить длину движущегося стержня l?

Обычный способ измерения длины здесь, очевидно, уже непригоден. Можно поступить так: покоящийся наблюдатель в какой-то момент времени по часам в своей системе отсчета S отмечает положения начала и конца стержня х1 и х2 (рис. 36.3), а затем измеряет расстояние между этими отметками l, которое и является длиной движущегося стержня в неподвижной системе отсчета.

Согласно теории относительности:

l = l 0 √(1 – v 2 /c 2). (36.1)

Таким образом, результаты измерения длины стержня Относительны и зависят от скорости его движения v относительно системы отсчета; длина всегда получается меньше собственной длины l 0 (множитель √(1 - v 2 /c 2) меньше едини цы), и чем больше скорость движения стержня относительно какой-либо системы отсчета, тем меньше его длина, измеренная в этой системё.

Однако если стержень повернуть на 90°, т. е. расположить перпендикулярно к оси X и к направлению движения, то длина стержня не изменится по сравнению с l 0 . Таким образом, при измерении размеров движущегося тела оказываются сокращенными размеры тела вдоль направления его движения.

Отметим еще, что этот эффект относителен. Так, если одна метровая линейка неподвижна в инерциальной системе S, а другая - в системе S’ и эти инерциальные системы движутся относительно друг друга со скоростью v, то для каждого из ‘двух наблюдателей, один из которых связан с системой S, а другой - с S’, укороченной будет казаться линейка, движущаяся относительно него.

Рассмотрим теперь вопрос об относительности промежутков времени. Мы уже убедились, что одинаковые идеальные часы в двух инерциальных системах отсчета, движущихся относительно друг друга, идут несинхронно.

Пусть один наблюдатель находится в движущемся вагоне и имеет часы, неподвижные относительно вагона. Связанную с вагоном систему отсчета будем называть S’. Другой наблюдатель и его часы пусть неподвижны относительно Земли, а поезд движется со скоростью v. Систему отсчета, связанную с Землей, будем называть S.

Предположим теперь, что в момент времени t` 1 (рис. 36.4, а) в вагоне зажглась лампочка (произошло определенное событие), а в момент времени t` 2 (рис. 36.4, б) лампочка погасла (произошло новое событие). Для наблюдателя в вагоне эти два события произошли в одной точке пространства (вагона), но в разные моменты времени t` 1 и t` 2 .

Интервал времени между двумя событиями для системы отсчета, в которой оба события произошли в одной точке пространства, называется интервалом собственного времени Т 0 . Таким образом, для наблюдателя в вагоне t` 2 - t` 1 =T 0 . Для наблюдателя на Земле оба эти события произошли в разных точках пространства и в разные моменты времени t 1 и t 2 по его часам. Действительно, лампочка зажглась в одном месте пространства, а погасла - в другом, так как пока она горела, вагон проехал некоторое расстояние относительно Земли. Для наблюдателя на Земле интервал времени между этими событиями будет t 2 -t 1 = T. В теории относительности доказывается, что

Т = T 0 /√(1 – v 2 /c 2). (36.2)

Из (36.2) видно, что Т 0 <Т, т. е. интервал собственного времени меньше. Таким образом, по измерениям, произведенным наблюдателями в разных системах, медленнее идут часы в той инерциальной системе, для которой события происходят в одной точке пространства.

Если наблюдатель находится на станции и следит за событиями, происходящими в движущемся вагоне, то, по его мнению, часы в вагоне идут медленнее его собственных, т. е. между двумя событиями в вагоне по его часам проходит больше времени, чем по часам в вагоне. Если же наблюдатель находится в движущемся вагоне и следит за событиями, происходящими на станции, то, по его мнению, часы на станции идут медленнее часов в вагоне, т. е. промежуток времени между двумя событиями на станции по его часам больше, чем по часам на станции. С точки зрения каждого наблюдателя, движущиеся относительно него часы замедляют свой ритм по сравнению с его часами.

Здесь отчетливо виден относительный характер интервалов времени, так как каждый из этих наблюдателей считает, что по сравнению с его часами отстают часы другого наблюдателя.

Зависимость интервалов времени от выбранной системы отсчета была обнаружена на опыте. Приведем такой пример. Земная атмосфера подвергается непрерывному воздействию космических лучей, состоящих из потока частиц, движущихся с очень высокой скоростью. При столкновении этих частиц в верхних слоях атмосферы с атомами атмосферного азота или кислорода образуются π-мезоны. Они нестабильны и существуют очень короткое время (время жизни очень мало).

Можно получать π-мезоны и искусственными методами с помощью больших ускорителей. В лабораториях было определено среднее время жизни этих π-мезонов, т. е. средний промежуток времени между их возникновением и распадом. Скорость движения этих искусственных π-мезонов невелика, много меньше с. Поэтому можно считать, что найденное на опыте время жизни Т 0 является собственным временем жизни π-мезона. Оно оказалось очень коротким , порядка сотых долей микросекунды! T 0 =2*10 -8 с. Следовательно, если π-мезон будет лететь даже со скоростью, близкой к скорости света, то за это время он успеет пролететь не больше 6 м, так как l=сT 0 =3*10 8 м/с*2*10 -8 c=6 м.

Но π-мезоны были обнаружены у поверхности Земли, т. е. они проникают сквозь атмосферу и достигают поверхности Земли, пролетев расстояние порядка 30 км, не распадаясь. Объясняется это замедлением времени: каждый π-мезон как бы несет свои собственные часы, по которым и определяется его собственное время жизни Т 0 однако для наблюдателя на Земле время жизни Т π-мезона оказывается гораздо более длительным в соответствии 6 формулой (36.2), поскольку скорость π-мезона действительно близка к скорости света.

Этот факт можно представить иначе для π-мезона, движущегося со скоростью, близкой к о, земные длины оказываются сильно сжатыми в направлении относительного движения π-мезона и Земли в соответствии с формулой (36.1). Другими словами, если брать в расчет собственное время жизни π-мезона Т 0 , то и земные расстояния надо измерять в системе отсчета , связанной с этим π-мезоном.

Этот пример наглядно показывает, что само по себе понятие «измерение» не означает ничего абсолютного и числа, обозначающие расстояние или время, не имеют абсолютного значения и имеют смысл только в определенной системе отсчета.

Относительность длин и промежутков времени.

1. Ввести понятие Лоренцева сокращения?

2. Вывести формулу для Лоренцева сокращения?

3. Какие линейны е размеры называют собственными?

4. Что означает относительность линейных размеров тел?

5. Какое время называют собственным?

6. Вывести формулу для преобразования промежутков времени?

7. Что означает релятивистское замедление времени?

1. Из преобразований Лоренца следует, что линейный размер тела, движущегося относительно инерциальной системы отсчета, уменьшается в направлении движения. Это изменение продольного размера тела при его движении называют ЛОРЕНЦЕВЫМ СОКРАЩЕНИЕМ.

Пусть -длина стержня, покоящегося в системе отсчета К`.

O x 1 (t) x 2 (t)

Если стержень расположен вдоль оси O`X`, то , х 1 ` и x 2 ` - координаты концов стержня.

Поскольку стержень движется, нужно произвести одновременный отсчет коордтнат его концов х 1 ` и x 2 ` в некоторый момент времени t. Разность координат дает длину стержня в системе К.

Для сопоставления длин возьмем формулу преобразований Лоренца, которая свяжет координаты x,x` и время t системы.

7. Закономерность, рассмотренная ниже в пункте 6 свидетельствует о существовании релятивистского эффекта замедления хода времени в движущейся ИСО по сравнению с неподвижной. Часы, движущиеся со скоростью относительно данной ИСО, идут медленнее в раз, чем неподвижные; следовательно, в согласии с принципом относительности, все физические процессы в движущейся системе отсчета протекают медленнее, чем в неподвижной. Эффект замедления хода становится заметным только при очень больших скоростях движения , близких к скорости света в вакууме.

Формула (4.28) представляет собой не только формулу преобразования скорости при переходе от одной СО к другой, но, также и формулу сложения скоростей в релятивистской динамике. Причем, структура этой формулы такова, что даже в том случае, когда два тела движутся навстречу друг другу со скоростью, равной скорости света, все равно скорость их относительного движения будет равна не 2С, а просто С.

Это говорит о том, что формула релятивистского сложения скоростей согласуется со вторым постулатом теории относительности.

Заменив разности координат длинами стержня, а относительную скорость систем К и К`, равной ей скоростью стержня , с которой он движется в системе К, придем к формуле:

5. Время, измеряемое по часам, движущимся вместе с данным объектом называют СОБСТВЕННЫМ ВРЕМЕНЕМ.

6. Пусть в движущейся ИСО К` два рассматриваемых события 1 и 2 происходят в одной и той же неподвижной относительно K` точке А(х 2 `=х 1 `) в моменты времени t 1 и t 2 , так, что промежуток времени между этими событиями относительно неподвижной ИСО К.

Точка А движется с той же скоростью , что и система К`. Поэтому в К события 1 и 2 совершаются в разных точках пространства с координатами х 1 и х 2 = , где - промежуток времени между событиями 1 и 2 по часам в системе отсчета К. Из преобразований Лоренца следует, что:

Рассмотрим каким образом преобразуется скорость движения точки при переходе от одной ИСО к другой. Нештрихованной системе скорость может быть записана:

(4.22)

(4.25)

Подставим (4.27) в (4.25):

Археологи изучают далекое прошлое, исследуют возникновение, развитие и гибель древних культур. По различным находкам - орудиям труда, одежде, предметам домашнего обихода, вооружению - археологи узнают, как жили люди многие тысячи лет назад. Археологические находки позволяют также судить о связях между различными древними народами. Определение возраста археологических находок имеет при этом первостепенное значение для выяснения влияния одного народа на другой и решения ряда других важных археологических задач.

Как определяется возраст археологических находок?

Высокие курганы разбросаны по великой русской равнине. В них погребены воины в полном вооружении, каждый со своим боевым конем. Много.различных предметов положено в могильники этих людей, чтобы, согласно их верованиям, они и в загробной жизни ни в чем не нуждались. Эти курганы рассказывают нам об отдаленном прошлом нашей страны, о жизни и культуре сарматских племен, населявших несколько тысяч лет назад обширные пространства от Карпат на западе до Памира и Алтая на востоке.

Раскопки в Неаполе Скифском около Симферополя знакомят нас с более поздним историческим периодом. Здесь археологические находки свидетельствуют о существовании культуры скифов городского характера. Возраст скифских курганов обычно определяют по типу погребения и погребальным предметам местной работы, но иногда в курганах находят и привозные вещи: глиняные сосуды греческой работы, китайские ткани, зеркальце китайской работы... Эти вещи позволяют более точно установить время жизни скифа, погребенного в кургане.

По археологическим находкам в районах Приднепровья удалось узнать о так называемой трипольской культуре - о людях, живших около 5000 лет назад. Найденные археологами фигурки домашних животных, мотыги из рога оленя, ножи и серпы из кремня, кремневые наконечники стрел, остатки обмазки глинобитных жилищ, каменные зернотерки, множество статуэток позволили узнать, на каких диких животных охотился древний человек, какими домашними животными он владел, каким было его хозяйство и как складывались его верования.

Не так давно в Узбекистане археологи нашли погребенный в песках город. Раскопки его дали возможность многое узнать о высокой культуре древнего Хорезма. Обгорелые остатки крепости и жилищ позволили много веков спустя прочесть историю его гибели и узнать как и когда нашествие кочевников положило конец благосостоянию и мощи древнего Хорезма.

Еще более далеки от нас события, происходившие в древнем Египте. Они отделены от нас многими десятками веков, но неутомимые археологи находят пути для того, чтобы и в этом случае ответить на вопросы: что, как и когда?

В древнем Египте особое внимание уделялось погребению. Бальзамирование тела умершего и богатое убранство гробницы (различными предметами или их изображениями), согласно египетским верованиям, было необходимо для удобного и приятного существования его тени. Ведь древние египтяне верили, что человек состоит из трех частей: тела, искры божьей и тени, которая соединяет тело с искрой божьей. Египетские жрецы учили, что после смерти человека его тень еще тысячи лет бродит по земле. В точности похожая на человека, но только будто сотканная из тумана, тень может ходить, говорить и первые несколько сот лет должна питаться, потом ей достаточно лишь изображений пищи. Главное для тени - тело, в котором она жила раньше. Если оно не сохранилось, то тень тоскует и бродит неприкаянной по земле.

Эти взгляды заставляли древних египтян создавать грандиозные города мертвых, занявшие целый край западной пустыни, и строить огромные пирамиды, внутри которых располагались усыпальницы фараонов. Ныне эти города мертвых позволили многое узнать о давно минувшей жизни. Сопоставление отрывочных записей различных событий, терпеливое их изучение позволяют ученым восстановить историю древней жизни. Однако лишь тогда, когда удается уверенно датировать хотя бы отдельные важнейшие события, вся картина далекого прошлого приобретает достаточную последовательность и достоверность.

