Время, основная (наряду с пространством) форма существования материи, заключающаяся в закономерной координации сменяющих друг друга явлений. Оно существует объективно и неразрывно связано с движущейся материей. См. Пространство и время, Относительности теория.
Измерение времени. Проблемой измерения В., независимо от способа и системы его отсчёта, занимаются различные разделы науки и техники. Технические средства — счётчики В. (часы и другие приборы) для счёта В. и воссоздания его единиц и их долей разрабатываются в хронометрии. Астрономия даёт возможность с помощью специальных наблюдений небесных светил контролировать работу счётчиков В. и определять поправки к шкалам В.
Уже в глубокой древности в основу измерения больших и малых промежутков В. легли астрономические явления, обусловленные движением небесных светил, прежде всего Земли и Луны. В качестве единицы для измерения больших интервалов В. стал применяться год, определяемый периодом обращения Земли вокруг Солнца; с этой единицей В. связан цикл изменений в природе. Более мелкой единицей В. стал служить цикл смены лунных фаз (синодический месяц), который, несколько изменившись, превратился в существующий поныне месяц. Сутки связаны с циклом смены светлого и тёмного времени и обусловлены вращением Земли. Для отсчёта ещё более мелких интервалов В. сутки делились на часы, причём первоначально светлое время суток делилось на 12 дневных часов, а тёмное — на 12 ночных часов, различных по длине и не имеющих постоянной продолжительности в течение года. Позже было введено деление суток на 24 равных часа. С развитием хозяйственной деятельности человека к проблеме измерения В. стали предъявлять более высокие требования. Совершенствовались приборы для измерения В. — часы, что позволяло вводить всё более точные системы счёта В., применительно к практическим и научным требованиям. В современных часах система счёта В. задаётся тем или иным искусственным периодическим процессом: качанием балансира (морские хронометры, часы в быту и др.), маятника (астрономические часы и др.), колебанием кварцевой пластинки (кварцевые часы). В наиболее точных кварцевых часах стабильность колебаний кварца контролируется квантовыми генераторами, действие которых основано на периодических процессах, происходящих в атомах и молекулах (атомные часы).
Вращение Земли вокруг оси относительно звёзд определяет звёздное В. Поскольку звёзды имеют собственные движения, недостаточно хорошо изученные, звёздное В. измеряют относительно весеннего равноденствия точки, движение которой среди звёзд хорошо известно. Момент её верхней кульминации (см. Кульминация небесного светила) принимается за начало звёздных суток. Звёздные сутки подразделяют на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздное В. определяется непосредственно из астрономических наблюдений и служит для согласования показаний часов-хранителей В. с астрономической системой счёта В. Знание звёздного В. необходимо при различных астрономических наблюдениях, а также в геодезических измерениях, навигации и других работах, связанных с наблюдениями небесных светил. В практической жизни оно неудобно, так как не согласуется со сменой дня и ночи. Поэтому на практике употребляется солнечное В.
Истинное солнечнее В. определяется видимым суточным движением Солнца, моменты верхней и нижней кульминации которого называются соответственно истинным полднем и истинной полночью. Промежуток В. между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца называются истинными солнечными сутками. Однако вследствие неравномерности движения Земли по орбите, а следовательно и видимого годичного движения Солнца по эклиптике, а также неперпендикулярности оси Земли к плоскости её орбиты, истинные солнечные сутки непостоянны по своей продолжительности, т. е. система счёта истинного солнечного В. неравномерна. Равномерная в течение года система солнечного В. — среднее солнечное В. — основана на суточном движении так называемого среднего Солнца — фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору с такой скоростью, что в своем годичном движении она всегда одновременно с истинным Солнцем проходит через точку весеннего равноденствия. Моменты верхней и нижней кульминаций среднего Солнца называются соответственно средним полднем и средней полночью. Промежуток В. между двумя последовательными одноимёнными кульминациями среднего Солнца называется средними солнечными сутками, за начало которых принимается его нижняя кульминация. Средние солнечные сутки подразделяются на средние солнечные часы, минуты, секунды.
Разность между средним и истинным солнечным В. называется уравнением времени, которое в течение года изменяется в пределах от —14 мин 22 сек до + 16 мин 24 сек (см. Уравнение времени). Среднее солнечное В. контролируется с помощью звёздного В. на основе следующего соотношения, установленного многочисленными наблюдениями:
365,2422 средних солнечных сут = 366,2422 звёздных сут,
откуда следует:
24 ч звёздного времени = 23 ч 56 мин 4,091 сек среднего солнечного времени;
24 ч среднего солнечного времени = 24 ч 3 мин 56,555 сек звёздного времени.
Для хранения времени, полученного из астрономических наблюдений, применяются часы, идущие по среднему солнечному и по звёздному времени.
