Нека разгледаме въпроса за измерване на дължината на прът в покой и движеща се отправна система. Ако прътът е неподвижен спрямо наблюдателя, тогава Можете да измерите дължината на пръта, като просто комбинирате скалата сначалото и края на пръта. Измерената по този начин дължина се нарича собствена дължина на пръта и се обозначава. Това е дължината, която получаваме от обикновени експериментални измервания на всеки линеен размер на тяло.

Сега нека си представим, че наблюдателят е неподвижен и се намира в инерционната система S, а прътът, успоредна на оста X на тази система се движи по оста X със скорост v. Как може такъв наблюдател да измери дължината l на движещ се прът?

Обичайният метод за измерване на дължина очевидно вече не е подходящ тук. Можете да направите това: наблюдател в покой в ​​някакъв момент от време според часовника в неговата системапрепратка S маркира позициите на началото и края на пръта x1 и x2 (фиг. 36.3) и след това измерва разстоянието между тези марки l, което е дължината на движещия се прът в неподвижната отправна система.

Според теорията на относителността:

l = l 0 √(1 – v 2 /c 2). (36.1)

По този начин резултатите от измерването на дължината на пръта са относителни и зависят от скоростта на неговото движение v спрямо референтната система; дължина винаги се оказва по-малка от собствената си дължинаl 0 (фактор √(1 -v 2 /c 2) по-малко от едно tsy), и колкото по-голяма е скоростта на движение на пръта спрямо всяка отправна система, толкова по-малка е дължината му, измерена в тази система.

Въпреки това, ако прътът е завъртян на 90°, т.е. позициониран перпендикулярно на оста X и на посоката на движение, тогава дължината на пръта няма да се промени в сравнение с l 0. По този начин при измерване на размерите на движещо се тяло се намаляват размерите на тялото по посока на неговото движение.

Нека отбележим също, че този ефект е относителен. Така че, ако едната линийка на метър е неподвижна в инерционната рамка S, а другата е неподвижна в система S’ и тези инерционни системи се движат спрямоедин друг със скорост v, тогава за всеки от „двамата наблюдатели, единият от които е свързан със системата S, а другият със S“, движещата се спрямо него линийка ще изглежда скъсена.

Нека сега разгледаме въпроса за относителността на времевите интервали. Вече видяхме, че едни и същи идеални часовници в две инерционни системисправка, преместванеедин спрямо друг те са асинхронни.

Нека един наблюдател е в движеща се карета и има часовник, който е неподвижен спрямо каретата. Ще наречем референтната система, свързана с колата S’. Нека друг наблюдател и неговият часовник са неподвижни спрямо Земята, а влакът се движи със скорост v. Ще наречем референтната система, свързана със Земята S.

Нека сега приемем, че в точка във времетоt` 1 (Фиг. 36.4, а) в каретата светна крушка (случи се конкретно събитие), и в момента на времето t` 2 (фиг. 36.4, b) светлината изгасна (възникна ново събитие). За наблюдател в каретата тези две събития са се случили в една и съща точка в пространството (каретата), но в различни моментивреме t` 1 и t` 2.

Интервалът от време между две събития за референтна система, в която и двете събития са се случили в една и съща точка в пространството, се нарича правилен интервал от време T 0 . Така за наблюдателя в автомобила t` 2 - t` 1 =T 0 . За наблюдател на Земята, и двете събития са се случили през различни точкипространство и по различно времеt 1 иt 2 според негочасове. Наистина, електрическата крушка светна на едно място в космоса и изгасна на друго, тъй като докато гореше, каретата измина известно разстояние спрямо Земята. За наблюдател на Земята интервалът от време между тези събития ще бъде t 2 -t 1 = T. В теорията на относителността е доказано, че

T = T 0 /√(1 – v 2 /c 2). (36.2)

От (36.2) е ясно, че T 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.

Ако наблюдател е на гара и следи събитията, случващи се в движещ се вагон, тогава според него часовникът във вагона върви по-бавно от неговия, т.е. между две събития във вагона минава повече време според неговия часовник, отколкото според часовника във вагона. Ако наблюдателят е в движеща се карета и следва събитията, се случва на гарата, тогава според него часовникът на гарата върви по-бавно от часовника във вагона, т.е.времето между две събития на гарата е по-голямо според часовника му, отколкото според часовника на гарата. От гледна точка на всеки наблюдател движещият се спрямо него часовник забавя ритъма си спрямо неговия часовник.

Относителният характер на времевите интервали е ясно видим тук, тъй като всеки от тези наблюдатели вярва, че часовникът на другия наблюдател изостава от неговия собствен часовник.

Зависимостта на интервалите от време от избраната референтна система е открита експериментално. Да дадем пример. Атмосферата на Земята е непрекъснато изложена на космически лъчи, които се състоят от поток от частици, движещи се с много високи скорости. Когато тези частици се сблъскат в горните слоеве на атмосферата с атоми на атмосферния азот или кислород, се образуват π мезони. Те са нестабилни и съществуват за много кратко време (времето на живот е много кратко).

Възможно е също така да се получат изкуствени π-мезони с помощта на големи ускорители. В лаборатории е определена средната продължителност на живота на тези π-мезони, т.е. средният интервал от време между тяхната поява и разпад. Скоростта на движение на тези изкуствени π-мезони е ниска, много по-малка от c. Следователно можем да приемем, че това, което е намерено експериментално животът T 0 е присъщият живот на π мезона. Оказа се много кратко, от порядъка на стотни от микросекунда! T 0 =2*10-8 s. Следователно, ако π-мезонът лети дори със скорост, близка до скоростта на светлината, тогава през това време той ще има време да лети не повече от 6 m, тъй като l=сT 0 =3*10 8 m/s*2 *10 -8 s =6 m.

Но π-мезоните са открити близо до повърхността на Земята, т.е. те проникват в атмосферата и достигат повърхността на Земята, прелитайки разстояние от около 30 km, без да се разпадат. Това се обяснява с забавянето на времето: изглежда, че всеки π-мезон носи свой собствен часовник, по който се определя собственият му живот T 0, но за наблюдател на Земята, животът на T π-мезона се оказва много по-дълъг; в съответствие с формула 6 (36.2), тъй като скоростта на π-мезона е наистина близка до скоростта на светлината.

Този факт може да се представи по различен начин за π-мезон, движещ се със скорост, близка до o; . С други думи, ако вземем предвид собствения живот на π-мезона T 0, тогава земните разстояния трябва да се измерват в референтната система, свързан с този π-мезон.

Този пример ясно показва, че самата концепция за „измерване“ не означава нищо абсолютно и числата, обозначаващи разстояние или време, нямат абсолютно значение и имат смисъл само в определена референтна рамка.

Относителност на дължини и времеви интервали.

1. Въведете понятието свиване на Лоренц?

2. Изведете формула за свиване на Лоренц?

3. Какви линейни размери се наричат ​​правилни?

4. Какво означава относителността на линейните размери на телата?

5. Кое време се нарича правилно?

6. Изведете формула за преобразуване на времеви интервали?

7. Какво означава релативистично забавяне на времето?

1. От трансформациите на Лоренц следва, че линейният размер на тяло, движещо се спрямо инерциална отправна система, намалява по посока на движението. Тази промяна в надлъжния размер на тялото по време на движението му се нарича ЛОРЕНТЦОВА КОНТРАКЦИЯ.

Нека е дължината на пръта в покой в ​​референтната система K`.

O x 1 (t) x 2 (t)

Ако прътът е разположен по оста O`X`, тогава x 1 ` и x 2 ` са координатите на краищата на пръта.

Тъй като пръчката се движи, е необходимо едновременно да се измерят координатите на нейните краища x 1 ` и x 2 ` в даден момент от времето t. Разликата в координатите дава дължината на пръта в системата K.

За да сравним дължините, използваме формулата за трансформация на Лоренц, която свързва координатите x, x` и времето t на системата.

7. Моделът, обсъден по-долу в параграф 6, показва наличието на релативистичен ефект на забавяне на протичането на времето в движеща се ISO в сравнение с неподвижна. Часовник, движещ се със скорост спрямо дадена ISO, работи по-бавно с коефициент от неподвижен; следователно, в съответствие с принципа на относителността, всички физически процеси в подвижна отправна система протичат по-бавно, отколкото в неподвижна. Ефектът от забавянето става забележим само при много високи скорости, близки до скоростта на светлината във вакуум.

Формула (4.28) е не само формула за преобразуване на скоростта при преминаване от една отправна система към друга, но и формула за добавяне на скорости в релативистичната динамика. Освен това структурата на тази формула е такава, че дори в случай, че две тела се движат едно към друго със скорост, равна на скоростта на светлината, скоростта на тяхното относително движение пак ще бъде равна не на 2C, а просто на C.

Това предполага, че формулата за релативистично добавяне на скорости е в съответствие с втория постулат на теорията на относителността.

Заменяйки разликите в координатите с дължините на пръта, а относителната скорост на системите K и K', равна на нея със скоростта на пръта, с който се движи в системата K, стигаме до формулата:

5. Времето, измерено от часовник, движещ се с даден обект, се нарича СОБСТВЕНО ВРЕМЕ.

6. Нека в движещ се ISO K` двете разглеждани събития 1 и 2 се случват в една и съща точка A(x 2 `=x 1 `), фиксирана спрямо K` в моменти t 1 и t 2, така че интервалът от време между тези събития спрямо стационарния ISO K.

Точка A се движи със същата скорост като системата K'. Следователно в K събития 1 и 2 се случват в различни точки в пространството с координати x 1 и x 2 =, където е интервалът от време между събития 1 и 2 според часовника в референтната система K. От трансформациите на Лоренц следва че:

Нека разгледаме как скоростта на точка се трансформира при преминаване от един ISO към друг. За незаредена система скоростта може да бъде записана:

(4.22)

(4.25)

Нека заместим (4.27) в (4.25):

Археолозите изучават далечното минало, изследват появата, развитието и смъртта на древните култури. От различни находки - инструменти, дрехи, предмети от бита, оръжия - археолозите научават как са живели хората преди много хиляди години. Археологическите находки също позволяват да се съди за връзките между различните древни народи. Определянето на възрастта на археологическите находки е от първостепенно значение за изясняване влиянието на един народ върху друг и решаването на редица други важни археологически проблеми.

Как се определя възрастта на археологическите находки?

Високи могили са разпръснати из голямата руска равнина. В тях са били погребани воини в пълно въоръжение, всеки със своя боен кон. В гробищата на тези хора са били поставяни много различни предмети, така че според техните вярвания да не се нуждаят от нищо в задгробния живот. Тези могили ни разказват за далечното минало на нашата страна, за бита и културата на сарматските племена, населявали преди няколко хиляди години обширни пространства от Карпатите на запад до Памир и Алтай на изток.