Установить даты археологам помогают исторические памятники и древние хроники, содержащие записи различных событий: войн и стихийных бедствий, смены царей и царских династий и т. д. Особенно удачно, когда одно и то же событие отмечается несколькими независимыми источниками или само событие таково, что мы можем точно определить время, когда оно произошло. Так, например, из древней китайской летописи известно о двух незадачливых астрономах по имени Хи и Хо, которые в 2200 г. до нашей эры не предсказали своевременно затмения Солнца и за эту провинность лишились голов. Сопоставление летописи с современным вычислением этого затмения дает точную метку времени и позволяет проверить, насколько правильно древние китайские летописцы отсчитывали время.

Однако археологам далеко не всегда так легко удается определить время исследуемых событий. Наоборот, чаще всего это оказывается совсем не просто. Между тем определение возраста археологических находок является совершенно необходимым условием для получения уверенных заключений об истории древних народов. Можно ли найти метод для непосредственного определения возраста археологических находок? Существуют ли часы для отсчета тысячелетий? Да, такие часы существуют, причем нескольких различных типов. Однако о том, каковы они, какой у них принцип действия и в каких пределах они работают, мы расскажем несколько далее.

А теперь заглянем еще дальше. Если б мы могли перенестись всего лишь на 10 000 лет назад, то обнаружили бы, что на земле нет ни городов, ни деревень; небольшие группы людей ютятся в пещерах, со всех сторон их подстерегают опасности. Страшные, непонятные им силы природы властвуют над ними. Плохо вооруженные, они охотятся на одних зверей и сами с трудом защищаются от других. Эти люди не имели письменности и не оставили почти никаких памятников.

Еще дальше в глубь веков! Как трудно узнать человека в этом существе с низким покатым лбом, обросшем волосами, облаченном в звериную шкуру. Полусогнувшись так, что руки иногда касаются коленей, сжимая дубину или каменный топор, пугливо крадется доисторический человек - предшественник гордо распрямившегося современного человека, владыки природы.

Для того чтобы разобраться в последовательности и смене этих давно минувших форм жизни, нужно определить их возраст. Как же это сделать?

Заставить заговорить вещи и даже камни.

Недавно в Испании была открыта пещера, которая в течение многих тысяч лет служила обиталищем то для людей, то для зверей. Они жили в ней, умирали, а земля, слой за слоем, прикрывала их останки. Множество всяких остатков образовало в этой пещере холм высотой 13,5 метра, поднимающийся с ее дна почти до самого свода. Сначала на небольшой глубине были обнаружены треугольные кинжалы из бронзы. Люди, которые их оставили, жили 2000 лет назад. Несколько глубже были найдены различные вещи и скелеты. Еще глубже - кости северного оленя и сделанные из кости резцы. Затем снова скелеты. Еще на два метра ниже было найдено много каменных ножей и сверл, оставленных людьми, жившими 10 тысяч лет назад. На один метр глубже лежали кости носорога и пещерного медведя. А на самом дне пещеры были найдены грубо выделанные каменные топоры и скребки, сделанные около 50 тысяч лет назад.

Процесс наращивания слоя земли идет медленно. Исследования показали, что в этой пещере для увеличения слоя земли на четверть дециметра требовался целый век.

Археологические находки, обнаруженные в различных частях света, позволили постепенно выяснить основные вехи развития человека и его культуры. Удалось установить, что 30-40 тысяч лет назад жили так называемые кроманьонские люди, имевшие продолговатый объемистый череп, широкое лицо и необычайной силы жевательные мышцы. Археологами найдены скелеты этих людей, а также изготовленные ими разнообразные орудия труда и рисунки животных на стенах пещер.

Неандертальские люди, жившие 50-70 тысяч лет назад, занимали среднее место между обезьяной и человеком. Их колени были всегда несколько согнуты. Лоб у них был скошен назад, подбородка почти не былo. Скелеты этих людей рассказали нам о том, как они выглядели; принадлежавшие им каменные орудия - топоры, ножи, шарообразно обтесанные камни, сверла и т. п.- позволили нам узнать, на какой ступени развития они находились. Существовавшие несколько сот тысяч лет назад питекантропы ходили так же прямо, как и мы, но голова их была значительно больше похожа на обезьянью, чем на человеческую. Они имели резко выступающие надбровные дуги и лоб, так круто уходящий назад, что в скошенном черепе умещалось мозга вдвое меньше, чем у современного человека.

В 1960 г. в Олдувейском ущелье в Танганьике (Африка) археологи супруги Мэри и Луис Лики нашли остатки еще более примитивного человека, который получил название Homo habilis ("человек умелый"). Этот человек в качестве орудий применял гальки с оббитым краем. Датирование пород, взятых из того слоя, где он был найден, позволило установить, что он жил около 2 миллионов лет назад.

Историю Земли принято разделять на отдельные большие этапы. Последний из них назван кайнозойской эрой, или эрой "новой жизни". Он длится уже около 55 миллионов лет. В конце кайнозойской эры появился человек и живем мы.

Кайнозойской предшествовала мезозойская эра, или эра "средней жизни", длившаяся приблизительно 135 миллионов лет. Это было время, когда на Земле стояло вечное лето. Климат тогда был настолько теплым и ровным, что в находимых ныне окаменевших деревьях той эпохи нельзя различить колец, так как деревья росли равномерно круглый год.

В мезозойскую эру властителями Земли на суше, в воде и в воздухе были пресмыкающиеся. Гигантские ящеры достигали огромных размеров, например, бронтозавр весил около 30 тонн, раз в пять больше, чем современный африканский слон. Длина бронтозавра равнялась 20 метрам, так что взрослому человеку нужно было бы сделать 30 шагов, чтобы пройти от его морды До хвоста. К концу мезозойской эры стало холоднее. В период оледенения все эти гиганты погибли.

Палеозойская эра, или эра "древней жизни", началась около 600 миллионов лет назад и окончилась 340 миллионов лет назад. Это было в общем спокойное, теплое время, лишь изредка прерывавшееся похолоданиями.

В начале палеозойской эры жизнь была только в океанах, в которых жили ракообразные существа - трилобиты и археоциаты - организмы, промежуточные между губками и кораллами. Археоциаты имели известковый скелет и длинные, похожие на корни волокна, с помощью которых они прикреплялись к подводным камням. Затем в морях появились рыбы, а растения и вслед за ними некоторые животные переселились на сушу. К концу палеозойской эры живые существа окончательно завоевали материки, размножились и упрочились на суше. Сырые дремучие леса из гигантских папоротников и хвощей покрыли Землю. В морях к этому времени трилобиты и археоциаты вымерли, но рыбы чрезвычайно размножились и дали большое разнообразие видов.

Еще более ранние периоды жизни на Земле называют эозойской эрой, или эрой "зари жизни". Первые материки и океаны появились на Земле около 1,5 миллиарда лет назад. В пластах, которые образовались около 700 миллионов лет назад, уже имеются остатки довольно сложных форм живых существ. Таким образом, вероятно, что около 1 миллиарда лет назад или даже несколько раньше на Земле возникла жизнь и первые скопления живых существ - крохотные комочки живого, похожего на студень вещества протоплазмы - появились в тепловатых водах океанов.

Тщательные розыски, кропотливые исследования позволили палеонтологам по остаткам древней жизни, а иногда только по неясным ее следам - отпечаткам на камнях - постепенно, шаг за шагом, разобраться в пути ее развития. Многочисленные сопоставления позволили выяснить последовательность развития различных форм жизни и, хотя и довольно приблизительно, установить их хронологию.

Успехи, достигнутые палеонтологами, нашли практическое применение в горнорудной промышленности. Знание возраста горных пород является одним из средств для уяснения характера горных образований и расположения в них руд, что важно как при поисках, так и при эксплуатации полезных ископаемых.

Возрастной метод в геологии уже получил широкое распространение и часто является решающим при поисковых работах и составлении геологических карт.

Примеров, подтверждающих это, можно привести много, рассмотрим лишь один. В 1929 г. в Приуралье у селения Верхне-Чусовские Городки была получена нефть. д. В. Блохин, производивший геологическое изучение местности, расположенной примерно на 500 км южнее, обнаружил в этом районе горные породы такого же типа и возраста, как и нефтеносные земли Йерхне-Чусовских Городков. Тогда он предложил вести бурение на нефть. В 1932 г. на глубине 800 м нефть была обнаружена. Так благодаря определению возраста горных пород был открыт Ишимбаевский нефтяной район.

Крупнейшие геологи уже давно отмечали важность определения возраста горных пород как для теоретической, так и для практической геологии. Академик В. А. Вернадский в своих работах подчеркивал важность определения длительности геологических процессов и возраста геологических формаций. Академик В. А. Обручев писал, что "...руководящую роль при поисках новых месторождений полезных ископаемых играет знакомство с геологическими процессами, которые в минувшие периоды жизни Земли создавали эти месторождения и создают их, конечно, и в настоящее время...". "Наличие каких же полезных ископаемых мы можем предполагать в горной стране?.. Ответ будет зависеть от возраста этой страны" (В. А. Обручев, Основы геологии, 1947, стр. 287, 293-294).

Когда ученые, исследуя минувшие эпохи, пользуются пластами земной коры как ступеньками, ведущими в прошлое, то остатки живых организмов служат для них метками для определения возраста, являются как бы окаменелой хронологией. Но, увы, этот основной для геологов палеонтологический метод определения возраста горных пород вследствие имевших место в древние времена массовых переселений живых организмов не всегда надежен и сам нуждается в опоре на другие, более точные методы.

Радиоуглеродные часы

Ни одни из описанных нами ранее часов не годятся для измерения столь больших промежутков времени и датирования давно минувших событий. Ведь часы, изготовленные человеком, в геологических масштабах времени появились сравнительно недавно, некоторые несколько тысячелетий, а другие лишь несколько десятков лет назад. Использование изготовленных человеком часов для непрерывного отсчета времени не насчитывает и нескольких сот лет.

Часы - вращающаяся вокруг своей оси Земля и часы - Земля, вращающаяся вокруг Солнца, работают уже миллиарды лет, однако отсчет по ним начался лишь несколько тысяч лет назад и, как мы теперь доподлинно знаем, велся нерегулярно, с провалами и сбоями.

Ученые разработали метод отсчета времени по годичным кольцам деревьев, но эта шкала времени простирается не очень далеко (до нескольких тысяч лет) и имеет ограниченное применение. Отложения ленточных глин, песка, солей также дают возможность отсчета времени. Все эти методы учеными изучались и использовались. Однако часы, основанные на этих процессах, оказались очень неточными.

Имеется еще ряд методов измерения больших промежутков времени. Целая группа таких методов основана на изучении смены различных форм жизни. На протяжении веков и тысячелетий одни виды растений и животных сменяли другие. Каждый из этих видов существовал более или менее продолжительное время. Многие виды существовали одновременно. Однако большинство из них, пережив период расцвета и широкого распространения, затем по разным причинам погибали и уступали место другим.

Изучив последовательность, в которой происходила смена одних видов другими, и хотя бы приблизительно определив продолжительность существования каждого из них, можно таким образом составить шкалу времени. Такие часы основаны на сопоставлении различных событий между собой и, следовательно, показывают относительное время . Они дают возможность уверенно определять последовательность разных явлений. Однако эти часы оказываются очень неточными при датировании отдельных событий, или, как часто говорят, определении возраста этих событий. Тем не менее и в настоящее время эти методы во многих случаях оказываются полезными и широко применяются.

В начале нашего века для отсчета больших промежутков времени были разработаны "радиоактивные часы". Именно они позволили определять возраст различных объектов исследования с приемлемой точностью, получать даты давно минувших событий и, в конечном счете, лучше разобраться в истории жизни на Земле, формировании самой Земли и даже развитии Солнца и звезд. Очень существенной особенностью радиоактивных часов является то, что с их помощью для археологических находок, горных пород и других объектов исследования определяется абсолютный возраст ; абсолютный в том смысле, что он находится по некоторым свойствам (радиоактивности) данного образца и непосредственно для данного образца, между тем как в методах относительной хронологии возраст данного образца определяется из сопоставления его с другими объектами, например остатками спор и пыльцы растений, раковинами различных типов и т. д.

"Радиоактивными часами" называют метод или, вернее, целую группу очень мощных методов, в которых явление радиоактивного распада ядер различных изотопов используется для определения больших промежутков времени. Проведенные исследования радиоактивных веществ показали, что скорость их распада не зависит от изменений окружающей температуры и давления по крайней мере в тех пределах, которые достижимы в земных лабораториях. Таким образом, процесс радиоактивного распада с успехом может быть использован для отсчета промежутков времени.

