Fragen Sie Ethan Nr. 30: Zählen langer Zeitabschnitte
Obwohl Freundschaft manchmal ewig erscheint und alle natürlichen Grenzen überschreitet, ist diese Emotion mehr als andere im Griff der Zeit.
- Robert Hugh Benson
Der Leser fragt:Ich schreibe Science Fiction, mache die Welt aus und entwickle einen Zeitrahmen von astronomischen Ausmaßen, der auf den Eigenschaften des Sonnensystems basiert. Es wäre toll, Ihre Gedanken dazu zu hören.
Astrophysikalische Systeme erweisen sich als hervorragende natürliche Uhren.Genau das verwenden wir auf der Erde. Die tägliche Rotation des Planeten um die Achse zeigt den Tag an, und die Umdrehung der Umlaufbahn um die Sonne ist das Jahr. Fast. Sie sehen, technisch gesehen wird dies ein Stern- oder Sternjahr genannt - die Zeit, die die Erde, die Sonne und entfernte Fixsterne benötigen, um genau zu denselben relativen Positionen zurückzukehren. Unser Kalender basiert jedoch auf einem tropischen Jahr oder der Zeit, die benötigt wird, um von einem Frühlingspunkt zum anderen zu gelangen.
Diese beiden Definitionen sind nahezu identisch und unterscheiden sich nur um 0,07%. Wenn Sie diesen Unterschied von 6 Stunden und 9 Minuten pro Jahr ignorieren, wird der Wechsel der Jahreszeiten alle 700 Jahre umgekehrt. Und jetzt haben wir nur noch die Präzession der Äquinoktien.
Für lange Zeiträume müssen Sie das tropische Jahr und die tropischen Tage vergessen. Die Rotation der Erde und aller Planeten verlangsamt sich aufgrund der Gravitationswechselwirkung mit anderen Massen des Sonnensystems allmählich. Und die Anwesenheit des Mondes verschärft diesen Prozess, da die Tage auf der Erde vor vier Milliarden Jahren 6 bis 8 Stunden dauerten und wir nach weiteren 4 Millionen Jahren keine Schaltjahre mehr brauchen werden.Daher könnten wir als Zeitmaß das Intervall wählen, das der Planet benötigt, um eine Revolution in einer astronomischen Umlaufbahn durchzuführen. Aber warum die Erde wählen?
Wir haben acht Planeten und ihre Umlaufzeiten sind wie folgt:Merkur: 0, 241 Erdjahre (1/4 Erdjahre)Venus: 0,615 (5/8 Erdjahre)Erde: 1Mars: 1,889 (3 Venusianer)Jupiter: 11, 8, der schwerste PlanetSaturn: 29,5 (2,5 Jupiter)Uranus: 84 (fast 3 Saturn)Neptun: 165 (2 Uran)Allerdings sind nicht alle dieser Zahlen mit ausreichender Genauigkeit bekannt. Für externe Planeten sind sie nur bis zu 2 oder 3 Stellen nach dem Dezimalpunkt genau bekannt. Die Messung der Zeit, basierend auf den Eigenschaften des Sonnensystems, weist jedoch Einschränkungen hinsichtlich Genauigkeit, Dauer und Stabilität auf. Es stellt sich heraus, dass es im Universum eine bessere Uhr gibt.
Millisekundenpulsare sind die beste natürliche Uhr im berühmten Universum. Dies sind die Sterne, die nach der Supernova-Explosion zusammenbrachen und sich in einen Neutronenstern verwandelten. Über Milliarden von Jahren hat sich ihre Rotation auf ultraschnelle Geschwindigkeiten beschleunigt - sie machen in wenigen Millisekunden eine Revolution (gleichzeitig sind sie Massenobjekte, die mit der Sonne vergleichbar sind). Und von ihren Polen fliegen Radiowellenjets aus.Wenn der Jet direkt zu uns geht, bekommen wir einen Impuls von Radiowellen - deshalb haben wir ihn einen Pulsar genannt. Die am schnellsten rotierenden Pulsare können mindestens Milliarden von Jahren existieren. Der uns bekannte Rotationsrekordhalter macht mehr als 700 Umdrehungen pro Sekunde.Dies ist auch die genaueste Uhr, die wir gefunden haben. Sie sind so genau, dass sie sich in einem Jahr oder einer Milliarde Jahren nicht ändern. Ihre Genauigkeit erreicht Mikrosekunden und dauert Jahrzehnte - das heißt, wir können eine Genauigkeit von etwa 10-15 erreichen .Nur die fortschrittlichsten Atomuhren der Erde funktionieren besser als diese - und da Pulsare Milliarden von Jahren existieren können, ist es schwierig, ihnen entgegenzuwirken. Aber was ist, wenn Sie etwas länger brauchen? Da ist so etwas.
Wismut. Hatten Sie in Ihrer Kindheit ein Periodensystem? Ich hatte als Kind und erinnerte mich an Wismut, das 83. Element, weil es das schwerste Element der nicht verfallenden war. Alle anderen Elemente, die schwerer als Wismut sind, zerfallen in leichtere. Einige existieren Sekunden oder Sekundenbruchteile, einige Tage, Jahre, Tausende von Jahren, Millionen und Milliarden. Aber Wismut war der härteste im Stall. Bis 2003
Wismut-209 ist das langlebigste der der Menschheit bekannten instabilen und natürlich vorkommenden Elemente. Seine Halbwertszeit beträgt etwa 1,9 * 10 19 Jahre, dh das Milliardenfache des Alters des Universums.Um die verstrichene Zeit mit beliebiger Genauigkeit zu berechnen, benötigen Sie daher eine beliebige Anzahl von Wismut-209-Atomen:- gezählte Atome
- wartete beliebig lange
- zählte sie wieder
Wenn man die Prinzipien des Zerfalls kennt, kann man die verstrichene Zeit berechnen. Im Jahr 2010 wurden rund 8.900 Tonnen Wismut-209 abgebaut. Das gegenwärtige Alter des Universums beträgt 13,8 Milliarden Jahre. Wenn wir die gesamte Menge Wismut-209 nehmen und weitere 13,8 Milliarden Jahre warten, hätten wir immer noch 8 899 999,9955 kg Wismut-209. Und die Genauigkeit wird hier nur durch die Messung der Halbwertszeit und der Anzahl der Atome begrenzt.Wenn Sie jedoch einen noch längeren Zeitraum benötigen, ist dies möglich.
Tellur-128 ist ein instabiles Isotop des 52. Elements des Periodensystems und seine Halbwertszeit beträgt 2,2 * 10 24 Jahre. Dies ist das langlebigste aller instabilen Isotope. Obwohl es vielleicht mehr langlebige gibt. Vielleicht ist derselbe Hinweis instabil - es ist nur so, dass das Universum noch nicht viele Jahre alt ist, damit es herausgefunden werden kann.Wenn ich die Zeit messen müsste, wäre es durchaus möglich, das Sonnensystem zu nutzen. Für astrophysikalische Objekte würden Pulsare besser passen. Und wenn Sie irgendwohin gehen, nehmen Sie instabile Atome mit. Wenn Sie die erforderlichen Berechnungen durchführen können, können Sie die Zeit genau messen. Bringen Sie einfach die richtigen Elemente mit der richtigen Halbwertszeit.Source: https://habr.com/ru/post/de384197/
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