Разкопките в Скитския Неапол близо до Симферопол ни въвеждат в по-късен исторически период. Тук археологическите находки показват наличието на градска скитска култура. Възрастта на скитските могили обикновено се определя от вида на погребението и погребалните предмети на местната работа, но понякога в могилите се откриват вносни неща: глинени съдове от гръцка изработка, китайски тъкани, огледало от китайска изработка... Тези неща правят възможно е по-точно да се определи времето на живот на скита, погребан в могилата.

От археологическите находки в районите на района на Днепър беше възможно да се научи за така наречената триполска култура - за хора, живели преди около 5000 години. Откритите от археолозите фигурки на домашни животни, мотики от еленски рог, ножове и сърпове от кремък, кремъчни върхове на стрели, останки от покритието на кирпичени жилища, каменни мелници за зърно и много фигурки позволиха да се разбере какъв вид див животни, които древният човек е ловувал, какви домашни животни е притежавал, каква е икономиката му и как са се развили вярванията му.

Неотдавна в Узбекистан археолозите откриха град, заровен в пясъците. Неговите разкопки позволиха да се научи много за високата култура на древен Хорезм. Изгорелите останки от крепостта и жилищата позволиха много векове по-късно да се прочете историята за нейната смърт и да се разбере как и кога нашествието на номадите сложи край на просперитета и мощта на древен Хорезм.

Още по-далечни от нас са събитията, случили се в древен Египет. Те са разделени от нас от много десетки векове, но неуморните археолози намират начини да отговорят на въпросите в този случай: какво, как и кога?

В древен Египет се обръща специално внимание на погребението. Балсамирането на тялото на починалия и богатата украса на гробницата (с различни предмети или техните изображения), според египетските вярвания, са били необходими за удобното и приятно съществуване на сянката му. В края на краищата древните египтяни са вярвали, че човек се състои от три части: тяло, Божията искра и сянката, която свързва тялото с Божията искра. Египетските свещеници учели, че след като човек умре, сянката му броди по земята хиляди години. Точно подобна на човек, но само като изтъкана от мъгла, сянката може да ходи, говори и трябва да се храни през първите няколкостотин години, след това са й достатъчни само изображения на храна. Основното за сянката е тялото, в което е живяла преди. Ако не се запази, тогава сянката копнее и се скита неспокойна по земята.

Тези възгледи принудиха древните египтяни да създадат грандиозни градове на мъртвите, които заемаха целия край на западната пустиня, и да построят огромни пирамиди, вътре в които бяха разположени гробниците на фараоните. В наши дни тези градове на мъртвите са направили възможно да се научи много за един отдавна минал живот. Сравнението на фрагментарни записи на различни събития и търпеливото им изучаване позволяват на учените да реконструират историята на древния живот. Но само когато е възможно уверено да се датират поне някои от най-важните събития, цялата картина на далечното минало придобива достатъчна последователност и надеждност.

Исторически паметници и древни хроники, които съдържат записи за различни събития, помагат на археолозите да установят дати: войни и природни бедствия, смяна на крале и царски династии и т.н. Особено успешно е, когато едно и също събитие е отбелязано от няколко независими източника или самото събитие е такова че можем точно да определим времето, когато се е случило. Например от древната китайска хроника знаем за двама нещастни астрономи на име Хи и Хо, които през 2200 г. пр. н. е. не са предвидили навреме слънчевото затъмнение и са загубили главите си за това престъпление. Сравняването на хрониката със съвременно изчисление на това затъмнение осигурява точно времево клеймо и ни позволява да проверим колко правилно са спазвали времето древните китайски хронисти.

Въпреки това, археолозите не винаги са толкова лесни за определяне на времето на изследваните събития. Напротив, най-често се оказва, че не е никак лесно. Междувременно определянето на възрастта на археологическите находки е абсолютно необходимо условие за получаване на уверени заключения за историята на древните народи. Възможно ли е да се намери метод за директно определяне на възрастта на археологическите находки? Има ли часовник, който да брои хиляди години? Да, такива часовници съществуват и то няколко различни вида. Ще поговорим малко по-нататък за това какви са те, какъв е принципът им на действие и в какви граници работят.

Сега нека погледнем още по-далеч. Ако можехме да се върнем само 10 000 години назад, щяхме да открием, че на земята няма градове или села; малки групи хора се скупчват в пещери, а опасността дебне от всички страни. Ужасни, неразбираеми природни сили господстват над тях. Лошо въоръжени, те ловуват някои животни и трудно се защитават от други. Тези хора нямаха писменост и почти не оставиха паметници.

Още по-навътре в дълбините на вековете! Колко трудно е да разпознаеш човек в това същество с ниско наклонено чело, обрасло с коса, облечено в животинска кожа. Полусвит така, че ръцете му понякога докосват коленете, стиснал тояга или каменна брадва, пълзи страховито праисторическият човек - предшественикът на гордо изправения съвременен човек, властелинът на природата.

За да се разбере последователността и последователността на тези отдавна минали форми на живот, е необходимо да се определи тяхната възраст. Как да стане това?

Накарайте нещата и дори камъните да говорят.

Наскоро в Испания беше открита пещера, която в продължение на хиляди години е служила като местообитание както за хора, така и за животни. Те живееха в него, умираха и земята слой по слой покриваше останките им. Множество всевъзможни останки образуваха в тази пещера хълм с височина 13,5 метра, издигащ се от дъното й почти до самия свод. Първо, триъгълни ками, изработени от бронз, са открити на плитки дълбочини. Хората, които са ги напуснали, са живели преди 2000 години. Малко по-дълбоко са открити разни неща и скелети. Дори по-дълбоко са костите на северните елени и резците, направени от кост. След това още скелети. Още два метра по-надолу са открити много каменни ножове и свредла, оставени от хора, живели преди 10 хиляди години. Един метър по-дълбоко лежат кости на носорог и пещерна мечка. А в самото дъно на пещерата са открити грубо изсечени каменни брадви и стъргала, направени преди около 50 хиляди години.

Процесът на изграждане на почвения слой е бавен. Изследванията показват, че в тази пещера е бил необходим цял век, за да се увеличи земният слой с четвърт дециметър.

Археологическите находки, открити в различни части на света, позволиха постепенно да се изяснят основните етапи в развитието на човека и неговата култура. Възможно е да се установи, че преди 30-40 хиляди години са живели така наречените кроманьонци, които са имали удължен, обемен череп, широко лице и дъвкателни мускули с изключителна сила. Археолозите са открили скелети на тези хора, както и различни инструменти, които са направили, и рисунки на животни по стените на пещерите.

Неандерталците, живели преди 50-70 хиляди години, са заемали средно място между маймуните и хората. Коленете им винаги бяха леко свити. Челото им беше наклонено назад, брадичката почти липсваше. Скелетите на тези хора ни казаха как изглеждат; Притежаваните от тях каменни сечива - брадви, ножове, кълбовидни камъни, свредла и др. - ни позволиха да установим на какъв етап от развитието им са били. Питекантропите, които са съществували преди няколкостотин хиляди години, са ходели също толкова прави, колкото и ние, но главата им е била много по-скоро като на маймуна, отколкото на човек. Те имаха рязко изпъкнали вежди и чело, което се спускаше толкова стръмно назад, че наклоненият череп съдържаше половината мозъчно пространство на съвременния човек.

През 1960 г. в дефилето Олдувай в Танганайка (Африка) археолозите, съпрузи Мери и Луис Лийки, откриха останките на още по-примитивен човек, който се наричаше Homo habilis („сръчен човек“). Този човек използва камъчета с нащърбени ръбове като инструменти. Датирането на скали, взети от слоя, където е намерен, разкри, че той е живял преди около 2 милиона години.

Историята на Земята обикновено се разделя на отделни големи етапи. Последната от тях се нарича кайнозойска ера или ерата на „новия живот“. Продължава от около 55 милиона години. В края на кайнозойската ера се появява човекът и ние живеем тук.

Кайнозойът е предшестван от мезозойската ера или ерата на „средния живот“, която е продължила приблизително 135 милиона години. Беше време, когато на Земята цареше вечно лято. Климатът тогава беше толкова топъл и дори, че не могат да се различат пръстени в вкаменени дървета от онази епоха, които се намират сега, тъй като дърветата растат равномерно през цялата година.

В мезозойската ера владетелите на Земята на сушата, във водата и във въздуха са били влечугите. Гигантските гущери достигат огромни размери, например бронтозавърът тежал около 30 тона, пет пъти повече от съвременния африкански слон. Бронтозавърът е бил дълъг 20 метра, така че възрастен трябва да направи 30 стъпки, за да премине от муцуната до опашката. Към края на мезозойската ера стана по-студено. По време на заледяването всички тези гиганти са загинали.

Палеозойската ера или ерата на "древен живот" започва преди около 600 милиона години и завършва преди 340 милиона години. Като цяло беше спокойно, топло време, само от време на време прекъсвано от застудяване.

В началото на палеозойската ера животът е съществувал само в океаните, в които са живели ракообразни същества - трилобити и археоциати - организми, междинни между гъбите и коралите. Археоциатите имаха варовиков скелет и дълги, подобни на корен влакна, с които се прикрепяха към подводните скали. Тогава в моретата се появиха риби, а растенията и след тях някои животни се преместиха на сушата. До края на палеозойската ера живите същества най-накрая завладяват континентите, размножават се и се установяват на сушата. Влажни, гъсти гори от гигантски папрати и хвощ покриваха Земята. В моретата по това време трилобитите и археоциатите са измрели, но рибите са се размножили неимоверно и са довели до голямо разнообразие от видове.

Още по-ранни периоди от живота на Земята се наричат ​​еозойска ера или ерата на „зората на живота“. Първите континенти и океани са се появили на Земята преди около 1,5 милиарда години. В слоевете, които са се образували преди около 700 милиона години, вече има останки от доста сложни форми на живи същества. По този начин е вероятно преди около 1 милиард години или дори малко по-рано животът да е възникнал на Земята и първите клъстери от живи същества - малки бучки от жива, желеобразна протоплазма - са се появили в хладките води на океаните.

Внимателните търсения и усърдните изследвания позволиха на палеонтолозите постепенно, стъпка по стъпка, да разберат пътя на неговото развитие от останките на древния живот, а понякога само от неговите неясни следи - отпечатъци върху камъни. Многобройни сравнения позволиха да се изясни последователността на развитие на различни форми на живот и, макар и доста приблизително, да се установи тяхната хронология.

Успехите, постигнати от палеонтолозите, са намерили практическо приложение в минната индустрия. Познаването на възрастта на скалите е едно от средствата за разбиране на природата на скалните образувания и местоположението на рудите в тях, което е важно както при търсенето, така и при експлоатацията на полезни изкопаеми.

Методът на възрастта в геологията вече е широко разпространен и често е решаващ при проучвателни работи и съставяне на геоложки карти.