Интервал времени, в течение которого количество радиоактивного вещества уменьшается вдвое, называют периодом полураспада . Распад различных радиоактивных изотопов происходит с существенно различной скоростью, например: период полураспада висмута-212 равен 60,5 минутам, урана-238-4,5 миллиардам лет, а углерода-14-5568 годам. Таким образом, для измерения различных объектов и разных интервалов времени имейся достаточно широкий выбор подходящих изотопов. Тем не менее при использовании радиоактивных часов Для отсчета больших промежутков времени обнаружились специфические и серьезные трудности. Потребовалось много труда и научной выдумки для того, чтобы достигнуть той степени понимания используемых процессов, которая позволила эти трудности преодолеть.

Между тем принцип измерения больших промежутков времени с помощью радиоактивных часов очень прост. В некоторой мере он подобен принципу работы огненных часов, в которых соответствующим образом приготовленная палочка горит с постоянной и заранее известной скоростью. Зная начальную длину палочки, скорость ее сгорания и измерив длину несгоревшей ее части, можно без особого труда определить, сколько прошло времени от того момента, когда палочка была зажжена. Именно так и поступали в древности.

Рассмотрим работу радиоактивных часов, основанных на использовании радиоуглерода С 14 . При определении Промежутков времени радиоуглеродными часами начальное содержание в образце С 14 и скорость его распада считаются заранее известными, а измеряется количество углерода-14, оставшееся в образце к моменту измерений.

Скорость распада радиоуглерода ученые определили с помощью соответствующих лабораторных исследований специально приготовленных препаратов С 14 . Так как эта скорость не зависит от условий хранения препарата (температуры, давления и т. д.), то нет сомнений в том, что найденной ее величиной можно пользоваться при изучении любых образцов.

Однако между радиоуглеродными и огненными часами аналогия оказывается не полной в том отношении, что через равные интервалы времени длина горящей палочки огненных часов уменьшается на определенные отрезки, т. е. по закону арифметической прогрессии, а количество радиоактивного вещества через равные интервалы времени уменьшается в определенное число раз, т. е. по закону прогрессии геометрической. Если в начальный момент длина палочки огненных часов равнялась А, а скорость ее сгорания В, то через 1,2,3 часа ее длина будет равняться А - 1В, А - 2В, А - 3В и т. д. Если количество радиоактивного вещества в начальный момент равнялось А, то через равные и характерные для каждого радиоактивного изотопа интервалы времени оно будет равняться l / 2 A, 1 / 4 A, 1 / 8 A и т.д. Кривую, описывающую такое изменение величины, называют экспонентой . То, что количество имевшегося вначале радиоактивного вещества убывает с течением времени по экспоненте, никаких добавочных затруднений в отсчете времени не вызывает.

Труднее обстоит дело с определением начального содержания радиоуглерода в образцах. Как узнать начальное содержание радиоуглерода в материале, который никто специально не приготовлял и который тысячи или десятки тысяч лет пролежал в грунте, прежде чем ученый извлек его оттуда и назвал образцом?

Для ответа на этот вопрос потребовались разнообразные знания и многозвенная цепь остроумных и глубоких умозаключений. Перейдем к их рассмотрению.

Радиоуглеродный метод определения абсолютного возраста материалов органического происхождения был; предложен в 1946 г. В. Ф. Либби. Им же были разработаны физические основы этого метода. Известно, что в земной атмосфере и океанах, в наземных растениях и животных, в морских организмах, в общем, во всей биосфере Земли, имеется радиоактивный углерод С 14 . Правда, его относительно немного. Если из какого-нибудь органического материала, например, куска дерева, путем сжигания получить углерод, то в нем обнаруживается характерное для С 14 β-излучение. В качестве удобной количественной характеристики этого излучения вводят понятие об удельной активности, понимая под этим число распадов, происходящих за 1 мин в 1 г естественной смеси изотопов углерода. Для углерода, полученного из 1 только что срубленного дерева, удельная активность равна всего лишь 14 распадов на грамм в минуту. Между тем в 1 г углерода содержится около 5*10 22 атомов.

Естественный углерод представляет собой смесь не скольких изотопов, в том числе двух стабильных: С 12 (98,9%) и С 13 (1,1%), а также очень малого, равного лишь 1,07*10 -10 %, количества радиоуглерода С 14 . Однако предположение о том, что этот радиоуглерод является остатком того, который был на Земле в период ее образования, т. е. 4,5 миллиарда лет назад, совершенно невероятно. Ведь период полураспада С 14 равен всего лишь 5568 годам. Если бы 4,5 миллиарда лет назад вся Земля целиком состояла из радиоуглерода, то и в этом случае к нашему времени его осталось бы в миллиарды миллиардов раз меньше, чем обнаруживается сейчас.

Почему же на Земле радиоуглерод не исчез, не вымер и обнаруживается ныне? Очевидно, лишь потому, что есть какой-то механизм, который его все время порождает.

Этот механизм ныне известен и заключается в следующем. На Землю непрерывным потоком приходят космические лучи. В их составе есть тяжелые незаряженные частицы: нейтроны. При прохождении через земную атмосферу нейтроны космических лучей взаимодействуют с ядрами атмосферного азота. При этом происходит следующая ядерная реакция (рис. 49): нейтрон, сталкиваясь с ядром азота, образует с ним промежуточную неустойчивую систему, которая спустя очень короткое время выбрасывает протон и превращается в ядро радиоактивного углерода-14.

Вслед за перестройкой ядра довольно быстро происходит перестройка электронной оболочки и получается атом углерода, в химическом отношении идентичный любым другим углеродным атомам. Вступая в соединение с атомами кислорода, он окисляется до углекислого газа. Наряду с обычным углекислым газом воздуха он поглощается растениями, входит в состав углекислых солей, растворенных в океанах, и т. д. Таким образом, порожденный нейтронами космических лучей углерод-14 включается в биохимический круговорот жизни Земли.

Будучи радиоактивным, ядро атома углерода-14 через некоторое время распадается. При этом испускаются бета-частица (электрон) и антинейтрино, а ядро углерода-14 превращается в ядро стабильного азота-14.

Между тем всякий живой организм находится в состоянии непрерывного обмена с окружающей средой, поглощая одни вещества и выделяя другие. Поэтому представляется естественным предположение о том, что в живом организме удельная активность углерода должна быть такой же, как и в окружающей среде. Это заключение логично, но не бесспорно. К тому же оно представляет лишь одно звено довольно длинной цепи умозаключений, необходимых для отыскания начального содержания радиоуглерода в образцах.

Переберем же все эти звенья одно за другим: космические лучи вблизи от поверхности Земли содержат нейтроны. Эти нейтроны, взаимодействуя с азотом земной атмосферы, порождают радиоуглерод. Образовавшийся радиоуглерод окисляется до углекислоты, смешивается с обычной углекислотой атмосферы и таким образом включается в биохимический круговорот Земли. Все организмы в процессе обмена поглощают углекислоту и таким образом получают радиоуглерод.

Если в течение десятков тысяч лет интенсивность космического излучения, падающего на Землю, и соответственно плотность потока нейтронов вблизи от Земли, не изменялись;

если радиоуглерод, порожденный в земной атмосфере нейтронами космических лучей, разбавлялся в ней стабильным углеродом всегда в одинаковой мере;

если в земной атмосфере не было и нет иных нерегулярных источников радиоактивного и стабильного углерода;

если удельная активность углерода атмосферы не зависит от широты и долготы местности и высоты ее над уровнем моря;

если действительно относительное содержание радиоуглерода в живых организмах такое же, как и в атмосфере;

если все это так, то для определения начального содержания радиоуглерода в данном образце органического происхождения достаточно измерить его содержание в любой пробе нулевого возраста и органического происхождения, например, в только что срубленном дереве.

Эта величина измерена и хорошо известна. Она такова, что дает 14 радиоактивных распадов в минуту на 1 г естественной смеси всех изотопов углерода.

После отмирания организма его углеродный обмен с внешней средой прекращается. Таким образом, моментом начала отсчета радиоуглеродных часов является смерть организма . Десятки тысяч лет назад какое-то дерево было повалено лавиной или ледником, какое-то животное погибло в бою или от землетрясения, и с этого момента в них содержание стабильного углерода не изменялось, а количество радиоуглерода непрерывно убывало с вполне определенной скоростью, так что через 5568 лет его осталось лишь 1 / 2 от первоначального, через 11 136 лет - лишь 1 / 4 и т.д.

Насколько все эти допущения правомочны? Ведь если хотя бы одно из них неверно, то разваливается вся Цепь заключений, а определяемый радиоуглеродный возраст оказывается иллюзорным.

Для суждения о правильности всех этих предположений Либби и другими авторами была проведена широкая экспериментальная проверка метода на различных образцах известного возраста. При этом оказалось, что в пределах погрешности измерений результат определений абсолютного возраста образцов не зависит от геомагнитной широты пунктов взятия проб и от высоты этих пунктов над уровнем моря. Это свидетельствует о достаточно быстром усреднении, происходящем вследствие перемешивания атмосферы.

Кроме того, оказалось, что если принять во внимание некоторые различия начальной удельной активности углерода в наземных и морских организмах, то результаты радиоуглеродного датирования не зависят также и от типа образцов.

Однако решающей проверкой правильности радиоуглеродных часов должно было быть сравнение их показаний с возрастом достаточно древних образцов, надежно определенным другим способом. Понятно, что осуществить такую проверку было совсем непросто, так как для этого нужно было располагать предметами органического происхождения, возраст которых был бы заранее достаточно точно известен и составлял бы многие тысячелетия.

Для контрольных измерений удалось отыскать семь различных образцов дерева:

1) Кусок ели, возраст которой был установлен по годичным кольцам ее ствола и таким образом датирован 580 г. нашей эры.

2) Кусок дерева от окаменелого гроба (Египет), который по историческим данным был датирован 200±150 г. до н.э. Таким образом, в 1949 г., т.е. тогда, когда производились указанные исследования, возраст этого образца составлял 2149±150 лет (знаки ± и цифра 150 указывают на точность определения возраста и показывают, что в данном случае он был известен приблизительно в пределах от 2000 до 2300 лет).

3) Кусок дерева от пола дворца в северо-западной Сирии, который по историческим данным был датирован 675±50 г. до н.э.

4) Внутренняя часть дерева секвой, годичные кольца которой соответствовали интервалу времени от 1031 до 928 г. до н.э. В 1949 г. это соответствовало среднему, возрасту, равному 2928±52 года.

5) Кусок доски от похоронного судна египетского царя Сезостриса. Этот образец по историческим данным был датирован 1800 г. до н.э.

6) Кусок доски из акации с гробницы Джосера в Саккаре, который по историческим данным был датирован 2700±75 г. до н. э. Таким образом, возраст этого образца составлял около 4650 лет,

7) Кусок кипарисовой доски из гробницы Снофру в Мейдуме, который по историческим данным был датирован 2625±75 г. до н. э. Таким образом, возраст этого образца равнялся около 4600 лет.

Проделанные радиоуглеродные измерения возраста этих образцов, как это видно из рис. 50, дали довольно хорошее совпадение расчетов с экспериментами и таким образом подтвердили догадку и расчет пытливого ума ученых.

На основании указанных результатов В. Ф. Либби сделал вывод о справедливости следующих предпосылок, положенных им в основу радиоуглеродного метода:

1. Интенсивность космического излучения вблизи Земли, интенсивность потока нейтронов и соответственно удельная активность углерода в земной атмосфере по крайней мере в течение последних нескольких десятков тысяч лет постоянны.

Напомним, что удельной активностью углерода называют число радиоактивных распадов радиоуглерода, происходящих в 1 г углерода образца в 1 минуту.

2. Удельная активность углерода в живом организме данного типа одинакова и постоянна и, таким образом, является "мировой" постоянной биологического вещества.

3. После отмирания организма изменение в нем удельной активности углерода происходит по экспоненциальному закону, т. е. в соответствии с законом геометрической прогрессии.

Таким образом, казалось очевидным, что метод открывает возможность однозначного определения абсолютного возраста образцов органического происхождения. После этого многие исследователи стали широко и успешно применять радиоуглеродные часы для определения абсолютного возраста самых различных образцов.

Уточнение радиоуглеродного метода

Идея радиоуглеродного метода простая, но не бесспорная. Между тем в последующие годы, наряду с дальнейшими успехами метода, время от времени стали обнаруживаться и отдельные резкие отличия радиоуглеродных дат от тех, которые ожидались археологами и геологами в соответствии с их представлениями по тому или другому вопросу. При этом в части случаев радиоуглеродные даты в конце концов подтверждались, и археологам и геологам приходилось менять свои представления. Однако в другой части случаев неточными оказывались радиоуглеродные даты.