На разных меридианах Земли моменты кульминации как точки весеннего равноденствия, так и истинного и среднего Солнца происходят не в один и тот же физический момент. Поэтому и В. на различных меридианах различно: изменению долготы на 15° к востоку соответствует увеличение звёздного, а также истинного и среднего солнечного В. на 1 ч. Время, определённое для заданной долготы, называется местным В. (иногда местным В. неправильно называется поясное В., употребляемое в том или ином пункте Земли). Местное среднее солнечное В. нулевого, гринвичского, меридиана, считаемое от полуночи, называется всемирным или мировым В. Всемирным В., единым для всей Земли, широко пользуются в астрономии.
Местное В., различное в пунктах с разной географической долготой, создаёт неудобство в его практическом применении при междугородних и международных сообщениях. Для устранения этих неудобств в конце 19 в. во многих странах мира была принята система поясного времени, для чего вся поверхность Земли разбита на 24 часовых пояса, простирающихся вдоль меридианов с долготой, кратной 15°. В СССР поясное В. введено с 1 июля 1919. Для рационального использования светлой части суток в некоторых странах часы переводятся в летнее время на 1 ч вперёд по отношению к поясному В. В СССР часы переведены на 1 ч вперёд в 1930 (так называемое декретное В.). Декретное В. 2-го часового пояса в СССР называется московским В. Московское В. опережает всемирное В. на 3 ч.
Точные исследования показали, что система астрономического счёта В., основанная на наблюдениях кульминаций небесных светил, не является равномерной (всемирное В. в этой системе обозначается UT0), что обусловлено, во-первых, движением полюсов Земли, изменяющим долготу места наблюдения, и, во-вторых, неравномерностью вращения Земли, которая была обнаружена в результате применения высокостабильных кварцевых и атомных часов. Введение в UT0 поправок, учитывающих движение полюсов, приводит к всемирному В. UT1, а дополнительное введение поправок, учитывающих средние сезонные изменения периода вращения Земли, —к всемирному В. UT2. Однако равномерность систем счёта В., основанных на периоде вращения Земли, даже после внесения в них указанных поправок, не может уже удовлетворять некоторые разделы современной науки и техники.
Равномерная система счёта В. — эфемеридное В. — вводится как независимый аргумент законов небесной механики и контролируется наблюдениями обращения Луны вокруг Земли. На основе эфемеридного В. составляются ежегодники астрономические. Эта система определяется по разности его со средним солнечным В. из эмпирического соотношения:
∆tcek = 24,349 + 72,318T + 29,950T2 + 1,821В,
где Т считается в юлианских столетиях по 36 525 средних солнечных суток от момента 1900, января 0, в 12 ч всемирного В., а В представляет собой отклонение вычисленной по теории Брауна долготы Луны от наблюдаемой в данный момент. Величина средних солнечных суток вследствие неравномерности вращения Земли увеличивается за сто лет на 1,640 мсек и испытывает флуктуации вследствие наличия слагаемого, зависящего от В (за последние 120 лет они достигали —4,8 мсек в 1870 и +1,9 мсек в 1911). Поэтому определение секунды в физических системах единиц стали основывать не на периоде вращения Земли, а на периоде обращения её вокруг Солнца, называемом тропическим годом и равном промежутку В. между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Его продолжительность медленно изменяется со временем и составляет 365,24219879—0,00000614 (Т — 1900) средних солнечных сут. Генеральная конференция мер и весов (Париж, 1954) дала следующее определение секунды В. в системе СГС: «Секунда есть 1: 31 556 925,9747 доля тропического года для момента 1900, января 0, в 12 ч эфемеридного времени». Эфемеридное В., определяемое этой секундой для счёта больших интервалов В., выражается в юлианских столетиях по 36 525 эфемеридных суток от момента 1900, января 0, в 12 ч эфемеридного В.
Развитие электроники позволило в 60-х гг. 20 в. получить принципиально новую, независимую от астрономических наблюдений систему счёта В., основанную на применении высокоточных кварцевых часов, контролируемых квантовыми генераторами (атомными часами). Эта система счёта В. получила название атомного В. и обозначается ТА1. В качестве эталонной единицы используется атомная секунда, величина которой определяется посредством резонансной частоты одного из энергетических переходов в атоме цезия 133 (см. Квантовые стандарты частоты).
Радиосигналы точного В. подаются службами времени с помощью атомных часов в особой системе счёта атомного времени ТА, согласуемой с астрономическими системами счёта В.: продолжительность секунды времени ТА ежегодно определяется из астрономических наблюдений. Таким образом, система времени ТА осуществляет связь между всемирным В., получаемым из астрономических наблюдений, и атомным временем ТА1.
Все системы счёта В. регулярно сравниваются друг с другом, так что для любого момента может быть осуществлён переход из одной системы в другую. Результаты сравнений публикуются в «Бюллетенях» международных службы времени в Париже, а в СССР также в бюллетене «Эталонное время», издаваемом Всесоюзным научно-исследовательским институтом физико-технических и радиоизмерений (см. Служба времени).
Лит.: Куликов К. А., Курс сферической астрономии, 2 изд., М., 1969.