Има много примери, които могат да бъдат дадени, за да докажат това; нека разгледаме само един. През 1929 г. петролът е получен в Урал близо до село Верхне-Чусовские Городки. Д. В. Блохин, който извърши геоложко проучване на района, разположен на около 500 км на юг, откри в този район скали от същия тип и възраст като петролните земи на Ерхне-Чусовски Городки. Тогава той предложи сондиране за нефт. През 1932 г. е открит нефт на дълбочина 800 m. И така, благодарение на определянето на възрастта на скалите, беше открит нефтеният район Ишимбаевски.

Водещи геолози отдавна отбелязват значението на определянето на възрастта на скалите както за теоретичната, така и за практическата геология. Академик В. А. Вернадски в своите трудове подчерта важността на определянето на продължителността на геоложките процеси и възрастта на геоложките образувания. Академик В. А. Обручев пише, че „... водеща роля в търсенето на нови минерални находища играе познаването на геоложките процеси, които в минали периоди от живота на Земята са създали тези залежи и, разбира се, ги създават в момента ...” . „Какви минерални ресурси можем да приемем в една планинска страна?.. Отговорът ще зависи от възрастта на тази страна“ (В. А. Обручев, Основи на геологията, 1947 г., стр. 287, 293-294).

Когато учените, изучавайки минали епохи, използват слоевете на земната кора като стъпала, водещи в миналото, тогава останките от живи организми им служат като маркери за определяне на възрастта, те са, така да се каже, вкаменена хронология. Но, уви, този основен палеонтологичен метод за геолозите за определяне на възрастта на скалите поради масовите миграции на живи организми, случили се в древни времена, не винаги е надежден и сам по себе си трябва да бъде подкрепен от други, по-точни методи.

Радиовъглероден часовник

Нито един от часовниците, които описахме по-рано, не е подходящ за измерване на толкова големи периоди от време и за датиране на отдавна минали събития. В края на краищата часовниците, създадени от човека, се появиха сравнително наскоро в геоложки времеви мащаби, някои преди няколко хиляди години, други само преди няколко десетилетия. Използването на създадени от човека часовници за непрекъснато отчитане на времето не датира от няколкостотин години.

Часовникът - Земята, въртяща се около оста си, и часовникът - Земята, въртяща се около Слънцето - работят от милиарди години, но отчитането им е започнало само преди няколко хиляди години и, както сега знаем със сигурност, е пренесено излиза нередовно, с провали и провали.

Учените са разработили метод за измерване на времето с помощта на дървесни пръстени, но тази времева скала не се простира много далеч (до няколко хиляди години) и има ограничено приложение. Отлаганията на лентови глини, пясък и соли също позволяват да се брои времето. Всички тези методи са проучени и използвани от учените. Въпреки това, часовниците, базирани на тези процеси, се оказаха много неточни.

Съществуват редица други методи за измерване на големи периоди от време. Цяла група от такива методи се основава на изследването на промените в различните форми на живот. В течение на векове и хилядолетия едни видове растения и животни заменят други. Всеки от тези видове е съществувал повече или по-малко дълго време. Много видове са съществували едновременно. Повечето от тях обаче, след като са преживели период на просперитет и широко разпространение, след това по различни причини умират и отстъпват място на други.

Чрез изучаване на последователността, в която един вид е бил заменен от друг, и поне приблизително определяне на продължителността на съществуване на всеки от тях, по този начин е възможно да се създаде времева скала. Такива часовници се основават на сравнението на различни събития едно с друго и следователно показват относително време. Те позволяват уверено да се определи последователността на различните явления. Въпреки това, тези часовници се оказват много неточни при датирането на отделни събития или, както често се казва, определянето на възрастта на тези събития. Въпреки това дори и днес тези методи се оказват полезни в много случаи и се използват широко.

В началото на този век бяха разработени „радиоактивни часовници“ за измерване на дълги периоди от време. Именно те направиха възможно да се определи възрастта на различни обекти на изследване с приемлива точност, да се получат дати за отдавна минали събития и в крайна сметка да се разбере по-добре историята на живота на Земята, формирането на самата Земя и дори развитие на Слънцето и звездите. Много съществена характеристика на радиоактивните часовници е, че с тяхна помощ се определят археологически находки, скали и други обекти на изследване абсолютна възраст; абсолютен в смисъл, че се определя от определени свойства (радиоактивност) на дадена проба и директно за дадена проба, докато при методите на относителната хронология възрастта на дадена проба се определя чрез сравняването й с други обекти, например останките на спори и цветен прашец на растения, обвивки от различни видове и др.

„Радиоактивните часовници“ са метод или по-скоро цяла група от много мощни методи, при които явлението радиоактивен разпад на ядрата на различни изотопи се използва за определяне на големи периоди от време. Изследванията на радиоактивните вещества показват, че скоростта на тяхното разпадане не зависи от промените в температурата и налягането на околната среда, поне в границите, които са постижими в земните лаборатории. По този начин процесът на радиоактивно разпадане може успешно да се използва за измерване на времеви интервали.

Интервалът от време, през който количеството радиоактивно вещество намалява наполовина, се нарича полуживот. Различните радиоактивни изотопи се разпадат със значително различни скорости, например: полуживотът на бисмут-212 е 60,5 минути, уран-238-4,5 милиарда години и въглерод-14-5568 години. По този начин за измерване на различни обекти и различни времеви интервали има доста широк избор от подходящи изотопи. Въпреки това, когато се използват радиоактивни часовници за отчитане на големи периоди от време, бяха открити специфични и сериозни трудности. Отне много работа и научни изобретения, за да се постигне степента на разбиране на използваните процеси, която направи възможно преодоляването на тези трудности.

Междувременно принципът за измерване на големи периоди от време с помощта на радиоактивни часовници е много прост. До известна степен е подобен на принципа на действие на огнения часовник, при който правилно подготвена пръчка гори с постоянна и предварително определена скорост. Познавайки първоначалната дължина на пръчката, скоростта на нейното изгаряне и измервайки дължината на нейната неизгоряла част, можете лесно да определите колко време е изминало от момента, в който пръчката е запалена. Точно това са правили в древността.

Нека разгледаме работата на радиоактивни часовници, базирани на използването на радиовъглерод C 14. Когато се определят интервалите от време с помощта на радиовъглеродни часовници, първоначалното съдържание на С14 в пробата и скоростта на неговото разпадане се считат за предварително известни и се измерва количеството въглерод-14, оставащо в пробата по време на измерването.

Учените определят скоростта на разпадане на радиовъглерода, използвайки подходящи лабораторни изследвания на специално приготвени C 14 препарати. Тъй като тази скорост не зависи от условията на съхранение на лекарството (температура, налягане и т.н.), няма съмнение, че намерената му стойност може да се използва при изследване на всякакви проби.

Въпреки това, аналогията между радиовъглеродните и огнените часовници не е пълна в смисъл, че на равни интервали от време дължината на горящата пръчка на огнения часовник намалява с определени сегменти, т.е. според закона за аритметичната прогресия и количеството радиоактивен вещество на равни интервали от време намалява с определен брой пъти, т.е. според закона на геометричната прогресия. Ако в началния момент дължината на пръчката на огнения часовник е била равна на A, а скоростта на горенето й е била B, то след 1, 2, 3 часа дължината й ще бъде равна на A - 1B, A - 2B, A - 3B и т.н. Ако количеството радиоактивно вещество в началния момент е било равно на А, то след равни интервали от време, характерни за всеки радиоактивен изотоп, то ще бъде равно на l/2 A, 1/4 A, 1/8 A и т.н. . Кривата, описваща такава промяна в стойността, се нарича експонент. Фактът, че количеството радиоактивно вещество, присъстващо в началото, намалява експоненциално с течение на времето, не създава допълнителни затруднения при отчитането на времето.

По-трудно е положението с определянето на първоначалното съдържание на радиоактивен въглерод в пробите. Как може да се разбере първоначалното съдържание на радиовъглерод в материал, който никой не е подготвил специално и който е лежал в земята хиляди или десетки хиляди години, преди учен да го извади оттам и да го нарече проба?

За да се отговори на този въпрос, бяха необходими различни познания и многозвенна верига от остроумни и дълбоки заключения. Нека да преминем към разглеждането им.

Радиовъглеродният метод за определяне на абсолютната възраст на материали от органичен произход беше; предложен през 1946 г. от W. F. Libby. Той също така разработва физическите основи на този метод. Известно е, че в земната атмосфера и океаните, в земните растения и животни, в морските организми, изобщо в цялата биосфера на Земята, има радиоактивен въглерод С 14. Вярно е, че има сравнително малко от него. Ако въглеродът се получава от някакъв органичен материал, например парче дърво, чрез изгаряне, тогава в него се открива β-радиация, характерна за C 14. Като удобна количествена характеристика на това лъчение се въвежда понятието специфична активност, което означава броя на разпадите, настъпващи за 1 минута в 1 g естествена смес от въглеродни изотопи. За въглерод, получен от 1 прясно отсечено дърво, специфичната активност е само 14 разпадания на грам в минута. Междувременно 1 g въглерод съдържа около 5 * 10 22 атома.

Естественият въглерод е смес от няколко изотопа, включително два стабилни: C 12 (98,9%) и C 13 (1,1%), както и много малко количество, равно на само 1,07 * 10 -10%, радиоактивен въглерод C 14. Но предположението, че този радиовъглерод е остатък от този, който е бил на Земята по време на нейното формиране, т.е. преди 4,5 милиарда години, е напълно невероятно. В крайна сметка времето на полуразпад на C 14 е само 5568 години. Ако преди 4,5 милиарда години цялата Земя се е състояла изцяло от радиовъглерод, тогава дори и в този случай до наше време ще са останали милиарди милиарди пъти по-малко от него, отколкото се намира сега.

Защо радиовъглеродът не е изчезнал на Земята, умрял е и все още се открива днес? Очевидно само защото има някакъв механизъм, който го генерира през цялото време.

Този механизъм вече е известен и е както следва. Космическите лъчи идват на Земята в непрекъснат поток. Те съдържат тежки незаредени частици: неутрони. Когато преминават през земната атмосфера, неутроните на космическите лъчи взаимодействат с ядрата на атмосферния азот. В този случай възниква следната ядрена реакция (фиг. 49): неутрон, сблъсквайки се с азотно ядро, образува с него междинна нестабилна система, която след много кратко време изхвърля протон и се превръща в радиоактивно ядро ​​въглерод-14 .

След пренареждането на ядрото доста бързо настъпва пренареждане на електронната обвивка и се получава въглероден атом, който е химически идентичен на всеки друг въглероден атом. Комбинирайки се с кислородни атоми, той се окислява до въглероден диоксид. Заедно с обикновения въглероден диоксид от въздуха, той се абсорбира от растенията, е част от солите на въглеродния диоксид, разтворени в океаните и т.н. Така въглерод-14, генериран от неутрони от космически лъчи, се включва в биохимичния цикъл на живота на Земята.