В то же время техника радиоуглеродных измерений и соответственно их точность были уже значительно улучшены, и ученые воспользовались этим для того, чтобы разобраться в тонкостях радиоуглеродного метода. При этом выяснилось, что ни одно из основных положений, сформулированных Либби, не выполняется точно и все они нуждаются в дополнительном анализе. В то же время оказалось, что удается сделать так, чтобы показания радиоуглеродных часов были достаточно точными и достоверными.

Для того чтобы в этом разобраться (а это интересно и даже поучительно), лучше всего, следуя истории развития этого метода, подвергнуть в нем сомнению каждый пункт. Действительно ли тысячи и десятки тысяч лет назад концентрация радиоуглерода в земной атмосфере была такой же, как и сейчас? Ведь если это не так, то отсчет времени становится неопределенным. Неопределенным в такой же мере, как если бы неизвестной была начальная длина палочки огненных часов.

Эти сомнения не напрасны. В 1958 г. де-Фриз, а затем Стайвер, Зюсс и др. показали, что удельная активность углерода в земной атмосфере уменьшается с увеличением активности Солнца. Этот эффект объясняется тем, что солнечные магнитные поля модулируют поток космических лучей, падающих на Землю. Такие исследования были доведены до нескольких тысяч лет назад, я при этом оказалось, что вариации удельной активности углерода не превышают 1-2% (рис. 51, кривая 1), что соответствует искажению абсолютного возраста, отсчитываемого с помощью радиоуглеродных часов, на 80-160 лет.

Однако не исключена возможность того, что в более отдаленном прошлом изменения удельной активности углерода в атмосфере Земли были более значительными, например, вследствие больших изменений климата Земли. Изучение этого вопроса представляет большой интерес.

Добавочным источником радиоуглерода в биосфере Земли является испытание ядерного и в особенности термоядерного оружия. Загрязнение атмосферы радиоактивным углеродом, произошедшее в результате ядерных испытаний над поверхностью Земли, имеет глобальный характер. Величина этого эффекта достигла значительной величины в сравнении со средней удельной активностью углерода за предшествующий период времени. Однако в настоящее время, в связи с запрещением ядерных испытаний в воздухе, величина ядерного эффекта имеет тенденцию к уменьшению. Так как эффект ядерных испытаний начал действовать лишь около 30 лет назад, то для датирования образцов старше этого возраста он не имеет значения (рис. 51, кривая 2).

Еще одной причиной нарушения постоянства концентрации радиоуглерода в биосфере Земли является разбавление природной смеси углерода стабильными изотопами. Такое разбавление обязано промышленным выбросам углекислоты в атмосферу. Вследствие перемешивания атмосферы эффект, в общем, имеет глобальный характер. Путем исследования древесных колец известного возраста Зюсс показал, что этот эффект начал действовать около 140 лет назад (рис. 51, кривая 3).

Таким образом, изменения удельной активности углерода в прошлом действительно имели место. Величина этих изменений в некотором интервале времени уже известна. Поэтому тогда, когда это возможно и нужно, в результаты измерений вводят соответствующую поправку и получают уточненное значение абсолютного возраста отобранных проб.

Теперь обсудим второе основное положение Либби. Действительно ли удельная активность углерода в живых организмах данного типа одинакова? Строго говоря, это не так. Килинг показал, что условия жизни данного организма в некоторой, хотя и небольшой мере влияют на концентрацию в нем радиоуглерода. Проистекающие из этого эффекта искажения в определении абсолютного возраста могут достигать нескольких сот лет.

Однако вскоре был найден выход и из этой трудности. Исследования показали, что когда у двух одновозрастных деревьев различается концентрация радиоуглерода (которую оценивают по отношению С 14 /С 12), то отношение стабильных изотопов С 13 /С 12 тоже оказывается измененным. Причем сдвиг отношения С 14 /С 12 всегда в два раза больше, чем сдвиг отношения С 13 /С 12 . Таким образом, независимое измерение отношения стабильных изотопов данного образца позволяет выяснить, есть ли изотопный сдвиг и какой он величины. Обычно он невелик и им можно пренебречь. Однако тогда, когда это нужно, вводят соответствующую поправку и получают уточненное значение абсолютного возраста.

Таким образом, удалось справиться с рядом трудностей, существенных в основном при датировании молодых образцов. Между тем при датировании очень древних образцов обнаружились трудности совсем особые. Анализ этих трудностей, позволивший очертить границы радиоуглеродного метода, или, если угодно, узнать, каким тысячелетием заканчивается "циферблат" радиоуглеродных часов, описан далее.

Границы радиоуглеродного метода

Вопрос о границах, в которых возможно и правомочно применение того или иного метода, всегда интересен и важен, Ведь очень часто самое существенное и новое лежит вблизи от них или даже за ними. Естественно, что у o ученых возникает желание раздвинуть эти границы. Так, например, геологам, пользующимся радиоуглеродным методом, очень нужно уметь датировать всё более древние образцы, так как это дает столь важную для них возможность проникнуть еще глубже в прошлое Земли.

Для физиков, ведущих дальнейшие разработки радиоуглеродного метода, вопрос о его границах не менее важен. Им нужно знать: достигнуты ли уже эти границы или еще нет? Является ли увеличение верхней возрастной границы радиоуглеродного метода вопросом только техническим, аппаратурным, или верхний возрастной предел радиоуглеродных часов ограничен особенностями самого метода?

Вопрос о нижней возрастной границе радиоуглеродного метода, по крайней мере в принципиальном отношении, решается просто и однозначно. Нижней границей является нулевой возраст. При современном техническом уровне радиоуглеродных измерений датировать образцы, имеющие небольшой возраст, можно с точностью до 50-30 лет. Таким образом, "циферблат" радиоуглеродных часов начинается от немного размазанного нуля.

То, что нуль радиоуглеродных часов несколько размазан, объясняется наличием погрешности измерений. Любой результат, полученный экспериментально, имеет некоторую погрешность, и радиоуглеродные даты в этом отношении не составляют исключения. Поэтому типичная запись отсчета радиоуглеродных часов содержит ту или иную дату и погрешность ее определения, например: Т =10 000 ± 70 лет. Такая запись означает, что истинное значение возраста образца с достаточно большой вероятностью лежит в пределах от 9030 до 1070 лет.

Можно ли снизить погрешность радиоуглеродных измерений? Да, но при этом нужно иметь в виду следующее: при радиоуглеродном датировании приходится исследовать образцы, обладающие очень малой радиоактивностью. Между тем измерительное устройство чувствительно и к другим излучениям, например к космическим лучам и радиоактивному излучению окружающих предметов. Величина этого постороннего, фонового излучения примерно такая же, как и измеряемого. Между тем уровень фона зависит от ряда причин и может несколько меняться. Поэтому для снижения погрешности измерений необходимо по возможности увеличить чувствительность прибора к измеряемому излучению и, наоборот, насколько это возможно, снизить его чувствительность к постороннему, фоновому излучению.

Для того чтобы уменьшить величину фона, приемник излучения (т. е. счетчик) окружают массивной защитой" устроенной из нескольких тонн свинца и 80-100 кг ртути. Это снижает фон в 6-8 раз. Кроме того, с помощью специальной электронной схемы сигналы, воспринимаемые прибором, сортируют, отбирая и сосчитывая лишь те, которые имеют определенную характерную для радиоуглерода энергию. Наконец, производят временной отбор сигналов. Для этого вблизи от измеряемого образца ставят уже не один, а два счетчика, воспринимающих излучение. Затем сшомощью специальной электронной схемы сосчитывают лишь те сигналы, которые появляются в обоих счетчиках одновременно. Помехи и шумы возникают нерегулярно и притом то в одном приемнике, то в другом, а сигналы от измеряемого образца возбуждают оба приемника одновременно. Поэтому такая схема позволяет почти без потерь сосчитать нужные сигналы и отсеять значительную часть ненужных. Все эти мероприятия позволяют снизить фон приблизительно в 20 раз.

Увеличение количества исследуемого вещества и увеличение длительности измерений также приводит к снижению погрешности результата измерений. При этом соответственно возрастают затраты труда и времени как на подготовку образцов, так и на их измерение. Однако, если это диктуется характером решаемой задачи, то на это приходится идти, так как таким образом можно снизить погрешность датирования молодых образцов вплоть до 20-10 лет.

Чем определяется верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода? Каким тысячелетием кончается циферблат радиоуглеродных часов? Оказывается, что ответы на эти вопросы совсем не тривиальные; более того, по существу имеются две верхние возрастные границы.

Рассмотрим, почему это происходит. Если после отмирания дерево пролежит в земле около 50 000 лет, то содержание в нем радиоуглерода снижается в сотни раз. В таком образце остаточная активность радиоуглерода оказывается намного меньше фона. При этом даже тогда, когда длительность измерений доведена до нескольких суток, погрешность результата все же составляет не сколько тысяч, лет. Для более древних образцов погрешность оказывается еще больше и из-за малой точности измерения теряют смысл. Этим и определяется техническая верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода.

Технической границей она нами названа потому, что в конечном счете ее величина определяется уровнем техники измерений. В настоящее время в большинстве радиоуглеродных лабораторий она составляет 40-50 тысяч лет. Техническую верхнюю возрастную границу можно отодвинуть увеличением количества измеряемого образца, 1 затягиванием длительности измерений или изотопным обогащением (например, путем термодиффузии). Все эти пути учеными уже испробованы и оказались пригодными, но очень трудоемкими. Используя их, удалось датировать отдельные древние образцы вплоть до 70000 лет.

При решении некоторых важных научных проблем трудности и длительность работы отступают на второй план и существенной считается лишь принципиальная возможность решения задачи. Поэтому так важно ответить на вопрос о том, до какого предела можно поднять верхнюю возрастную границу радиоуглеродного метода.

Обычно при определении абсолютного возраста радиоуглеродным методом учитывают лишь тот С 14 , который попал в организм из внешней среды, и, следуя Либби, считают, что после отмирания организма в нем имеет место лишь распад этого радиоуглерода. Ф. С. Завельский принял во внимание, что организмы (растения, животные) и сами содержат азот, а в сфере их обитания, т. е. у поверхности Земли, есть нейтроны. Отсюда следует, что внутри организмов при их жизни и после отмирания тоже образуется радиоуглерод.

Назовем С 14 , поглощенный организмом при его жизни из атмосферы, внешним радиоуглеродом, а тот С 14 , который образуется в самом организме как при его жизни, так и после отмирания, - собственным радиоуглеродом.

Полагая, что уменьшение количества внешнего радиоуглерода в образце происходит по экспоненциальному закону (рис. 52, пунктирная кривая J вн) и наряду с этим имеет место накопление в нем собственного радиоуглерода (рис. 62, J соб) мы неизбежно приходим к тому, что их сумма с течением времени изменяется по закону, отличному от экспоненциального (рис, 52, J эксп). Отсюда ясно, что третье положение, сформулированное Либби, о том, чтов образцах уменьшение удельной активности углерода происходит по экспоненциальному закону, т.е. в геометрической прогрессии, не может считаться точным.

собственная" активность, J эксп - экспериментальная, т.е. измеряемая на опыте активность углерода">
Рис. 62. Изменение активности углерода в образце с течением времени. J вн -активность углерода, полученного из внешней среды, J соб - "собственная" активность, J эксп - экспериментальная, т.е. измеряемая на опыте активность углерода

Между тем при определении абсолютного возраста измеряется именно это - суммарное или экспериментальное- значение удельной активности углерода образца. Легко понять, что если при этом не учитывается накопление собственного радиоуглерода, то найденное значение абсолютного возраста оказывается фиктивным.

Сколь велика совершаемая при этом ошибка? Она столь большая, что этот эффект нужно всегда учитывать, или столь малая, что им в любом случае можно пренебречь? Произведя соответствующие расчеты, Ф. С. Завельский показал, что абсолютный возраст образцов, определенный радиоуглеродным методом без учета образования в нем собственного радиоуглерода, действительно отличается от истинного. Однако для образцов, возраст которых меньше 50 000 и даже 70 000 лет, это различие столь малое, что им можно пренебречь. Это заключение наглядно демонстрирует рис. 52, на котором видно, что тогда, когда возраст образца составляет 70 000 лет, остаточная активность внешнего радиоуглерода (J вн) в 20 с лишним раз больше активности собственного радиоуглерода (J соб). Даже тогда, когда возраст образца равен 80 000 лет, J вн в 5-6 раз больше, чем J соб. Соответственно для образцов, возраст которых составляет около 80 000 лет, поправка на собственный радиоуглерод имеет величину около 1500 лет, или 2%. Для образцов, возраст, которых больше 90 000 лет, величина поправки на собственный радиоуглерод резко возрастает и достигает сначала десятков, а потом и сотен процентов * .