Тъй като е радиоактивно, ядрото на атома въглерод-14 се разпада след известно време. В този случай се излъчват бета частица (електрон) и антинеутрино и ядрото въглерод-14 се превръща в стабилно ядро ​​азот-14.

Междувременно всеки жив организъм е в състояние на непрекъснат обмен с околната среда, като абсорбира някои вещества и освобождава други. Следователно изглежда естествено да се предположи, че в живия организъм специфичната активност на въглерода трябва да бъде същата като в околната среда. Този извод е логичен, но не и безспорен. Освен това, той представлява само една връзка в доста дълга верига от изводи, необходими за намиране на първоначалното съдържание на радиовъглерод в пробите.

Нека разгледаме всички тези връзки една по една: космическите лъчи близо до повърхността на Земята съдържат неутрони. Тези неутрони, взаимодействайки с азота в земната атмосфера, генерират радиовъглерод. Полученият радиовъглерод се окислява до въглероден диоксид, смесва се с обикновения атмосферен въглероден диоксид и по този начин се включва в биохимичния цикъл на Земята. Всички организми абсорбират въглероден диоксид в процеса на метаболизма и по този начин получават радиовъглерод.

Ако в продължение на десетки хиляди години интензитетът на космическата радиация, падаща върху Земята, и съответно плътността на неутронния поток в близост до Земята, не се променят;

ако радиовъглеродът, генериран в земната атмосфера от неутрони от космически лъчи, винаги е бил разреден в нея със стабилен въглерод в същата степен;

ако не е имало и няма други нередовни източници на радиоактивен и стабилен въглерод в земната атмосфера;

ако специфичната активност на атмосферния въглерод не зависи от географската ширина и дължина на района и височината му над морското равнище;

ако наистина относителното съдържание на радиовъглерод в живите организми е същото като в атмосферата;

Ако всичко това е вярно, тогава за да се определи първоначалното съдържание на радиоактивен въглерод в дадена проба от органичен произход, е достатъчно да се измери съдържанието му във всяка проба с нулева възраст и органичен произход, например в прясно отсечено дърво.

Това количество е измерено и добре известно. Той е такъв, че дава 14 радиоактивни разпада в минута на 1 g естествена смес от всички въглеродни изотопи.

След като организмът умре, неговият въглероден обмен с външната среда спира. по този начин моментът, в който започне радиовъглеродният часовник, е смъртта на организма. Преди десетки хиляди години някое дърво е било повалено от лавина или ледник, някое животно е загинало в битка или от земетресение и от този момент нататък съдържанието на стабилен въглерод в тях не се е променило, а количеството на радиовъглерод непрекъснато намалява с много определена скорост, така че след След 5568 години остава само 1/2 от оригинала, след 11 136 години - само 1/4 и т.н.

Колко валидни са всички тези предположения? В края на краищата, ако поне едно от тях е невярно, тогава цялата верига от заключения се разпада и определената радиовъглеродна възраст се оказва илюзорна.

За да преценят правилността на всички тези предположения, Либи и други автори извършиха обширни експериментални тестове на метода върху различни проби с известна възраст. Оказа се, че в рамките на грешката на измерването резултатът от определянето на абсолютната възраст на пробите не зависи от геомагнитната ширина на точките за вземане на проби и от височината на тези точки над морското равнище. Това показва сравнително бързо осредняване, настъпващо поради атмосферното смесване.

Освен това се оказа, че ако вземем предвид някои разлики в първоначалната специфична активност на въглерода в земните и морските организми, тогава резултатите от радиовъглеродното датиране също не зависят от вида на пробите.

Въпреки това, решаващият тест за коректността на радиовъглеродните часовници беше да се сравнят показанията им с възрастта на достатъчно древни образци, надеждно определени по друг метод. Ясно е, че не е било никак лесно да се извърши подобна проверка, тъй като за това са били необходими предмети от органичен произход, чиято възраст би била доста точно известна предварително и би била много хилядолетия.

За контролни измервания успяхме да намерим седем различни проби от дървесина:

1) Парче от смърч, чиято възраст е определена от растежните пръстени на ствола му и по този начин е датирана към 580 г. сл. Хр.

2) Парче дърво от вкаменен ковчег (Египет), който според исторически данни е датиран от 200±150 г. пр.н.е. Така през 1949 г., т.е. по време на тези изследвания възрастта на тази проба е била 2149 ± 150 години (± знаците и числото 150 показват точността на определяне на възрастта и показват, че в този случай е известно, че е приблизително 2000 до 2300 години).

3) Парче дърво от пода на дворец в северозападна Сирия, което според исторически данни е датирано от 675 ± 50 г. пр.н.е.

4) Вътрешността на дърво секвоя, чиито пръстени на растеж съответстват на интервала от време от 1031 до 928 г. пр.н.е. През 1949 г. това съответства на средна възраст от 2928 ± 52 години.

5) Част от дъска от погребалния кораб на египетския цар Сесострис. Тази проба е исторически датирана от 1800 г. пр.н.е.

6) Парче акациева дъска от гробницата на Джосер в Саккара, която според историческите данни е датирана 2700 ± 75 пр.н.е. д. По този начин възрастта на тази проба е около 4650 години,

7) Парче кипарисова дъска от гробницата на Снефру в Мейдум, която според историческите данни е датирана 2625 ± 75 г. пр.н.е. д. Така възрастта на тази проба е около 4600 години.

Радиовъглеродните измервания на възрастта на тези проби, както може да се види от фиг. 50, даде доста добро съответствие между изчисленията и експериментите и по този начин потвърди предположението и изчислението на любознателния ум на учените.

Въз основа на тези резултати V. F. Libby заключава, че следните предпоставки са правилни, които той основава на радиовъглеродния метод:

1. Интензивността на космическата радиация в близост до Земята, интензивността на неутронния поток и съответно специфичната активност на въглерода в земната атмосфера са постоянни поне през последните няколко десетки хиляди години.

Нека си припомним, че специфичната активност на въглерода е броят на радиоактивните разпадания на радиоактивен въглерод, възникващи в 1 g въглеродна проба за 1 минута.

2. Специфичната активност на въглерода в жив организъм от даден вид е една и съща и постоянна и следователно е "светова" константа на биологично вещество.

3. След смъртта на организма промяната в специфичната активност на въглерода в него се извършва по експоненциален закон, т.е. в съответствие със закона за геометричната прогресия.

По този начин изглеждаше очевидно, че методът отваря възможността за недвусмислено определяне на абсолютната възраст на проби от органичен произход. След това много изследователи започнаха широко и успешно да използват радиовъглеродни часовници за определяне на абсолютната възраст на голямо разнообразие от проби.

Усъвършенстване на радиовъглеродния метод

Идеята на радиовъглеродния метод е проста, но не и безспорна. Междувременно през следващите години, заедно с по-нататъшните успехи на метода, от време на време започнаха да се откриват отделни резки разлики в радиовъглеродните дати от тези, очаквани от археолозите и геолозите в съответствие с техните идеи по този или онзи въпрос. Освен това в някои случаи радиовъглеродните дати в крайна сметка бяха потвърдени и археолозите и геолозите трябваше да променят идеите си. В други случаи обаче радиовъглеродните дати се оказват неточни.

В същото време техниката на радиовъглеродни измервания и съответно тяхната точност вече бяха значително подобрени и учените се възползваха от това, за да разберат тънкостите на радиовъглеродния метод. В същото време се оказа, че нито едно от основните положения, формулирани от Либи, не е изпълнено точно и всички изискват допълнителен анализ. В същото време се оказа, че е възможно да се гарантира, че радиовъглеродните показания на часовника са достатъчно точни и надеждни.

За да разберете това (а това е интересно и дори поучително), най-добре е, следвайки историята на развитието на този метод, да поставите под въпрос всяка точка в него. Дали концентрацията на радиовъглерод в земната атмосфера наистина е била същата преди хиляди и десетки хиляди години, както е сега? В крайна сметка, ако това не е така, тогава обратното броене на времето става несигурно. Несигурно до същата степен, както ако първоначалната дължина на пръчката на огнения часовник беше неизвестна.

Тези съмнения не са напразни. През 1958 г. de Vries, а след това Stiver, Suess и други показаха, че специфичната активност на въглерода в земната атмосфера намалява с увеличаване на слънчевата активност. Този ефект се обяснява с факта, че магнитните полета на слънцето модулират потока от космически лъчи, падащи на Земята. Такива изследвания са провеждани преди няколко хиляди години и се оказва, че вариациите в специфичната активност на въглерода не надвишават 1-2% (фиг. 51, крива 1), което съответства на изкривяване на измерената абсолютна възраст използване на радиовъглеродни часовници с 80-160 години.

Възможно е обаче в по-далечното минало промените в специфичната активност на въглерода в земната атмосфера да са били по-значителни, например поради големи промени в климата на Земята. Изследването на този въпрос е от голям интерес.

Допълнителен източник на радиовъглерод в биосферата на Земята е изпитването на ядрени и особено термоядрени оръжия. Замърсяването на атмосферата с радиоактивен въглерод, възникнало в резултат на ядрени опити над повърхността на Земята, има глобален характер. Големината на този ефект достига значителна стойност в сравнение със средната специфична активност на въглерода за предходния период от време. Въпреки това, в момента, поради забраната за ядрени опити във въздуха, мащабът на ядрения ефект има тенденция да намалява. Тъй като ефектът от ядрените опити започна да действа едва преди около 30 години, той не е значим за датиране на проби, по-стари от тази възраст (фиг. 51, крива 2).

Друга причина за нарушаване на постоянството на концентрацията на радиовъглерод в биосферата на Земята е разреждането на естествената смес от въглерод със стабилни изотопи. Това разреждане се дължи на промишлените емисии на въглероден диоксид в атмосферата. Поради смесването на атмосферата ефектът като цяло е глобален. Чрез изследване на дървесни пръстени с известна възраст, Suess показа, че този ефект е започнал да действа преди около 140 години (фиг. 51, крива 3).

Следователно промени в специфичната активност на въглерода са настъпили в миналото. Големината на тези промени за определен интервал от време е вече известна. Следователно, когато това е възможно и необходимо, се въвежда подходяща корекция в резултатите от измерването и се получава актуализирана стойност на абсолютната възраст на избраните проби.

Нека сега обсъдим втората основна точка на Либи. Наистина ли специфичната активност на въглерода е еднаква в живите организми от даден тип? Строго погледнато, това не е вярно. Кийлинг показа, че условията на живот на даден организъм в известна степен, макар и в малка степен, влияят върху концентрацията на радиовъглерод в него. Получените изкривявания в определянето на абсолютната възраст могат да достигнат няколкостотин години.