* (Завельский Ф. С., Еще одно уточнение радиоуглеродного метода, Доклады АН СССР, серия геол., т. 180, № 5, 1968. )

Теперь можно ответить на поставленные ранее вопросы. Разрабатывая в сороковые годы нашего века физические основы радиоуглеродного метода, Либби располагал измерительными приборами, которые позволяли определять абсолютный возраст образцов примерно до 20-30 тысяч лет. Имея дело с образцами не старше этого возраста, он был вполне прав, утверждая, что в них уменьшение удельной активности углерода с течением времени происходит по экспоненциальному закону.

И. Арнольд в 1954 г. уже упоминает о возможности образования радиоуглерода в самом образце, а Е. Олсон в 1963 г. оценивает влияние этого эффекта на отсчет радиоуглеродных часов и приходит к заключению о том, что в количественном отношении он несуществен. Учитывая уровень измерительной техники тех лет, такое заключение можно посчитать более или менее правильным.

Между тем в настоящее время техническая верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода уже поднята до 50-70 тысяч лет и ставится вопрос о ее дальнейшем повышении. Из изложенного видно, что при датировании образцов, возраст которых больше 80-90 тысяч лет, кроме усовершенствования измерительной техники требуется также введение поправки на собственный радиоуглерод.

Для того чтобы узнать величину этой поправки, нужно определить содержание азота в образце и интенсивность нейтронного излучения грунта, в котором в течение десятков тысяч лет лежал образец. Однако в течение столь длительного хранения образца уровень нейтронного излучения грунта мог меняться. Понятно, что вследствие этого величина поправки определяется очень не точно. Поэтому когда в образце остаточная активность внешнего радиоуглерода становится меньше активности собственного радиоуглерода, то абсолютный возраст, определенный радиоуглеродным методом, становится неопределенным. Это обстоятельство кладет уже не технический, а принципиальный верхний возрастной предел увеличению отсчета тысячелетий радиоуглеродными часами.

Величина этого принципиального верхнего возрастного предела радиоуглеродного метода зависит от содержания азота в образце и от уровня нейтронного излучения грунта. Таким образом, для разных образцов она несколько различна. В среднем эта граница лежит около 100-120 тысяч лет.

Некоторые применения радиоуглеродных часов

Большое количество определений абсолютного возраста радиоуглеродным методом было проделано для образцов, взятых с торфяников. Их возраст ставился в соответствие с хронологией, основанной на исследовании пыльцы и спор древних растений. В общем, было получено достаточно полное соответствие между определением возраста по радиоактивному углероду и пыльцевому методу.

Остатки угля дали возможность с помощью радиоуглеродного метода датировать культурный слой пещеры Ласко (Франция), стены которой были покрыты доисторической живописью. Возраст этого слоя был определен в 15 500 ± 900 лет. Таким образом археологам были даны важные опорные даты.

Исследованию радиоуглеродным методом подверглись остатки древесного угля, найденные в доисторической стоянке человека, раковины, употреблявшиеся в качестве украшений доисторическими людьми, содержание желудка древнего животного и т. п.

Радиоуглеродным методом были исследованы образцы, взятые при раскопке отбросов, накопившихся против Храма Солнца в Перу. Возраст этих отбросов (раковин, веревок, цыновок, остатков животных) на разной глубине оказался различным - от нескольких сотен до десятков тысяч лет. Соответствующая датировка оказалась весьма важной при археологических исследованиях.

В Палестине около Мертвого моря были найдены свитки библии (книга Исайи). Радиоуглеродный анализ верхней обвертки свитка показал возраст 1917±200 лет.

Советские исследователи нашли на Таймыре довольно хорошо сохранившийся во льду труп мамонта. Для исследования его возраста радиоуглеродным методом были взяты сухожилия животного. В результате измерений относительного содержания радиоуглерода выяснилось, что мамонт пролежал во льдах Таймыра около 12 тысяч лет.

Десять с лишним лет назад антропологи были изрядно смущены находкой остатков пильтдаунского человека. Найденные череп и челюсть имели ряд признаков, взры-I вающих установившиеся представления об эволюции человека. Когда же с помощью радиоуглеродного метода определили абсолютный возраст этих находок и он оказался равным всего лишь около 500 лет, то стало ясно, что имела место мистификация или, если угодно, шутка.

В Северном Ираке была открыта Шанидарская пещера, в которой люди обитали в течение примерно 100 000 лет. Раскопки этой пещеры описаны Ральфом Солецким.

Вскрывая в этой пещере слой за слоем, ученые анализировали найденные предметы и определяли абсолютный возраст находок. В верхнем слое были обнаружены остатки общественных очагов, каменные ступки, остатки домашних животных. Этот слой охватывает время от современного до некоторой эпохи каменного века, а по радиоуглеродным часам оказалось, что его нижняя часть отстоит от нас на 7000 лет.

Во втором слое были найдены хорошо отточенные наконечники копий, костяные шила для шитья, куски графита с выгравированными на них рисунками, кучи раковин улиток. Возраст низа этого слоя был по радиоуглероду определен в 12 000 лет. Это средний каменный век. Находки позволили установить, как человек того времени жил, охотился, что ел и каким было его искусство.

Третий слой, тоже датированный радиоуглеродными часами, во времени занимал промежуток от 29 до 34 тысяч лет. Это древний каменный век. В этом слое были найдены различные кремневые орудия.

В самом нижнем, четвертом слое пещеры, простирающемся на глубину от 5 до 14 м, вплоть до коренных пород, ученые нашли останки давно вымершего неандертальского человека и его примитивные орудия. Радиоуглеродным методом возраст низа этого слоя не определялся. По ряду соображений ученые посчитали, что он составляет около 100 000 лет.

Эти примеры (а число их можно было бы значительно увеличить) показывают, где и как работают радиоуглеродные часы и сколь интересно и важно поднять их верхнюю возрастную границу.

В настоящее время радиоуглеродный метод определения абсолютного возраста уже широко применяется в различных археологических и геологических исследованиях и при построении соответствующих шкал времени является опорным.