Въпреки това скоро се намери изход от тази трудност. Изследванията показват, че когато две дървета на една и съща възраст имат различни концентрации на радиоактивен въглерод (измерени чрез съотношението C14/C12), съотношението на стабилния изотоп C13/C12 също се променя. Освен това, промяната в съотношението C 14 /C 12 винаги е два пъти по-голяма от промяната в съотношението C 13 /C 12. По този начин, независимо измерване на съотношението на стабилния изотоп на дадена проба ни позволява да определим дали има изотопно изместване и каква е неговата величина. Обикновено тя е малка и може да бъде пренебрегната. Въпреки това, когато е необходимо, се въвежда подходяща корекция и се получава прецизирана стойност на абсолютната възраст.

По този начин беше възможно да се преодолеят редица трудности, които бяха значителни главно при запознаване с млади проби. Междувременно при датирането на много древни проби възникнаха много специални трудности. По-долу е описан анализ на тези трудности, който позволи да се очертаят границите на радиовъглеродния метод или, ако желаете, да се разбере с кое хилядолетие завършва „циферблатът“ на радиовъглеродния часовник.

Граници на радиовъглеродния метод

Въпросът за границите, в които използването на един или друг метод е възможно и легитимно, винаги е интересен и важен, защото много често най-значимите и нови неща се намират близо до тях или дори отвъд тях. Естествено учените имат желание да прокарат тези граници. Например, геолозите, използващи радиовъглеродния метод, наистина трябва да могат да датират все по-древни проби, тъй като това им дава толкова важна възможност да проникнат още по-дълбоко в миналото на Земята.

За физиците, които доразвиват радиовъглеродния метод, въпросът за неговите граници е не по-малко важен. Те трябва да знаят: достигнати ли са вече тези граници или още не? Дали увеличаването на горната възрастова граница на радиовъглеродния метод е само технически, инструментален проблем или горната възрастова граница на радиовъглеродните часовници е ограничена от характеристиките на самия метод?

Въпросът за долната възрастова граница на радиовъглеродния метод, поне по принцип, се решава просто и недвусмислено. Долната граница е нулева възраст. Със съвременното техническо ниво на радиовъглеродни измервания е възможно да се датират проби с малка възраст с точност от 50-30 години. Така "циферблатът" на радиовъглеродния часовник започва от леко размазана нула.

Фактът, че нулата на радиовъглеродния часовник е малко размазана, се обяснява с наличието на грешка в измерването. Всеки резултат, получен експериментално, има известна грешка и радиовъглеродните дати не са изключение в това отношение. Следователно типичният радиовъглероден часовников запис съдържа една или друга дата и грешката в нейното определяне, например: T = 10 000 ± 70 години. Този запис означава, че истинската възраст на извадката с доста голяма вероятност е в диапазона от 9030 до 1070 години.

Възможно ли е да се намали грешката на радиовъглеродните измервания? Да, но трябва да имате предвид следното: когато правите радиовъглеродно датиране, трябва да изследвате проби, които имат много ниска радиоактивност. Междувременно измервателното устройство е чувствително и към други лъчения, като космически лъчи и радиоактивно лъчение от околните обекти. Големината на това външно, фоново лъчение е приблизително същата като измерената. Междувременно нивото на фона зависи от редица причини и може да варира до известна степен. Следователно, за да се намали грешката на измерване, е необходимо да се повиши, доколкото е възможно, чувствителността на устройството към измерваното лъчение и обратно, доколкото е възможно, да се намали чувствителността му към външно, фоново лъчение.

За да се намали фоновата стойност, приемникът на радиация (т.е. броячът) е ограден с масивен щит, направен от няколко тона олово и 80-100 кг живак, което допълнително намалява фона с 6-8 пъти. използвайки специална електронна схема, сигналите, възприемани от устройството, се сортират, като се избират и преброяват само тези, които имат определена енергийна характеристика на радиоактивния въглерод. Накрая се извършва временна селекция от сигнали в близост до измерваната проба, а не една поставят се два брояча, които възприемат излъчването.Те отчитат само онези сигнали, които се появяват в двата брояча едновременно и освен това в единия приемник, а след това и в другия. и сигналите от измерваната проба възбуждат едновременно и двата приемника. Следователно, тази схема позволява да се преброят необходимите сигнали и да се филтрират почти без загуби. Всички тези мерки могат да намалят фона приблизително 20 пъти .

Увеличаването на количеството на тестваното вещество и увеличаването на продължителността на измерванията също води до намаляване на грешката на резултата от измерването. В същото време разходите за труд и време както за подготовката на пробите, така и за измерването им съответно се увеличават. Но ако това е продиктувано от естеството на решавания проблем, тогава това трябва да се направи, тъй като по този начин е възможно да се намали грешката в датирането на млади проби до 20-10 години.

Какво определя горната възрастова граница на радиовъглеродния метод? С кое хилядолетие завършва радиовъглеродният циферблат на часовника? Оказва се, че отговорите на тези въпроси не са никак тривиални; Освен това по същество има две горни възрастови граници.

Нека да разгледаме защо това се случва. Ако след смъртта едно дърво лежи в земята около 50 000 години, тогава съдържанието на радиовъглерод в него намалява стотици пъти. В такава проба остатъчната радиовъглеродна активност е много по-ниска от фона. Освен това, дори когато продължителността на измерванията се увеличи до няколко дни, грешката в резултата пак е няколко хиляди години. При по-старите образци грешката е още по-голяма и поради ниската точност измерванията се обезсмислят. Това определя техническата горна възрастова граница на радиовъглеродния метод.

Нарекохме го техническа граница, защото в крайна сметка стойността му се определя от нивото на измервателната технология. В момента в повечето радиовъглеродни лаборатории е 40-50 хиляди години. Техническата горна възрастова граница може да бъде изместена чрез увеличаване на количеството на измерената проба, забавяне на продължителността на измерванията или изотопно обогатяване (например чрез термична дифузия). Всички тези начини вече са изпробвани от учените и се оказаха подходящи, но много трудоемки. Използвайки ги, беше възможно да се датират отделни древни проби до преди 70 000 години.

При решаването на някои важни научни проблеми трудностите и продължителността на работата остават на заден план и само фундаменталната възможност за решаване на проблема се счита за значима. Ето защо е толкова важно да се отговори на въпроса до каква граница може да се повиши горната възрастова граница на радиовъглеродния метод.

Обикновено при определяне на абсолютната възраст по радиовъглеродния метод се взема предвид само С14, който е влязъл в тялото от външната среда, и, следвайки Либи, се смята, че след смъртта на организма, само разпадането на този радиовъглерод се извършва в него. Ф. С. Завелски взе предвид, че самите организми (растения, животни) съдържат азот и в тяхното местообитание, т.е. на повърхността на Земята, има неутрони. От това следва, че радиовъглеродът се образува и вътре в организмите по време на техния живот и след смъртта.

Нека наречем С14, абсорбиран от организма от атмосферата по време на живота му, външен радиовъглерод, а С14, който се образува в самия организъм както по време на неговия живот, така и след смъртта - собствен радиовъглерод.

Ако приемем, че намаляването на количеството на външния радиоактивен въглерод в пробата се извършва по експоненциален закон (фиг. 52, пунктирана крива J ext) и заедно с това има натрупване на собствен радиовъглерод в нея (фиг. 62, J ext), ние неизбежно стигаме до заключението, че тяхното количество се променя с течение на времето по закон, различен от експоненциалния (фиг. 52, J exp). От тук става ясно, че третото положение, формулирано от Либи е, че в пробите намаляването на специфичната активност на въглерода става по експоненциален закон, т.е. в геометрична прогресия, не може да се счита за точна.

собствена" активност, J exp - експериментална, т.е. експериментално измерена въглеродна активност">
ориз. 62. Промяна във въглеродната активност в проба с течение на времето. J in - активност на въглерод, получен от външната среда, J in - „собствена“ активност, J exp - експериментална, т.е. експериментално измерена въглеродна активност

Междувременно при определяне на абсолютната възраст се измерва точно това - общата или експерименталната стойност на специфичната активност на въглерода в пробата. Лесно е да се разбере, че ако не се вземе предвид натрупването на собствен радиовъглерод, тогава намерената стойност на абсолютната възраст се оказва фиктивна.

Колко голяма грешка е това? Дали е толкова голям, че този ефект винаги трябва да се взема предвид, или толкова малък, че може да бъде пренебрегнат във всеки случай? След като направи съответните изчисления, Ф. С. Завелски показа, че абсолютната възраст на пробите, определена по радиовъглеродния метод, без да се отчита образуването на собствения им радиовъглерод, наистина се различава от истинската. Въпреки това, за проби на по-малко от 50 000 и дори 70 000 години тази разлика е толкова малка, че може да бъде пренебрегната. Това заключение е ясно показано на фиг. 52, което показва, че когато възрастта на пробата е 70 000 години, остатъчната активност на външния радиовъглерод (J ext) е повече от 20 пъти по-голяма от активността на неговия собствен радиовъглерод (J ext). Дори когато възрастта на пробата е 80 000 години, J int е 5-6 пъти по-голяма от J int. Съответно, за проби, чиято възраст е около 80 000 години, корекцията за присъщия радиовъглерод е около 1500 години, или 2%. За проби, по-стари от 90 000 години, корекционната стойност за техния собствен радиовъглерод се увеличава рязко и достига първо десетки, а след това стотици проценти *.

* (Завелски Ф.С., Друго усъвършенстване на радиовъглеродния метод, Доклади на Академията на науките на СССР, серия геол., т. 180, № 5, 1968 г.)

Сега можете да отговорите на въпросите, зададени по-рано. Докато разработва физическите основи на радиовъглеродния метод през четиридесетте години на нашия век, Либи разполага с измервателни инструменти, които позволяват да се определи абсолютната възраст на пробите до приблизително 20-30 хиляди години. Занимавайки се с проби не по-стари от тази възраст, той беше напълно прав, като твърди, че в тях намаляването на специфичната активност на въглерода с течение на времето се извършва по експоненциален закон.

И. Арнолд през 1954 г. вече споменава възможността за образуване на радиовъглерод в самата проба, а Е. Олсън през 1963 г. оценява влиянието на този ефект върху радиовъглеродния часовник и стига до извода, че в количествено отношение той е незначителен. Като се има предвид нивото на измервателната техника от онези години, подобно заключение може да се счита за повече или по-малко правилно.

Междувременно в момента техническата горна възрастова граница на радиовъглеродния метод вече е повишена до 50-70 хиляди години и се повдига въпросът за по-нататъшното му увеличаване. От гореизложеното става ясно, че при датиране на проби, чиято възраст е повече от 80-90 хиляди години, в допълнение към подобряването на измервателната апаратура е необходимо да се въведе и корекция за собствения радиовъглерод.