Пакет: Книга ЧГК. 2000. Первая сотня вопросов Тур: Тур 1. Вопрос 1.1: В первые века существования христианства получили распространение так называемые монархианские ереси, приверженцы которых отрицали троичность Бога. Философ Тертуллиан в своих трудах опровергал утверждения монархиан, и в результате его деятельности к III веку в западной части Римской империи влияние монархиан было сведено на нет. А почему Тертуллиан не смог так же эффективно воздействовать на восточные области империи? Ответ: Он писал на латыни, а в этих областях говорили и писали преимущественно на греческом. Вопрос 1.2: Предмет, послуживший в 1443 году причиной этого неприятного события, находился в московской церкви Св. Николы в Песках. Позже это событие не раз повторялось. О каком событии идет речь? Ответ: Пожар (от копеечной свечки Москва сгорела). Вопрос 1.3: Московский патриарх официально именуется Святейший Патриарх Московский и всея Руси, а патриарха Александрийского называют: Патриарх Александрийский и всей... Закончите титул. Ответ: Африки. Вопрос 1.4: По-древнегречески толпа - "охлос". А как, согласно одной из версий, древние греки называли отдельно взятого представителя этой толпы? Ответ: Охломон. Вопрос 1.5: Раньше в произведениях одного популярного жанра, часто публикуемых в прессе, их игнорировали. В современных сочинениях по этой тематике иногда учитываются Церера, Паллада, Юнона и Веста. Но вряд ли когда-либо будут учитывать все, ведь их более 2000. А о чем эти сочинения? Ответ: Это гороскопы. Некоторые современные астрологические школы учитывают "влияние" крупных астерои дов. 1.6 Недавно появился новый вид аэробики, которым могут заниматься даже люди, перенесшие травму позвоночника. Иногда, чтобы увеличить нагрузку, занимающимся дают в руки гантели. Эти гантели сделаны из сверхлегких материалов. Почему же выполнять упражнения с ними труднее? Ответ. Это аквааэробика. Занимающиеся стоят по шею в воде, и им трудно удерживать под водой постоянно всплывающие гантели. 1.7 Труд этих людей воспели знаменитый русский поэт и не менее знаменитый художник. Среди них имела распространение пословица, начинающаяся словами: "Вверх неволя везет,..." Закончите пословицу. Ответ. "... Вниз вода несет". Это бурлаки. 1.8 Одно значение этого слова происходит от немецкого слова, означающего "недостаток", а другое -от древнерусского глагола "брати". Что это за слово? Ответ. Брак. 1.9 Как, по мнению Ричарда Баха, мы называем то, что гусеница называет концом света? Ответ. Бабочкой. 1.10 Как в Древнем Риме называлось то, что в Древней Греции называлось "тетриппа"? Ответ. Квадрига. 1.11 К авиационным видам спорта относят: самолетный, вертолетный, планерный... Назовите четвертый вид. Ответ. Парашютный спорт. 1.12 Эскимосы считают, что он бывает жидким, легким, тяжелым, хрупким, блестящим, и еще насчитывают более двухсот видов его. О чем идет речь? Ответ. Снег. 1.13 Павел Флоренский считал, что между мужскими и женскими именами существует определенное соответствие. Так, мужскому имени Василий соответствует женское имя Софья, Алексею - Анна, Владимиру - Ольга, Константину - Елена. А какое женское имя соответствует мужскому имени Александр? Ответ. Александра, естественно. 1.14 Средневековая алхимия со временем превратилась в современную химию. А как сейчас называется наука, которая в средние века называлась ятрохимией? Ответ. Медицина. (Ятрохимия - от греч. ятрос, т.е. "врач"). 1.15 В одну из экспедиций известного путешественника Арсеньева вместе с ним пошел геолог Гусев. Он оказался неприспособленным к жизни в тайге: часто терял ориентировку, отставал от отряда и не имел навыков походной жизни. Однажды он, неся алюминиевый котелок, привязал его к котомке так, что крышка болталась и звенела. Арсеньев попросил одного из стрелков помочь Гусеву перевязать котелок. Но стрелок сказал, что этого делать не следует. Как он аргументировал свое мнение? Ответ. Если Гусев снова потеряется, то по звону его будет легко найти. 1.16 Один из магазинов города Чехова Московской области не успел распродать до Нового года все имеющиеся в наличии перекидные календари на 1995 год. Под каким названием они стали продаваться в 1995 году, если раскупаемость их от этого резко возросла? Ответ. Туалетная бумага. 1.17 Рукопись "Рубайат" Омара Хайяма трагически погибла в 1912 г. Что же с ней произошло? Ответ. Утонула вместе с "Титаником". 1.18 Какой театр современники называли "большим деревянным О"? Ответ. "Глобус". 1.19 Для того, чтобы она лучше всего выполняла свое предназначение, вы должны ее найти, а не купить, она должна принадлежать особи серого цвета, точнее ее задней половине. Лучше использовать ее собственные гвозди. А для чего она нужна? Ответ. Говорят, счастье приносит (подкова с задней ноги серой лошади). 1.20 Что можно измерять как в шведских физиках, так и в итальянских? Ответ. Длину. (Единицы измерения - ангстремы и ферми.) 1.21 Газета "Рабочая трибуна" сообщила об интересном опросе среди старшеклассников. Им назвали имя известного человека, жившего несколько веков назад, и спросили - кто он такой? Самый популярный ответ был - "не знаю"; второй по популярности ответ - "отец Ирины Аллегровой". Кто же был этот человек на самом деле и как его звали? Ответ. Имелся в виду поэт Данте Алигьери. 1.22 Те, кому довелось с ними близко познакомиться, говорят, что каждый из них - это "две тонны плохого характера". Кто же они? Ответ. Носороги. 1.23 В немецком языке слово Feder означает "перо", слово "баль", естественно, "мяч". А какую игру немцы называют словом "федербаль"? Ответ. Бадминтон, естественно. 1.24 Как мы называем "освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени"? Ответ. Взрыв. 1.25 На некоторых лубочных картинках была нарисована драка между двумя людьми. Картинка сопровождалась подписью: "Два дурака дерутся, а третий..." Что же делает третий? Ответ. Смотрит. 1.26 Первый конкурс красоты состоялся не в Америке, как многие думают, а в России, еще в самом начале XVI века, и приняли в нем участие полторы тысячи девушек. Кто и для чего организовал этот конкурс? Ответ. Великий князь (Василий Иванович). Жениться хотел. 1.27 Из чего, согласно Гиппократу, образуются первые зубы человека? Ответ. Из материнского молока (молочные зубы). 1.28 Дорогие чернила, изготавливаемые из лучших сортов сандалового дерева, обработанного кислотой, и разбавленная руда ртути имеют один цвет. Какое общеизвестное выражение обязано этому цвету? Ответ. "Красная строка" (красные чернила и киноварь). 1.29 Англичане говорят: "Все равно за что быть повешенным - за овцу или ягненка". А что говорим мы? Ответ. "Семь бед, один ответ". 1.30 Чем с математической точки зрения отличается русский абак - счеты - от древних абаков? Ответ. Системой счисления (в русских - десятеричная, в древних- пятеричная). 1.31 Англичане говорят: "Лучшее часто враг хорошего". А что говорим мы? Ответ. "От добра добра не ищут". 1.32 Хотя первый патент на изобретение был выдан еще в 1809 году, Пушкин так и не смог воспользоваться этим устройством. Массовое производство наладил человек, фамилия которого теперь отождествляется с самим устройством и является синонимом жизненного успеха владельца этого устройства. Назовите эту фамилию. Ответ. Паркер. 1.33 Какое официальное название носит парижская Национальная Академия музыки и танца? Ответ. Парижская опера. 1.34 Англичане говорят: "Птица в руке стоит двух в кустах". А что говорим мы? Ответ. "Лучше синица в руках, чем журавль в небе". 1.35 Назовите знаменитого соавтора некоего Ганьяна, совместно с которым он в 1943 году изобрел автономное устройство для исследования одной из четырех стихий. Ответ. Жак Ив Кусто (речь идет об акваланге). 1.36 Англичане говорят: "Птицы с одним оперением собираются вместе". А что говорим мы? Ответ. "Рыбак рыбака видит издалека". 1.37 Согласно местной легенде, жители этой маленькой горной страны с преимущественно мусульманским населением являются потомками большого черного орла. Что это за страна, если в переводе ее название означает "Страна орлов"? Ответ. Албания. (Можно упростить, упомянув, что она находится в Европе). 1.38 Француженка Агнес Сорель в 1430 году вошла в историю как женщина, которая первой надела украшения из... Из чего же? Ответ. Из бриллиантов. 1.39 Англичане говорят: "И жулик иной раз бывает обжуленным". А что говорим мы? Ответ. "Вор у вора дубинку украл". 1.40 Какое правило неукоснительно соблюдается в отношении алмазов, масса которых больше 50 каратов? Ответ. Им дают имена. 1.41 Англичане говорят: "Проклятия похожи на цыплят - тут же возвращаются назад". А что говорим мы? Ответ. "Не рой другому яму - сам в нее попадешь". 1.42 Самая высокая горная система Западной Европы - Альпы - расположена на территории 7 государств. Я назову 6, а вы - седьмую. Итак: Австрия, Италия, Лихтенштейн, Швейцария, ФРГ, Югославия. Ответ. Франция. 1.43 Однажды Дионис решил сделать подарок своему любимому другу Ампелу и подвесил его (не Ампела, конечно, а подарок) на высокий вяз. Ампел полез на дерево, не удержался, упал и разбился. Дионис огорчился и назвал несостоявшийся подарок в честь Ампела. Теперь скажите, видами и сортами чего занимается наука ампелография? Ответ. Винограда (виноградная лоза называется "ампелос"). 1.44 Англичане говорят: "Алмаз режет алмаз". А что говорим мы? Ответ. "Нашла коса на камень". 1.45 В театральной музыке инструментальное вступление к первому действию называется увертюрой. А как называется инструментальное вступление к остальным действиям? Ответ. Антракт. 1.46 Англичане говорят: "Осторожность - лучшая часть доблести". А что говорим мы? Ответ. "Береженного Бог бережет". 1.47 Изобретение Блеза Паскаля 1642 года существенно облегчило работу его отца - королевского интенданта Нормандии. В 1673 году изобретение Лейбница сделало возможным выполнять уже все операции. Оба ученых легко могли обойтись без помощи своих изобретений, чего не скажешь о 80% школьников, которые, согласно тестам, проведенным Министерством образования России, не смогут без современных вариантов изобретения XVII века выполнить ни одну операцию. Какое название получило изобретение Паскаля и Лейбница? Ответ. Арифмометр. 1.48 Как в России с XVI века называли меру длины, равную длине фаланги указательного пальца, которая, в свою очередь, была равна 1,75 дюйма? Ответ. Вершок. 1.49 Англичане говорят: "Не делай горы из кротовины". А что говорим мы? Ответ. "Не делай из мухи слона". 1.50 Она царит над всем миром: никто не может избежать ее власти. Лишь на Афину, Гестию и Артемиду не действуют чары дочери Зевса и Дионы. А какова вторая версия ее рождения? Ответ. Афродита родилась из морской пены. 1.51 Англичане говорят: "Не учи свою бабушку, как высасывать яйцо". А что говорим мы? Ответ. "Яйца курицу не учат". 1.52 Длинные, похожие на огурцы, его плоды едят и люди, и животные. Для обезьян - это излюбленное лакомство. Его древесина не горит, листья спадают не зимой, а летом... Что это за растение? Ответ. Баобаб. 1.53 Назовите хотя бы одного из большой группы наших соотечественников, которых называют так же, как и их коллег из кельтских племен. Ответ. Городницкий, Визбор, Ланцберг и т. п. (любой бард). 1.54 Людовик XIV царствовал 72 года, Людовик XV - 59 лет, Людовик XVI - 18 лет. А сколько лет правил Людовик XVII? Ответ. Нисколько, он ребенком умер в тюрьме. 1.55 Англичане говорят: "Ранняя пташка червячка приносит". А что говорим мы? Ответ. "Кто рано встает, тому Бог подает". 1.56 Как называли общежитие для бедных студентов при средневековых университетах, содержавшееся отчасти на средства университета, отчасти на подаяние, собираемое студентами, если позднее это название перешло на общежития при духовных учебных заведениях? Ответ. Бурса. 1.57 Бутылка - мера объема жидкости до введения метрической системы в России: одна содержала 1/16 ведра или 0,7687 литра, другая - 1/20 ведра или 0,615 литра. Какое название носили эти бутылки? Ответ. Первая- винная, вторая- водочная или пивная. 1.58 Англичане говорят: "У каждой тучки - серебряная подкладка". А что говорим мы? Ответ. "Нет худа без добра". 1.59 День памяти какой католической святой приходится на 1 мая? Ответ. Святая Вальпургия. 1.60 Этот жанр интенсивно развивался в творчестве Ланнера. Отдали ему должное и композиторы-классики Григ, Сибелиус, Глинка, Чайковский, Глазунов, Прокофьев и другие. Один из наиболее знаменитых маэстро, творивший в этом жанре, в конце XIX века даже неофициально получил весьма высокий титул, состоящий из двух слов. Назовите его. Ответ. "Король вальса"- Иоганн Штраус. 1.61 Дмитрий Кедрин в своей балладе описал великое деяние и трагическую судьбу двух безымянных мастеров XVI века. Их детище вы видели, и не раз. Впрочем, в реальной истории их имена остались, хотя, по некоторым предположениям, оба эти имени носил один человек. Назовите их. Ответ. Барма и Постник - создатели Покровского собора, "что на рву", или храма Василия Блаженного, увековеченные в балладе Д. Кедрина "Зодчие". 1.62 Англичане говорят: "Красивыми словами пастернак не помаслишь". А что говорим мы? Ответ. "Соловья баснями не кормят". 1.63 Переведите на итальянский слово "мщение". Ответ. Вендетта. 1.64 В область, расположенную на северо-востоке Италии, входят 7 провинций, названных по их главным городам: Верона, Виченца, Беллуно, Падуя, Тревизо, Ровичо и... Какое общее название носят и город, и провинция, и область? Ответ. Венеция. 1.65 В последнее воскресенье перед Пасхой Православная церковь отмечает один из двунадесятых праздников - "Вход Господень в Иерусалим", когда толпа устилала Его дорогу одеждами и пальмовыми ветвями. В православном названии этого праздника произошла вполне понятная климатическая подмена понятий. Как же его называют в России? Ответ. Вербное воскресенье. 1.66 Постоянным местом общегородского сбора в Новгороде было Ярославово дворище, а в Киеве - двор храма Софии. Кроме того, в больших городах существовали места районного сбора. Какое название они носили? Ответ. Вече. 1.67 Англичане говорят: "С острыми инструментами шутки плохи". А что говорим мы? Ответ. "Не играй с огнем". 1.68 Впервые это воинское звание (как титул) получил брат французского короля Карла IX, сам впоследствии король Генрих III. В российской истории их можно сосчитать по пальцам. Назовите первого и последнего в СССР. Ответ. Сталин- генералиссимус. 1.69 Геронтологи предложили следующую классификацию: "пожилой возраст" - это люди от 60 до 74 лет, "старческий" - от 75 до 89 лет. А как они называют людей старше 90 лет? Ответ. Долгожители. 1.70 Англичане говорят: "Краба не заставишь ходить прямо". А что говорим мы? Ответ. "Горбатого могила исправит". 1.71 Как называли у древних германцев военного вождя племени, в средние века - крупного феодального владетеля, а в конце средних веков - обладателя одного из высших дворянских титулов в Западной Европе? Ответ. Герцог. 1.72 Назовите худший из пороков по словам Иешуа Га-Ноцри. Ответ. Трусость. 1.73 Родоначальник династии - Никита Антуфьев - заложил фундамент богатства и процветания своей семьи при Петре I. Его потомки получили дворянство в 1726 году, а в первой половине XIX века один из них купил в Италии титул князя Сан-Донато, утвержденный в России в 1872 году. Какое имя носил отец Никиты Антуфьева, если с 1702 года весь род получил образованную от него фамилию? Ответ. Демид- Демидовы. 1.74 Какому воинскому званию в начале XX века в артиллерии соответствовал бомбардир, а в казачьих войсках - приказный? Ответ. Ефрейтор. 1.75 Какие животные живут от 13 до 20 лет, имеют 18 когтей, видят все в сером цвете различной яркости, слышат ультразвуки и могут издать 7 согласных звуков: в, г. м, к, о, ф, к? Ответ. Кошки. 1.76 Англичане говорят: "Жизнь - это не только пиво и кегли". А что говорим мы? Ответ. "Жизнь прожить - не поле перейти". 1.77 Как называют древесину махагони и сангового дерева? Ответ. Красное дерево. 1.78 Какая золотая монета впервые была отчеканена в 1640 году при Людовике XIII и прекратила свое существование в 1795 году? Ответ. Луидор. 1.79 Англичане говорят: "Каков отец, таков и сын". А что говорим мы? Ответ. "Яблоко от яблони недалеко падает". 1.80 Англичане говорят: "Осмотрись, прежде чем прыгать". А что говорим мы? Ответ. "Не зная броду, не суйся в воду". 1.81 Промежуток между концами средних пальцев раскинутых рук мужчины - 2,094 м в Египте и 1,851 в Древней Греции - назывался так же, как и обряд, связанный с разгульными культовыми празднествами в честь богов, например Вакха. Как же? Ответ. Оргия. 1.82 Англичане говорят: "Болельщик лучше видит поле". А что говорим мы? Ответ. "Со стороны виднее". 1.83 Как звали знаменитую красавицу, кавалера Ордена Святой великомученицы Екатерины, которой Пушкин посвятил прекрасные любовные стихи? Ответ. Елизавета Ксаверьевна Воронцова. 1.84 Из ящика, открытого Пандорой, по всей земле разлетелись бедствия. А что осталось на дне сосуда? Ответ. Надежда. 1.85 Англичане говорят: "О людях судят по их компании". А что говорим мы? Ответ. "С кем поведешься, от того и наберешься". 1.86 В русском народном календаре день святого Касьяна считается самым страшным днем. Хорошо, хоть бывает он нечасто. Кстати, когда отмечают праздник святого Касьяна? Ответ. 29 февраля - лишь в високосный год. 1.87 Англичане говорят: "Утекшая вода не может крутить мельничные колеса". А что говорим мы? Ответ. "Что было, то сплыло". 1.88 Я сейчас назову 6 римских холмов, а вы - седьмой. Итак: Авентин, Виминал, Квиринал, Палатин, Целий, Эсквилин... Ответ. Капитолий. 1.89 В стрессовом состоянии в организме вырабатываются опасные токсины. Каким образом, чаще всего не зависящим от человеческой воли, они выводятся из организма? Ответ. Со слезами. 1.90 Англичане говорят: "Только храбрец достоин красавицы". А что говорим мы? Ответ. "Смелость города берет". 1.91 Международный клуб собаководов выделяет 6 классов собак: охотничьи, рабочие, маленькие комнатные, терьеры, спортивные и... Ответ. Неспортивные. 1.92 Китайцы делили собак на сторожевых, охотничьих и съедобных. Римляне также выделяли 3 группы: боевые, быстроногие... Каким необходимым качеством должны были обладать собаки 3-й группы? Ответ. Ум (третья группа - умные собаки). 1.93 Православная и католическая церкви признают семь таинств: крещение, миропомазание, причащение, исповедь, венчание, елеосвящение и посвящение в священнослужители. Лютеране признают лишь крещение и причащение, а англиканская церковь добавляет к этим двум таинством еще одно. Какое? Ответ. Венчание. 1.94 В ряде мусульманских стран в средние века существовал титул государя, являвшегося одновременно духовным главой мусульман. Назовите самого известного совместителя, которого знают и взрослые и дети. Ответ. Халиф Гарун-аль-Рашид из сказок "1000 и 1 ночь". 1.95 Англичане говорят: "Одно доброе дело заслуживает другого". А что говорим мы? Ответ. "Долг платежом красен". 1.96 Какое слово в переводе с японского означает "большая волна в гавани"? Ответ. Цунами. 1.97 Англичане говорят: "Острота упрека в его правдивости". А что говорим мы? Ответ. "Правда глаза колет". 1.98 В Средней Азии их называют "люди" и "мазанг", в Армении - "боша", в Иране - "карами". Александр Сергеевич Пушкин очень любил их искусство и даже посвятил им целую поэму. Какую? Ответ. "Цыгане". 1.99 Недавно на неком здании я увидел латинское написание года постройки - MCMXCVII. В каком же году оно было построено? Ответ. М- 1000, СМ- 900, ХС- 90, VII - 7: 1997год. 1.100 Вспомнив прежние названия 3-х населенных пунктов: Набережные Челны, Рыбинск и Шарыпово, можно легко назвать последнего в этом списке. Ответ. Горбачев- Брежнев, Андропов и Черненко (Генеральные секретари ЦК КПСС).

Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?

Земные сутки - это время, за которое Земля поворачивается вокруг своей оси, и происходит смена цикла «день-ночь». Наша жизнь подчинена этому циклу. Утром мы идем на работу, вечером ложимся спать. Соответствующие циклические физиологические процессы в живых организмах получили название

Например, минимальная температура тела у людей бывает рано утром, а максимальная - вечером. При тяжелых гнойных инфекциях различие температуры утром и вечером достигает 3-4 градусов по Цельсию.

Сколько часов будут длиться сутки у человека, который живет «вне времени», то есть не имея никакой возможности определять время суток по внешним признакам? Эти многомесячные эксперименты, в том числе на самом себе, описывает французских спелеолог (от греч. spelaion - пещера) в своей книге «В БЕЗДНАХ ЗЕМЛИ », опубликованной в Москве в 1982 году

Зачем это было нужно? Не только ради «голой» науки. В 1960-х годах активно осваивался космос, планировались многолетние экспедиции к другим планетам, и NASA было заинтересовано в длительных экспериментах по влиянию изоляции людей на их жизнедеятельность. Результатами опытов даже заинтересовалось французское военное ведомство. Почему заинтересовалось - узнаете ниже.

Нет. Если вы способны ни с кем не общаться по 2-3 дня, не страдая при этом от дефицита общения, то у вас, возможно, получилось бы. В свободное время спелеологи читали книги (у всех имелось искусственное освещение), занимались хобби (рисование, фотосъемка), исследовали свою пещеру. Но каждый день у них был целый список скучных обязательных дел: звонки «наверх» по поводу каждого события (пробуждение, прием пищи, физиологические отправления, отход ко сну), ряд надоедающих психофизиологических тестов на собранность, работоспобность, быстроту реакции и т.д. Кроме того, в ряде экспериментов пришлось постоянно носить на себедатчики анализы мочи и кала дневник

Краткие результаты экспериментов «вне времени»

1) в 1964-1965 гг. Антуана Сенни (4 месяца, мужчина 35 лет) и (3 месяца, женщина 25 лет). В те времена подобная длительность одиночного пребывания в пещере была недостижимым рекордом, особенно среди женщин.

Антуан Сенни (Тони) :

двухсуточным ритмом

На 61-е сутки этого исключительного эксперимента Тони заставил нас всерьез переволноваться: он проспал 33 часа. Я уже опасался за его жизнь и готовился спуститься к нему, как вдруг раздался телефонный звонок : Тони сообщал мне, что провел ночь хорошо!

военное министерство Франции

• у Жози отмечался 48-часовой цикл, но более неправильный . Иногда она засыпала, забыв предварительно сделать уведомительный звонок, что вносило путаницу в анализируемые данные.
• до и после выхода из пещеры менструации начинались регулярно, каждые 29 дней . В пещере биоритмы оказались другие. Первая «пещерная» менструация субъективно началась на 27-й день (реально - на 33-й). Из дневника видно, что Жози призадумалась над правильностью своих дат.

• вторая менструация началась субъективно через 12 дней (реально - через 25 дней). Для Жози это была полная неожиданность. После целого дня размышлений она поменяла дату в дневнике, перескочив вперед на 22 суток. Ее новая дата всего на 4 дня отставала от реальной.
• третья (последняя в пещере) менструация началась субъективно через 9 дней после второй (реально - через 24 дня). Такой малый интервал между месячными окончательно ее ошарашил. В итоге она снова меняет дату в дневнике (+13 дней), отставая от реальной даты лишь на 6 дней. Ее цитаты из дневника можно прочитать в главе 4 «Спелеонавты» (ссылка на сайт будет после всех экспериментов).

2) в 1966 году Жана-Пьера Мерете - «человека-лаборатории» (6 месяцев).
Этому добровольцу пришлось, пожалуй, труднее всего. Он практически все время жил с датчиками, которые регистрировали электрическую активность его мозга, движения глаз, тонус мышц, ритмы сердца и дыхания, температуру тела и кожи. Электроды раздражали кожу вплоть до кровоточивости, но Мерете каждый раз уговаривали «потерпеть еще немного» ради науки, и он каждый раз соглашался.

25 часам 48 часов

3) в 1968-1969 годах - добровольное заточение Филиппа Энглендера и Жака Шабера (по 4,5 месяца).

с 48-часовыми сутками (500 Вт).

Филипп Энглендер :

Жак Шабер :

28 часов

Филипп был увлеченным спелеологом. Он исследовал свою пещеру и оставил такие строки в дневнике: «Копая, расчищая, высекая ступеньки, я часто истощал свои силы, работая по 4-5 часов без перерывов ». Но, как подсчитали затем на поверхности, он трудился более чем по 20 часов!

4) в 1972 году - (6 месяцев).

24 часам 31 минуте

9.5 часов сна 7.5 часов сна при 28 часах бодрствования.

ректальную температуру тела минимальной в 2 часа ночи (через 1.5 часа после засыпания). В пещере минимум температуры каждый раз наступал примерно на 1 час позже - в 3, 4 и 5 часов утра и т. д., так что через 2 недели «вне времени» минимальное значение появлялось на кривой в 3 часов дня. И так повторилось в течение эксперимента несколько раз.

сутки не укорачивались

Леонардо да Винчи .

Мелатонин

мелатонин засыпание . Мелатонин вырабатывается эпифизом (шишковидным телом)

Больше всего мелатонина образуется в темноте, избыток света для него губителен. Ночью образуется 70% суточного мелатонина.

Существуют препараты мелатонина для приема внутрь. В Беларуси продаются МЕЛАКСЕН и ВИТА-МЕЛАТОНИН . Они назначаются при десинхронозе (нарушение нормального циркадного ритма, например, при перелетах между разными часовыми поясами), нарушениях сна, депрессии. Препараты не самые дешевые, но, в принципе, доступны по цене.

(Последняя часть статьи про влияние лунных циклов на шахтеров и Монтаукский эксперимент со временем была удалена 30.01.2016 по просьбам читателей как псевдонаучная)

http://www.happydoctor.ru/info/977

Земные сутки - это время, за которое Земля поворачивается вокруг своей оси, и происходит смена цикла “день-ночь”. Наша жизнь подчинена этому циклу. Утром мы идем на работу, вечером ложимся спать. Соответствующие циклические физиологические процессы в живых организмах получили название биологических ритмов (биоритмов) . Например, минимальная температура тела у людей бывает рано утром, а максимальная - вечером. При тяжелых гнойных инфекциях различие температуры утром и вечером достигает 3-4 градусов по Цельсию.

Мне кажется, что для большинства городских людей 24-часовой биоритм является навязанным и насильственным , доказательством чему служит регулярное использование будильника. Тем не менее, можно приучить себя ложиться и вставать в одно и то же время суток. Если наш день удлиняется (например, осенний перевод стрелок часов), это переносится легче, чем при его укорочении весной, когда приходится вставать на час раньше.

Сколько часов будут длиться сутки у человека, который живет “вне времени”, то есть не имея никакой возможности определять время суток по внешним признакам? Эти многомесячные эксперименты, в том числе на самом себе, описывает французский спелеолог (от греч. spelaion - пещера) Мишель Сифр в своей книге “В БЕЗДНАХ ЗЕМЛИ “, опубликованной в Москве в 1982 году . Разумеется, приведенный ниже материал нельзя считать исчерпывающим обзором накопленного мирового опыта по биоритмологии, это лишь любопытная информация к размышлению.

Описанные в книге эксперименты проводились с 1964 по 1972 год в глубоких пещерах на границе Италии и Франции, а также в США. Пещеры удобны своими постоянными климатическими условиями : тишина, полное отсутствие ветра и солнечного света, постоянная температура и влажность. В эспериментах участвовали опытные спелеологи-добровольцы. Пещера - это более естественная природная среда, полная опасностей (пропасти, холод, сырость, мрак, редкие насекомые и даже мыши) по сравнению со специально построенным бункером.

Зачем это было нужно? Не только ради “голой” науки. В 1960-х годах активно осваивался космос, планировались многолетние экспедиции к другим планетам, и NASA было заинтересовано в длительных экспериментах по влиянию изоляции людей на их жизнедеятельность. Результатами опытов даже заинтересовалось французское военное ведомство. Почему заинтересовалось - узнаете ниже.

Легко ли жить в пещере месяцами? Нет. Если вы способны ни с кем не общаться по 2-3 дня, не страдая при этом от дефицита общения, то у вас, возможно, получилось бы. В свободное время спелеологи читали книги (у всех имелось искусственное освещение), занимались хобби (рисование, фотосъемка), исследовали свою пещеру. Но каждый день у них был целый список скучных обязательных дел: звонки “наверх” по поводу каждого события (пробуждение, прием пищи, физиологические отправления, отход ко сну), ряд надоедающих психофизиологических тестов на собранность, работоспобность, быстроту реакции и т.д. Кроме того, в ряде экспериментов пришлось постоянно носить на себе датчики , которые в те времена не всегда были портативными, поэтому добровольцы находились в пещере, как собаки на привязи в несколько метров. А электроды датчиков раздражали кожу. Каждый день приходилось собирать и отправлять наверх анализы мочи и кала . Анализировался даже состав сбритой с лица щетины. Спелеологи вели в пещерах дневник , где записывали субъективную дату и свои ощущения. Реальную дату знали только наверху в команде сопровождения. На эти длительные эксперименты не всегда хватало денег, но все участники держались очень стойко, несмотря на трудности. От недостатка денег на еду во время эксперимента в США группа сопровождения даже ловила и ела гремучих змей.

Краткие результаты экспериментов “вне времени”

1) в 1964-1965 гг. состоялись параллельные индивидуальные эксперименты Антуана Сенни (4 месяца, мужчина 35 лет) и Жози Лорес (3 месяца, женщина 25 лет). В те времена подобная длительность одиночного пребывания в пещере была недостижимым рекордом, особенно среди женщин.

Антуан Сенни (Тони) :

• когда Тони считал вслух до 120 с целью субъективно отмерить интервал в 2 минуты, реально проходило от 3 до 4 минут.

С первого же месяца эксперимента обнаружилось нарушение ритма бодрствования и сна у Антуана Сенни. Его день длился иногда 30 часов подряд, а продолжительность сна несколько раз превышала 20 часов. Это давало повод для беспокойства.

Особенно он поразил нас, когда в течение 22 дней длительность его суток варьировала от 42 до 50 часов (в среднем 48 часов) , с фантастически продолжительными периодами непрерывной активности - от 25 до 45 часов (в среднем 34 часа) и с длительностью сна от 7 до 20 часов. Мы открыли явление, названное нами в 1966 году двухсуточным ритмом , то есть продолжительностью около 48 часов.

На 61-е сутки этого исключительного эксперимента Тони заставил нас всерьез переволноваться: он проспал 33 часа. Я уже опасался за его жизнь и готовился спуститься к нему, как вдруг раздался телефонный звонок: Тони сообщал мне, что провел ночь хорошо!

Итак, средняя продолжительность сна Тони при 48-часовом ритме равнялась 12 часам . Его суточный цикл состоял из 36 часов бодрствования и 12 часов сна, однако эта закономерность несколько раз нарушалась: Сенни мог проспать 30 часов, и тогда на активный период оставалось только 18 часов. Поэтому в 1965 году военное министерство Франции решило подробнее изучить характер этого сна, который так значительно увеличивает работоспособность человека и дает организму огромные возможности для восстановления сил. Такие эксперименты были проведены в 1968-1969 годах (далее на этой странице см. опыт № 3).