За да се установи стойността на тази корекция, е необходимо да се определи съдържанието на азот в пробата и интензитета на неутронното лъчение от почвата, в която пробата е лежала десетки хиляди години. Но по време на толкова дълго съхранение на пробата нивото на неутронно лъчение от почвата може да се промени. Ясно е, че в резултат големината на корекцията се определя много неточно. Следователно, когато остатъчната активност на външен радиовъглерод в проба стане по-малка от активността на собствения й радиовъглерод, тогава абсолютната възраст, определена чрез радиовъглеродния метод, става несигурна. Това обстоятелство поставя не техническа, а фундаментална горна възрастова граница за увеличаване на отброяването на хилядолетия от радиовъглеродни часовници.

Стойността на тази фундаментална горна възрастова граница на радиовъглеродния метод зависи от съдържанието на азот в пробата и от нивото на неутронно лъчение в почвата. По този начин е малко по-различно за различните проби. Средно тази граница е около 100-120 хиляди години.

Някои употреби на радиовъглеродни часовници

Направени са голям брой абсолютни радиовъглеродни определения на възраст за проби, взети от торфища. Тяхната възраст е поставена в съответствие с хронологията, базирана на изследване на цветен прашец и спори на древни растения. Като цяло беше получено сравнително пълно съответствие между определянето на възрастта чрез радиоактивен въглерод и поленовия метод.

Останките от въглища позволиха с помощта на радиовъглероден метод да датира културния слой на пещерата Ласко (Франция), чиито стени бяха покрити с праисторически рисунки. Възрастта на този слой е определена на 15 500 ± 900 години. По този начин археолозите получиха важни референтни дати.

С радиовъглеродния метод са изследвани останки от дървени въглища, намерени в праисторическо находище, раковини, използвани като декорация от праисторически хора, съдържанието на стомаха на древно животно и др.

Радиовъглеродното датиране беше използвано за изследване на проби, взети по време на разкопките на отломки, натрупани срещу Храма на Слънцето в Перу. Възрастта на тези отпадъци (черупки, въжета, рогозки, животински останки) на различни дълбочини се оказа различна - от няколкостотин до десетки хиляди години. Съответната датировка се оказва много важна при археологическите изследвания.

В Палестина, близо до Мъртво море, са намерени свитъци на Библията (книгата на Исая). Радиовъглеродното датиране на горната обвивка на свитъка показа възраст от 1917±200 години.

Съветски изследователи откриха труп на мамут, доста добре запазен в ледовете на Таймир. За да се изследва възрастта му, сухожилията на животното са взети с радиовъглеродно датиране. В резултат на измерванията на относителното съдържание на радиовъглерод се оказа, че мамутът е лежал в ледовете на Таймир около 12 хиляди години.

Преди повече от десет години антрополозите бяха доста смутени от откриването на останките на човека от Пилтдаун. Намереният череп и челюст имаха редица характеристики, които взривиха установените идеи за човешката еволюция. Когато по радиовъглероден метод беше определена абсолютната възраст на тези находки и тя се оказа само около 500 години, стана ясно, че има измама или, ако искате, шега.

Пещерата Шанидар е открита в Северен Ирак и е била обитавана от хора в продължение на приблизително 100 000 години. Разкопките на тази пещера са описани от Ралф Солецки.

Разкривайки слой по слой в тази пещера, учените анализираха намерените предмети и определиха абсолютната възраст на находките. В горния пласт са открити останки от обществени огнища, каменни хоросани и останки от домашни животни. Този слой обхваща времето от съвременната до някаква епоха от каменната ера, а според радиовъглеродните часовници се оказа, че долната му част е на 7000 години от нас.

Във втория слой са намерени добре заточени върхове на копия, костени шила за шиене, парчета графит с гравирани рисунки и купища черупки от охлюви. Възрастта на дъното на този слой е определена с радиовъглерод на 12 000 години. Това е среднокаменната епоха. Находките позволиха да се установи как хората от онова време са живели, ловували, какво са яли и какво е било тяхното изкуство.

Третият слой, също датиран от радиовъглеродни часовници, заемаше времеви интервал от 29 до 34 хиляди години. Това е древната каменна ера. В този пласт са открити различни кремъчни сечива.

В най-долния, четвърти слой на пещерата, простиращ се на дълбочина от 5 до 14 м, до скалната основа, учените откриха останките на отдавна изчезнал неандерталец и неговите примитивни инструменти. Възрастта на дъното на този слой не е определена чрез радиовъглеродно датиране. По ред причини учените са изчислили, че е около 100 000 години.

Тези примери (и броят им може значително да се увеличи) показват къде и как работят радиовъглеродните часовници и колко интересно и важно е да се повиши горната им възрастова граница.

В момента радиовъглеродният метод за определяне на абсолютната възраст вече се използва широко в различни археологически и геоложки проучвания и е референтен метод за конструиране на съответните времеви скали.

Пакет: ChGK Book. 2000. Първите сто въпроса Обиколка: Обиколка 1. Въпрос 1.1: В първите векове от съществуването на християнството широко разпространение получават т. нар. монархически ереси, чиито привърженици отричат ​​триединството на Бога. Философът Тертулиан в своите писания опровергава твърденията на монархистите и в резултат на дейността му до 3 век в западната част на Римската империя влиянието на монархиите е сведено до нищо. Защо Тертулиан не може да повлияе толкова ефективно на източните региони на империята? Отговор: Той е писал на латински, но в тези райони са говорили и писали предимно на гръцки. Въпрос 1.2: Предметът, който е причинил това неприятно събитие през 1443 г., се намира в московската църква Св. Николай в Пески. По-късно това събитие се повтаря повече от веднъж. За какво събитие говорим? Отговор: Пожар (Москва изгоря от стотинка свещ). Въпрос 1.3: Московският патриарх официално се нарича Негово Светейшество Патриарх на Москва и цяла Рус, а Патриархът на Александрия се нарича: Патриарх на Александрия и всички... Довършете заглавието. Отговор: Африка. Въпрос 1.4: На старогръцки тълпата е „охлос“. И как, според една версия, древните гърци наричат ​​отделен представител на тази тълпа? Отговор: Охломон. Въпрос 1.5: Преди произведения от един популярен жанр, често публикувани в пресата, бяха игнорирани. В съвременните писания по тази тема понякога се вземат предвид Церера, Палада, Юнона и Веста. Но е малко вероятно всички някога да бъдат взети под внимание, защото има повече от 2000 от тях. За какво са тези есета? Отговор: Това са хороскопи. Някои съвременни астрологични школи отчитат „влиянието“ на големите астероиди. отговор. Пеперуда. Казаха им името на известна личност, живяла преди няколко века, и ги попитаха кой е той? Най-популярният отговор беше „не знам“; вторият най-популярен отговор е „бащата на Ирина Алегрова“. Кой всъщност беше този човек и как се казваше? отговор. "Една птица в ръката струва две в храста". 1.35 Посочете името на известния съавтор на някой си Ганян, с когото той през 1943 г. изобретява автономно устройство за изследване на един от четирите елемента. Какво име е дадено на изобретението на Паскал и Лайбниц? Виждали сте тяхното въображение повече от веднъж. Но в реалната история имената им останаха, въпреки че според някои предположения и двете имена са носени от един и същи човек. Назовете ги. Какво име имаше бащата на Никита Антуфиев, ако от 1702 г. цялото семейство получи фамилията, получена от него? 1.90 Англичаните казват: „Само смел човек е достоен за красота.“ какво говорим

Антипиретиците за деца се предписват от педиатър. Но има спешни ситуации с треска, когато на детето трябва незабавно да се даде лекарство. Тогава родителите поемат отговорност и използват антипиретици.

Какво е позволено да се дава на кърмачета? Как можете да намалите температурата при по-големи деца? Кои лекарства са най-безопасни?ден на Земята

- това е времето, през което Земята се върти около оста си и се сменя цикълът ден-нощ. Нашият живот е подчинен на този цикъл. Сутрин отиваме на работа, вечер си лягаме. Съответните циклични физиологични процеси в живите организми се наричат

Например хората имат минимална телесна температура рано сутрин и максимална вечер. При тежки гнойни инфекции разликата в температурите сутрин и вечер достига до 3-4 градуса по Целзий. Колко часа ще продължи един ден за човек, който живее „извън времето“, тоест без никаква способност да определя времето на деня по външни признаци? Тези многомесечни експерименти, включително върху себе си, са описани отфренски пещерняк (от гръцки spelaion - пещера) в книгата си “В БЕЗДНАТА НА ЗЕМЯТА “, публикуван

в Москва през 1982 г

Защо беше необходимо това? Не само в името на „голата“ наука. През 60-те години на миналия век изследването на космоса е в ход, планират се дългосрочни експедиции до други планети и НАСА се интересува от дългосрочни експерименти за ефекта от изолацията на хората върху техния поминък. Френското военно ведомство дори се заинтересува от резултатите от експериментите. Разберете защо се интересувате по-долу. не Ако сте в състояние да не общувате с никого 2-3 дни, без да страдате от липса на комуникация, тогава може би ще успеете да го направите. В свободното си време спелеолозите четяха книги (всички имаха изкуствено осветление), занимаваха се с хоби (рисуване, фотография) и изследваха пещерата си. Но всеки ден те имаха цял списък от скучни задължителни задачи: обаждания „нагоре“ за всяко събитие (събуждане, хранене, физиологични функции, лягане), поредица от досадни психофизиологични тестове за самообладание, ефективност, скорост на реакция и т.н. Освен това в редица експерименти трябваше постоянно да нося сензори изследвания на урина и изпражнения

дневник

1) през 1964-1965г Антоан Сени(4 месеца, 35-годишен мъж) и (3 месеца, 25-годишна жена). В онези дни такава продължителност на самотния престой в пещера беше недостижим рекорд, особено сред жените.

Антоан Сени (Тони):

двудневен ритъм

На 61-ия ден от този изключителен експеримент Тони ни създаде сериозно безпокойство: той спал 33 часа. Вече се страхувах за живота му и се готвех да сляза при него, когато изведнъж телефонът иззвъня: Тони ми каза, че е прекарал лека нощ!

Френското военно министерство

• Джоузи празнува 48 часов цикъл, но по-нередовен. Понякога тя заспиваше, забравяйки първо да се обади за известяване, което объркваше анализираните данни.
• преди и след напускане на пещерата мензисзапочна редовно на всеки 29 дни. В пещерата биоритмите се оказаха други. Първа "пещерна" менструациясубективно започна на 27-ия ден (реално - на 33-ия). От дневника става ясно, че Джоузи е мислила за правилността на датите си.

• втора менструациязапочва субективно след 12 дни (реално - след 25 дни). За Джоузи това беше пълна изненада. След ден на мислене тя промени датата в дневника си, прескачайки с 22 дни напред. Новата й среща беше само с 4 дни зад реалната.
• трета (последна в пещерата) менструациязапочна субективно 9 дни след втория (реално - 24 дни). Толкова малък интервал между периодите напълно я зашемети. В резултат на това тя отново променя датата в дневника (+13 дни), като изостава от реалната дата само с 6 дни. Нейните цитати от дневника могат да бъдат прочетени в глава 4 „Speleonauts” (връзка към сайта ще има след всички експерименти).

2) през 1966 г Жан-Пиер Мерете- “човешка лаборатория” (6 месеца).
На този доброволец вероятно му беше най-трудно. Той живее почти през цялото време със сензори, които записват електрическата активност на мозъка му, движенията на очите, мускулния тонус, сърдечния и дихателния ритъм, температурата на тялото и кожата. Електродите дразнеха кожата до степен на кървене, но всеки път Мерете беше убеждавана да „потърпи още малко“ в името на науката и всеки път той се съгласяваше.

25 часа 48 часа

3) през 1968-1969г- доброволно лишаване от свобода Филип ИнгландърИ Жак Шабер(по 4,5 месеца).

с 48 часови дни(500 W).

Филип Ингландър:

Жак Шабер:

28 часа

Филип беше запален пещерняк. Той изследва своята пещера и оставя тези редове в дневника си: „Копаейки, разчиствайки, издълбавайки стъпала, често изчерпвах силите си, работейки по 4-5 часа без почивки" Но, както по-късно изчислиха на повърхността, той работи повече от 20 часа!

4) през 1972 г- (6 месеца).

24 часа 31 минути

9,5 часа сън 7,5 часа сънс 28 часа бодърстване.

ректална телесна температура най-малко в 2 сутринта(1,5 часа след заспиване). В пещерата минималната температура всеки път настъпваше приблизително 1 час по-късно - в 3, 4 и 5 часа сутринта и т.н., така че след 2 седмици "извън времето" минималната стойност се появи на кривата на 3 часа следобед. И това се повтаря няколко пъти по време на експеримента.

дните не бяха съкратени

Леонардо да Винчи .

Мелатонин

мелатонин заспиване. Произвежда се мелатонин епифиза (епифизно тяло)

Повечето мелатонин се образува на тъмно; излишната светлина е пагубна за него. През нощта се образуват 70% от дневния мелатонин.

има препарати с мелатонинза перорално приложение. Продава се в Беларус МЕЛАКСЕНИ ВИТА-МЕЛАТОНИН. Те се назначават, когато десинхроноза(нарушаване на нормалния циркаден ритъм, например при полет между различни часови зони), нарушения на съня, депресия. Лекарствата не са най-евтините, но по принцип достъпни.

(Последната част от статията за влиянието на лунните цикли върху миньорите и експеримента Монтоук в крайна сметка беше изтрита на 30.01.2016 г. по искане на читателите като псевдонаучна)

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

Какво е позволено да се дава на кърмачета? Как можете да намалите температурата при по-големи деца? Кои лекарства са най-безопасни?- това е времето, през което Земята се върти около оста си и се сменя цикълът ден-нощ. Нашият живот е подчинен на този цикъл. Сутрин отиваме на работа, вечер си лягаме. Съответните циклични физиологични процеси в живите организми се наричат биологични ритми (биоритми). Например хората имат минимална телесна температура рано сутрин и максимална вечер. При тежки гнойни инфекции разликата в температурите сутрин и вечер достига до 3-4 градуса по Целзий.

Струва ми се, че за повечето градски хора 24-часовият биоритъм е наложен и форсиран, доказателство за което е редовното използване на будилник. Въпреки това можете да се обучите да си лягате и ставате по едно и също време на деня. Ако денят ни се удължи (например смяна на часовника през есента), по-лесно се понася, отколкото ако се скъси през пролетта, когато трябва да ставаме час по-рано.

Колко часа ще продължи един ден за човек, който живее „извън времето“, тоест без никаква способност да определя времето на деня по външни признаци? Тези многомесечни експерименти, включително върху себе си, са описани от френски спелеолог(от гръцки spelaion - пещера) Мишел Цифрв книгата си " (от гръцки spelaion - пещера) в книгата си ““, публикуван “, публикуван. Разбира се, материалът по-долу не може да се счита за изчерпателен преглед на натрупания световен опит в биоритмологията, той е само интересна информация за размисъл.

Опитите, описани в книгата, бяха проведени от 1964 до 1972 г. в дълбоки пещерина границата на Италия и Франция, както и в САЩ. Пещерите са удобни за тяхното постоянни климатични условия: тишина, пълна липса на вятър и слънчева светлина, постоянна температура и влажност. В експериментите участваха опитни пещерняци доброволци. Пещерата е по-естествена среда, пълна с опасности (пропасти, студ, влага, тъмнина, редки насекоми и дори мишки) в сравнение със специално изграден бункер.

Защо беше необходимо това? Не само в името на „голата“ наука. През 60-те години на миналия век изследването на космоса е в ход, планират се дългосрочни експедиции до други планети и НАСА се интересува от дългосрочни експерименти за ефекта от изолацията на хората върху техния поминък. Френското военно ведомство дори се заинтересува от резултатите от експериментите. Разберете защо се интересувате по-долу.

Лесно ли е да живееш в пещера с месеци?не Ако сте в състояние да не общувате с никого 2-3 дни, без да страдате от липса на комуникация, тогава може би ще успеете да го направите. В свободното си време спелеолозите четяха книги (всички имаха изкуствено осветление), занимаваха се с хоби (рисуване, фотография) и изследваха пещерата си. Но всеки ден те имаха цял списък от скучни задължителни задачи: обаждания „нагоре“ за всяко събитие (събуждане, хранене, физиологични функции, лягане), поредица от досадни психофизиологични тестове за самообладание, ефективност, скорост на реакция и т.н. Освен това в редица експерименти трябваше постоянно да нося не Ако сте в състояние да не общувате с никого 2-3 дни, без да страдате от липса на комуникация, тогава може би ще успеете да го направите. В свободното си време спелеолозите четяха книги (всички имаха изкуствено осветление), занимаваха се с хоби (рисуване, фотография) и изследваха пещерата си. Но всеки ден те имаха цял списък от скучни задължителни задачи: обаждания „нагоре“ за всяко събитие (събуждане, хранене, физиологични функции, лягане), поредица от досадни психофизиологични тестове за самообладание, ефективност, скорост на реакция и т.н. Освен това в редица експерименти трябваше постоянно да нося, които в онези дни не винаги са били преносими, така че доброволците са били в пещерата, като кучета на каишка на няколко метра. И сензорните електроди дразнеха кожата. Всеки ден трябваше да събираме и изпращаме горе сензори. Беше анализиран дори съставът на стърнищата, обръснати от лицето. Спелеолозите водеха в пещерите изследвания на урина и изпражнения, където са записали субективната дата и чувствата си. Само тези от върха на ескорт екипа знаеха истинската дата. Не винаги имаше достатъчно пари за тези дългосрочни експерименти, но всички участници упорстваха много непоколебимо, въпреки трудностите. Поради липса на пари за храна по време на експеримент в САЩ ескорт групата дори улови и яде гърмящи змии.

Кратки резултати от експерименти „извън времето“

1) през 1964-1965гпровеждат се паралелни индивидуални експерименти Антоан Сени(4 месеца, мъж на 35 години) и Джоузи Лорес(3 месеца, жена на 25 години). В онези дни такава продължителност на самотния престой в пещера беше недостижим рекорд, особено сред жените.

Антоан Сени (Тони):

• когато Тони преброи на глас до 120, за да измери субективно интервал от 2 минути, всъщност изминаха между 3 и 4 минути.

Още от първия месец на експеримента при Антоан Сени е открито нарушение в ритъма на бодърстване и сън. Денят му понякога продължаваше 30 часа без прекъсване, а продължителността на съня му няколко пъти надвишаваше 20 часа. Това даде повод за безпокойство.

Особено ни удиви, когато в рамките на 22 дни продължителността на деня му варира от 42 до 50 часа (средно 48 часа), с фантастично дълги периоди на непрекъсната активност – от 25 до 45 часа (средно 34 часа) и с продължителност на съня от 7 до 20 часа. Открихме феномен, който нарекохме през 1966 г двудневен ритъм, тоест с продължителност около 48 часа.

На 61-ия ден от този изключителен експеримент Тони ни създаде сериозно безпокойство: той спал 33 часа. Вече се страхувах за живота му и се готвех да сляза при него, когато изведнъж телефонът иззвъня: Тони ми каза, че е прекарал лека нощ!

И така, средната продължителност Сънят на Тони при 48-часов ритъм беше 12 часа. Дневният му цикъл се състоеше от 36 часа бодърстване и 12 часа сън, но този модел беше нарушен няколко пъти: Сени можеше да спи 30 часа, а след това оставаха само 18 часа за активния период. Затова през 1965г Френското военно министерствореши да проучи по-подробно природата на този сън, който толкова значително повишава работоспособността на човек и дава на тялото огромни възможности за възстановяване. Такива експерименти са проведени през 1968-1969 г. (по-нататък на тази страница вижте експеримент № 3).

Джоузи Лорес:

2) през 1966 гбеше проведен рекорден експеримент Жан-Пиер Мерете- “човешка лаборатория” (6 месеца).

На този доброволец вероятно му беше най-трудно. Той живее почти през цялото време със сензори, които записват електрическата активност на мозъка му, движенията на очите, мускулния тонус, сърдечния и дихателния ритъм, температурата на тялото и кожата. Електродите дразнеха кожата до степен на кървене, но всеки път Мерете беше убеждавана да „потърпи още малко“ в името на науката и всеки път той се съгласяваше.

Мерете се събуждаше и си лягаше всеки ден два до три часа по-късно от предишния ден. В това изследване, използвайки електроенцефалограми, записани по време на сън, наличието на субектът има 48-часов биоритъм.

През първите 10 дни от живота на Мерете в пещерата, циркадният ритъм на Мерете беше приблизително 25 часа(15 часа бодърстване + 10 часа сън), което почти отговаряше на нормалния ритъм. След това, през следващия месец, тялото му следваше ритъм, продължил около 48 часа(34 часа буден и 14 часа сън).

Следващите месеци отново изненадват: ритъмът на Мерете става непостоянен и варира от 18 до 35 часа, с периоди на активност от 12 до 20 часа и сън от 7 до 15 часа. Понякога дори спеше по 17 часа!

Този неравномерен ритъм (записани са цикли без почивка с продължителност около 50 часа със средна продължителност 25 часа) продължава да привлича интереса на специалистите. Това несъмнено е един от най-важните резултати от експеримента на Жан-Пиер Мерете.

3) през 1968-1969г- доброволно лишаване от свобода Филип ИнгландърИ Жак Шабер(по 4,5 месеца).

Първият доброволец (Филип Ингландър, 30 години) трябваше да живее 2 месеца с 48 часови дни, а вторият (Шабер, 28 г.) трябваше да живее 3 месеца с постоянно горяща ярка електрическа светлина(500 W).