Жози Лорес :

2) в 1966 году прошел рекордный эксперимент Жана-Пьера Мерете - “человека-лаборатории” (6 месяцев).

Этому добровольцу пришлось, пожалуй, труднее всего. Он практически все время жил с датчиками, которые регистрировали электрическую активность его мозга, движения глаз, тонус мышц, ритмы сердца и дыхания, температуру тела и кожи. Электроды раздражали кожу вплоть до кровоточивости, но Мерете каждый раз уговаривали “потерпеть еще немного” ради науки, и он каждый раз соглашался.

Мерете просыпался и ложился спать каждый день на два-три часа позже предыдущего дня . В этом исследовании с помощью электроэнцефалограмм, зарегистрированных во время сна, было впервые доказано наличие у испытуемого 48-часового биоритма .

В течение первых 10 дней жизни в пещере суточный ритм у Мерете был равен примерно 25 часам (15 часов бодрствования + 10 часов сна), что почти соответствовало нормальному ритму. Затем в течение следующего месяца его организм следовал ритму продолжительностью около 48 часов (34 часа бодрствования и 14 часов сна).

Следующие месяцы снова удивили: ритм у Мерете стал непостоянным и колебался от 18 до 35 часов, с периодами активности от 12 до 20 часов и сна от 7 до 15 часов. Иногда он спал даже 17 часов!

Эта нерегулярность ритма (были зафиксированы циклы без всякого отдыха длительностью около 50 часов при средней продолжительности 25 часов) по-прежнему вызывает интерес специалистов. Это, несомненно, один из наиболее важных результатов эксперимента Жана-Пьера Мерете.

3) в 1968-1969 годах - добровольное заточение Филиппа Энглендера и Жака Шабера (по 4,5 месяца).

Первый доброволец (Филипп Энглендер, 30 лет) должен был прожить 2 месяца с 48-часовыми сутками , а второй (Шабер, 28 лет) должен был жить 3 месяца при постоянно горевшем ярком электрическом свете (500 Вт).

Филипп Энглендер :

обычный 24-часовой ритм у Филиппа Энглендера через 2 недели после начала эксперимента самостоятельно сменился 48-часовым, который продолжался 12 дней. Тогда, согласно плану, составленному совместно с французскими военными экспертами, была сделана попытка закрепить этот возникший у него спонтанно 48-часовой цикл еще на 2 месяца и добиться этого с помощью яркой лампы в 500 Вт, которая должна гореть над его прозрачной палаткой по 34 часа все дни. Конечно, Филлиппу не было известно, сколько времени будет каждый раз гореть эта лампа.

Попытка удалась как нельзя лучше. Впервые человек жил в мире, где сутки удлинились вдвое : 36 часов бодрствования и только 12 часов сна, без каких бы то ни было нарушений. Филипп, как показали многочисленные электроэнцефалограммы его сна, прекрасно приспособился к этому режиму.

В конце Филиппу предоставили возможность жить по своему усмотрению, как в начальный период эксперимента. Произошло нечто удивительное для исследователей. Филипп, вместо того чтобы вернуться к 24-часовому суточному ритму, продолжал без малейших усилий сохранять 48-часовой ритм бодрствования и сна. Так что когда ему объявили, что уже 4 января, он воскликнул:

Ого! Я пропустил Новый год! Думал, что сейчас только начало ноября!

Жак Шабер :

Жак, в противоположность Филлиппу, сохранил биологический счет времени, близкий к реальным суткам: интервалы между его пробуждениями в среднем составили 28 часов . Включение яркого освещения пришлось Жаку по душе; его сон нисколько не нарушился. Только на третий месяц полного одиночества его сутки стали равны 48 часам, что сопровождалось усиленной физической активностью (в частности, в этот период он проводил интенсивные разведки в пещере).

Субъективно для Жака между его спуском и выходом на поверхность прошло 105 дней вместо реальных 130 дней. Перед экспериментом Жак кое-что читал на тему определения истинной продолжительности времени, поэтому лучше ориентировался в числе прошедших дней, чем сосед Филлипп.

В конечном итоге организмы Жака и Филиппа уступили и подчинились 48-часовому ритму. Он давал большое преимущество: каждые сутки выигрывалось 2 часа . Если обычный человек спит 8 часов из 24, то при 48-часовом ритме на сон достаточно всего 12 часов из 48.

Филипп был увлеченным спелеологом. Он исследовал свою пещеру и оставил такие строки в дневнике: “Копая, расчищая, высекая ступеньки, я часто истощал свои силы, работая по 4-5 часов без перерывов“. Но, как подсчитали затем на поверхности, он трудился более чем по 20 часов!

Эксперименты Шабера и Энглендера подверглись длительному анализу. Они позволили отбирать людей, способных жить по 48-часовому ритму . Мишель Сифр пишет, что критерии этого отбора уже разработаны.

4) в 1972 году - Мишель Сифр (6 месяцев).

В течение всего 2-месячного эксперимента 1962 года субъективные сутки Сифра были близки к нормальным и равнялись в среднем 24 часам 31 минуте , отличаясь от реальных на полчаса.

В 1972 году, в противоположность этому, субъективные сутки увеличились заметно сильнее: в течение первых 1.5 месяцев каждый его день был длинее на 2 реальных часа (26 часов).

Затем в течение 2 недель ритм бодрствования и сна был непостоянным: 48-часовые сутки чередовались с 28-часовыми (средняя их продолжительность была 37 часов).

Таким образом, в 1962 году Сифру было нужно 9.5 часов сна , чтобы быть бодрым в течение 15 часов; а в 1972 году ему хватало 7.5 часов сна при 28 часах бодрствования.

Затем в течение нескольких месяцев цикл был близок к 28 часам, после чего этот ритм вторично стал 2-суточным, но без регулярности: 48-часовые сутки в течение 2 недель чередовались с 28-часовыми. Наконец до самого конца эксперимента он стабилизировался на уровне 28 часов.

Мишель Сифр также был увешан датчиками, в том числе измеряющими ректальную температуру тела (в прямой кишке). Анализ показал, что до спуска в пещеру она была минимальной в 2 часа ночи (через 1.5 часа после засыпания). В пещере минимум температуры каждый раз наступал примерно на 1 час позже - в 3, 4 и 5 часов утра и т. д., так что через 2 недели “вне времени” минимальное значение появлялось на кривой в 3 часов дня. И так повторилось в течение эксперимента несколько раз.

Вот такие результаты за 10 лет получила группа исследователей во главе с Мишелем Сифром. Ни у кого из спелеологов сутки не укорачивались . У всех они только удлинялись. Может быть, именно в этом заключается стремление студентов ложиться спать под утро, а ночью бодрствовать?

Говоря об оптимальных суточных биоритмах, нельзя не вспомнить Леонардо да Винчи . Говорят, что он спал всего 1.5 часа в сутки. Секрет его огромной работоспособности в том, что он засыпал на 15 минут каждые 4 часа .

Мелатонин

В организме человека вырабатывается специальный гормон мелатонин , который отвечает за приспособление к биоритмам и засыпание . Мелатонин вырабатывается эпифизом (шишковидным телом) и улучшает качество сна, снижает частоту приступов головных болей, головокружений, повышает настроение. Он ускоряет засыпание, снижает число ночных пробуждений, улучшает самочувствие после утреннего пробуждения, не вызывает ощущения вялости, разбитости и усталости при пробуждении. Делает сновидения более яркими и эмоционально насыщенными. Адаптирует организм к быстрой смене часовых поясов, снижает стрессовые реакции, регулирует нейроэндокринные функции. Проявляет иммуностимулирующие и антиоксидантные свойства.

Больше всего мелатонина образуется в темноте, избыток света для него губителен. Ночью образуется 70% суточного мелатонина.

Время - важнейшая философская, научная и практическая категория. Выбор способа измерения времени интересовал человека с древнейших времен, когда практическая жизнь стала связываться с периодами обращения солнца и луны. Несмотря на то что первые часы - солнечные - появились за три с половиной тысячелетия до нашей эры, эта проблема остаётся достаточно сложной. Часто ответить на самый простой вопрос, с ней связанный, например "сколько в сутках часов", бывает не так просто.

История времяисчисления

Чередование светлого и темного времени суток, периодов сна и бодрствования, работы и отдыха стало означать для людей ход времени ещё в первобытные времена. Ежедневно солнце двигалось по небосклону днем, от восхода до заката, а луна - ночью. Логично, что период между одинаковыми фазами движения светил стал единицей времяисчисления. День и ночь постепенно сложились в сутки - понятие, определяющее смену даты. На их основе появились более краткие единицы времени - часы, минуты и секунды.

Впервые определять, сколько в сутках часов, стали в античные времена. Развитие познаний в астрономии привело к тому, что день и ночь стали делить на равные периоды, связанные с восходом к небесному экватору определенных созвездий. А шестидесятеричную систему счисления греки переняли от древних шумеров, которые считали её наиболее практичной.

Почему именно 60 минут и 24 часа?

Чтобы сосчитать что-либо, древний человек использовал то, что обычно всегда под рукой - пальцы. Отсюда берет начало десятеричная система счисления, принятая в большинстве стран. Другой способ, основанный на фалангах четырех пальцев раскрытой ладони левой руки, достиг расцвета в Египте и Вавилоне. В культуре и науке шумеров и других народов Междуречья священным стало число 60. Во многих случаях делить его без остатка позволяло наличие множество делителей, одним из которых является 12.

Математическое понятие того, сколько в сутках часов, берет начало в Древней Греции. Греки одно время учитывали в календаре только светлое время дня и разделили время от восхода до заката на двенадцать одинаковых интервалов. Затем они так же поступили с ночным временем, в результате получили 24-частное деление суток. Греческие ученые знали, что долгота дня в течение года меняется, поэтому долгое время существовали дневные и ночные часы, которые были одинаковы только в дни равноденствия.

От шумеров греки восприняли и деление окружности на 360 градусов, на основе которого была разработана система географических координат и деление часа на минуты (minuta prima (лат.) - "уменьшенная первая часть" (часа)) и секунды (secunda divisio (лат.) - "второе деление" (часа)).

Солнечные сутки

Смысл суток относительно взаимодействия небесных объектов - это отрезок времени, за который Земля делает полный оборот вокруг оси вращения. Учеными-астрономами принято делать несколько уточнений. Они выделяют солнечные сутки - начало и окончание оборота считается по нахождению Солнца в одной и той же точке небесной сферы - и разделяют их на истинные и средние.

Сказать с точностью до секунды, сколько часов в сутках, которые называются истинными солнечными, без уточнения конкретной даты невозможно. В течение года их продолжительность периодически меняется на почти минуту. Это происходит из-за неравномерности и сложной траектории движения светила по небесной сфере - ось вращения планеты имеет наклон около 23 градусов относительно плоскости небесного экватора.

Более-менее точно можно сказать, сколько часов и минут в сутках, которые специалистами именуются как средние солнечные. Это и есть привычные, используемые в повседневной жизни календарные отрезки времени, определяющие конкретную дату. Считается, что их продолжительность постоянна, что в них ровно 24 часа, или 1440 минут, или 86 400 секунд. Но и это утверждение условно. Известно, что скорость вращения Земли уменьшается (сутки удлиняются за сто лет на 0,0017 секунды). На интенсивность вращения планеты влияют сложные гравитационные космические взаимодействия и спонтанные геологические процессы внутри неё.

Звездные сутки

Современные требования к расчетам в космической баллистике, навигации и т. п. таковы, что вопрос о том, сколько часов длятся сутки, требует решения с точностью до наносекунд. Для этого выбираются более стабильные точки отсчета, чем близлежащие небесные тела. Если рассчитывать полный оборот земного шара, взяв за исходный момент его положение относительно точки весеннего равноденствия, можно получить длительность суток, называемых звездными.

Современная наука точно устанавливает, сколько часов в сутках, носящих красивое наименование звездных, - 23 ч 56 мин 4 с. При этом в некоторых случаях их длительность еще более уточняется: истинное количество секунд - 4,0905308333. Но и этот масштаб уточнений бывает недостаточным: на постоянство точки отсчета влияет неравномерность орбитального движения планеты. Чтобы исключить этот фактор, выбирается особое, эфемеридное начало координат, связанное с внегалактическими радиоисточниками.

Время и календарь

Окончательный вариант определения того, сколько в сутках часов, близкий к современному, был принят в Древнем Риме, с введением юлианского календаря. В отличие от древнегреческой системы времяисчисления сутки делились на 24 равных интервала, вне зависимости от времени суток и времени года.

В разных культурах применяются свои календари, имеющие точкой отсчета специфические события чаще всего религиозного характера. Но продолжительность средних солнечных суток на всей Земле одинакова.

Распечатать