Филип Ингландър:

Обичайният 24-часов ритъм на Филип Ингландер, 2 седмици след началото на експеримента, беше независимо заменен от 48-часов ритъм, който продължи 12 дни. След това, съгласно план, изготвен съвместно с френски военни експерти, беше направен опит да се консолидира този спонтанен 48-часов цикъл за още 2 месеца и да се постигне това с помощта на ярка лампа от 500 W, която трябваше да гори над неговата прозрачна палатка за 34 часа през всички дни. Разбира се, Филип не знаеше колко дълго ще гори тази лампа всеки път.

Опитът беше успешен. За първи път човекът е живял в свят, в който денят се удвоява: 36 часа бодърстване и само 12 часа сън, без никакви смущения. Филип, както показват многобройните електроенцефалограми на съня му, се адаптира перфектно към този режим.

В крайна сметка на Филип е дадена възможност да живее по свое усмотрение, както в началния период на експеримента. Нещо изненадващо се случи с изследователите. Филип, вместо да се върне към 24-часов циркаден ритъм, продължи да поддържа 48-часов ритъм без най-малко усилиебудност и сън. И когато му съобщиха, че вече е 4 януари, той възкликна:

Уау! Пропуснах Нова година! Мислех, че е едва началото на ноември!

Жак Шабер:

Жак, за разлика от Филип, запази биологична сметка за времето, близка до реалния ден: интервалите между неговите събуждания бяха осреднени 28 часа. Включването на яркото осветление зарадва Жак; сънят му изобщо не беше нарушен. Едва през третия месец на пълна самота денят му стана равен на 48 часа, което беше придружено от повишена физическа активност (по-специално през този период той провеждаше интензивно разузнаване в пещерата).

Субективно за Жак са изминали 105 дни между неговото спускане и излизане на повърхността вместо действителните 130 дни. Преди експеримента Жак беше прочел нещо по темата за определяне на истинската продължителност на времето, така че той имаше по-добро разбиране за броя на изминалите дни от съседа си Филип.

В крайна сметка телата на Жак и Филип се поддадоха и се подчиниха на 48-часовия ритъм. Това даде голямо предимство: 2 часа печели всеки ден. Ако обикновен човек спи 8 часа от 24, то при 48-часов ритъм само 12 часа от 48 са достатъчни за сън.

Филип беше запален пещерняк. Той изследва пещерата си и оставя следните редове в дневника си: „Копаейки, разчиствайки, издълбавайки стъпала, често изчерпвах силите си, работейки по 4-5 часа без прекъсване.“ Но, както по-късно изчислиха на повърхността, той работи повече от 20 часа!

Експериментите на Шабер и Ингландър бяха обект на дълъг анализ. Те позволиха изберете хора, които могат да живеят според 48-часов ритъм. Michel Siffre пише, че критериите за този подбор вече са разработени.

4) през 1972 г - Мишел Цифр(6 месеца).

По време на целия 2-месечен експеримент през 1962 г., субективните дни на Сифра са били близки до нормалните и са равни на средно 24 часа 31 минути, различаващи се от реалните с половин час.

През 1972 г., напротив, субективният ден се е увеличил значително повече: през първите 1,5 месеца всеки ден е бил с 2 реални часа по-дълъг (26 часа).

След това в продължение на 2 седмици ритъмът на бодърстване и сън е непоследователен: 48-часовите дни се редуват с 28-часови дни (средната им продължителност е 37 часа).

Така през 1962 г. Sifr се нуждаеше 9,5 часа сънда бъде нащрек 15 часа; и през 1972 г. му беше достатъчно 7,5 часа сънс 28 часа бодърстване.

След това в продължение на няколко месеца цикълът беше близо до 28 часа, след което този ритъм отново стана 2-дневен, но без закономерност: 48-часови дни се редуваха с 28-часови дни в продължение на 2 седмици. Накрая до самия край на експеримента се стабилизира на 28 часа.

Michel Cifr също беше покрит със сензори, включително измервателни ректална телесна температура(в ректума). Анализът показа, че преди да слезе в пещерата тя е била най-малко в 2 сутринта(1,5 часа след заспиване). В пещерата минималната температура всеки път настъпваше приблизително 1 час по-късно - в 3, 4 и 5 часа сутринта и т.н., така че след 2 седмици "извън времето" минималната стойност се появи на кривата на 3 часа следобед. И това се повтаря няколко пъти по време на експеримента.

Това са резултатите, получени в продължение на 10 години от група изследователи, ръководени от Michel Cifr. Никой от спелеолозите дните не бяха съкратени. За всички те само се удължиха. Може би точно това е причината за желанието на учениците да си лягат сутрин и да стоят будни през нощта?

Говорейки за оптимални дневни биоритми, човек не може да не си припомни Леонардо да Винчи. Казват, че той спал само 1,5 часа на ден. Тайната на неговото огромно представяне е, че той заспиваше за 15 минути на всеки 4 часа.

Мелатонин

Човешкото тяло произвежда специален хормон мелатонин, който отговаря за адаптирането към биоритмите и заспиване. Произвежда се мелатонин епифиза (епифизно тяло)и подобрява качеството на съня, намалява честотата на главоболие, световъртеж и подобрява настроението. Ускорява заспиването, намалява броя на нощните събуждания, подобрява благосъстоянието след събуждане сутрин и не предизвиква чувство на летаргия, слабост и умора при събуждане. Прави сънищата по-ярки и емоционално наситени. Адаптира организма към бързи промени в часовите зони, намалява реакциите на стрес и регулира невроендокринните функции. Проявява имуностимулиращи и антиоксидантни свойства.

Повечето мелатонин се образува на тъмно; излишната светлина е пагубна за него. През нощта се образуват 70% от дневния мелатонин.

Времето е най-важната философска, научна и практическа категория. Изборът на метод за измерване на времето интересува човека от древни времена, когато практическият живот започва да се свързва с периодите на революция на слънцето и луната. Въпреки факта, че първият часовник - слънчевият часовник - се появи три и половина хилядолетия пр.н.е., този проблем остава доста сложен. Често отговорът на най-простия въпрос, свързан с него, например „колко часа има един ден“, не е толкова лесен.

История на изчисляването на времето

Редуването на светли и тъмни часове на деня, периоди на сън и бодърстване, работа и почивка започва да означава преминаване на времето за хората още в примитивните времена. Всеки ден слънцето се движеше по небето през деня, от изгрев до залез, а луната се движеше през нощта. Логично е периодът между еднаквите фази от движението на светилата да стане единица за изчисление на времето. Денят и нощта постепенно се оформят в ден - понятие, което определя смяната на датата. На тяхна основа се появиха по-кратки единици за време - часове, минути и секунди.

За първи път са започнали да определят колко часа има един ден в древността. Развитието на знанията в астрономията доведе до факта, че денят и нощта започнаха да се разделят на равни периоди, свързани с издигането на определени съзвездия към небесния екватор. А гърците възприели шестдесетичната бройна система от древните шумери, които я смятали за най-практична.

Защо 60 минути и 24 часа?

За да преброи нещо, древният човек е използвал това, което обикновено е винаги под ръка - пръстите си. Оттук произлиза десетичната бройна система, приета в повечето страни. Друг метод, базиран на фалангите на четирите пръста на отворената длан на лявата ръка, достига своя връх в Египет и Вавилон. В културата и науката на шумерите и другите народи на Месопотамия числото 60 става свещено. В много случаи наличието на много делители, единият от които е 12, прави възможно разделянето му без остатък.

Математическата концепция за това колко часа има един ден произхожда от Древна Гърция. Гърците по едно време взеха предвид само дневните часове в календара и разделиха времето от изгрев до залез слънце на дванадесет равни интервала. След това те направиха същото с нощното време, което доведе до разделяне на деня на 24 части. Гръцките учени знаеха, че продължителността на деня се променя през годината, така че дълго време имаше дневни и нощни часове, които бяха еднакви само в дните на равноденствието.

От шумерите гърците са възприели и разделянето на кръга на 360 градуса, въз основа на което е създадена система от географски координати и разделянето на часа на минути (минута прима (лат.) - „умалена първа част“ (на час)) и секунди (secunda divisio (лат.)) са разработени - „второ деление“ (на часа)).

Слънчев ден

Значението на деня във връзка с взаимодействието на небесните тела е периодът от време, през който Земята прави пълен оборот около оста си на въртене. Астрономите обикновено правят няколко уточнения. Те разграничават слънчевите дни - началото и краят на една революция се изчисляват от местоположението на Слънцето в една и съща точка на небесната сфера - и ги разделят на истински и средни.

Невъзможно е да се каже с точност до секундата колко часа има един ден, които се наричат ​​истински слънчеви часове, без да се посочи конкретна дата. През годината тяхната продължителност периодично се променя с почти минута. Това се дължи на неравномерността и сложната траектория на движение на звездата по небесната сфера - оста на въртене на планетата има наклон от около 23 градуса спрямо равнината на небесния екватор.

Можем повече или по-малко точно да кажем колко часа и минути има един ден, който експертите наричат ​​средно слънчево. Това са обичайните календарни периоди от време, използвани в ежедневието, които определят конкретна дата. Смята се, че продължителността им е постоянна, че са точно 24 часа, или 1440 минути, или 86 400 секунди. Но това твърдение е условно. Известно е, че скоростта на въртене на Земята намалява (един ден се удължава с 0,0017 секунди на сто години). Интензивността на въртене на планетата се влияе от сложни гравитационни космически взаимодействия и спонтанни геоложки процеси в нея.

Сидеричен ден

Съвременните изисквания за изчисления в космическата балистика, навигацията и др. са такива, че въпросът колко часа продължава денонощието изисква решение с точност до наносекунди. За целта се избират по-стабилни опорни точки от близките небесни тела. Ако изчислите пълната революция на земното кълбо, като вземете за начален момент позицията му спрямо точката на пролетното равноденствие, можете да получите продължителността на деня, наречена звездна.

Съвременната наука установява точно колко часа има едно денонощие, което носи красивото име звездни часове - 23 часа 56 минути 4 секунди. Освен това в някои случаи тяхната продължителност е допълнително уточнена: истинският брой секунди е 4,0905308333. Но дори този мащаб на усъвършенстване понякога е недостатъчен: постоянството на референтната точка се влияе от неравномерността на орбиталното движение на планетата. За да се елиминира този фактор, се избира специален, ефемериден произход, свързан с извънгалактични радиоизточници.

Време и календар

Окончателният вариант за определяне колко часа има един ден, близък до съвременния, е възприет в Древен Рим, с въвеждането на Юлианския календар. За разлика от древногръцката система за изчисляване на времето, денят е разделен на 24 равни интервала, независимо от времето на деня или сезона.

Различните култури използват свои собствени календари, които имат за отправна точка конкретни събития, най-често от религиозен характер. Но продължителността на средния слънчев ден е еднаква по цялата Земя.

Печат