👨🏽‍⚕️ 🥢 👨🏿‍🤝‍👨🏾 Ask Ethan No. 30: Compter de longues sections de temps 🏗️ 🌂 ⛰️

Bien que l'amitié semble parfois éternelle et dépasse toutes les limites naturelles, cette émotion est plus présente dans le temps que les autres.
- Robert Hugh Benson

Le lecteur demande:

J'écris de la science-fiction, invente le monde et développe un cadre temporel aux proportions astronomiques basé sur les propriétés du système solaire. Ce serait formidable d'entendre vos réflexions à ce sujet.

Les systèmes astrophysiques s'avèrent être d'excellentes horloges naturelles.

Après tout, c'est précisément ce que nous utilisons sur Terre. La rotation quotidienne de la planète autour de l'axe indique le jour, et la révolution en orbite autour du Soleil est l'année. Presque. Vous voyez, techniquement, cela s'appelle une année stellaire ou sidérale - le temps qu'il faut à la Terre, au Soleil et aux étoiles fixes lointaines pour revenir exactement aux mêmes positions relatives. Mais notre calendrier est basé sur une année tropicale, ou sur le temps qu'il faut pour voyager d'un équinoxe vernal à un autre.

Ces deux définitions sont presque identiques et ne diffèrent que de 0,07%, mais si vous ignorez cette différence de 6 heures et 9 minutes par an, tous les 700 ans le changement de saison sera inversé. Et maintenant nous n'avons que la précession des équinoxes.

Pendant de longues périodes, vous devrez oublier l'année et les jours tropicaux. La rotation de la Terre et de toutes les planètes ralentit progressivement en raison de l'interaction gravitationnelle avec d'autres masses du système solaire. Et la présence de la Lune exacerbe ce processus, puisque les jours sur Terre ont duré de 6 à 8 heures il y a quatre milliards d'années, et après encore 4 millions d'années, nous n'aurons pas besoin d'années bissextiles.

Par conséquent, nous pourrions choisir comme mesure du temps l'intervalle requis pour que la planète fasse une révolution sur une orbite astronomique. Mais pourquoi choisir la Terre?

Nous avons huit planètes, et leurs périodes d'orbite sont les suivantes:

Mercure: 0, 241 années terrestres (1/4 années terrestres)
Vénus: 0,615 (5/8 années
terrestres ) Terre: 1
Mars: 1,889 (3 Vénusiennes)
Jupiter: 11, 8, la planète la plus lourde
Saturne: 29,5 (2,5 Jupiterian)
Uranus: 84 (presque 3 Saturnian)
Neptune: 165 (2 Uranium)

Cependant, tous ces nombres ne sont pas connus avec une précision suffisante. Pour les planètes externes, elles ne sont précisément connues que jusqu'à 2 ou 3 chiffres après la virgule décimale. Mais la mesure du temps, basée sur les propriétés du système solaire, a des limites de précision, de durée et de stabilité. Il s'avère qu'il y a une meilleure montre dans l'univers.

Les pulsars à la milliseconde sont la meilleure horloge naturelle du célèbre univers. Ce sont les étoiles qui se sont effondrées après l'explosion de la supernova et se sont transformées en une étoile à neutrons. Au cours de milliards d'années, leur rotation s'est accélérée à des vitesses ultrarapides - ils font une révolution en quelques millisecondes (en même temps ce sont des objets avec une masse comparable au Soleil). Et de leurs pôles, des jets d'ondes radio volent.

Lorsque le jet nous arrive directement, nous obtenons une impulsion d'ondes radio - c'est pourquoi nous l'avons appelé un pulsar. Les pulsars à rotation la plus rapide peuvent exister pendant au moins des milliards d'années. Le détenteur du record de rotation connu de nous fait plus de 700 tours par seconde.

C'est également la montre la plus précise que nous ayons trouvée. Ils sont si précis qu'ils ne changent pas en un an ou en un milliard d'années. Leur précision atteint les microsecondes et dure des décennies - c'est-à-dire que nous pouvons obtenir une précision d'environ ^10-15 .

Seules les horloges atomiques les plus avancées de la Terre fonctionnent mieux que cela - et comme les pulsars peuvent exister pendant des milliards d'années, il est difficile de les contrer. Mais que faire si vous avez besoin de quelque chose de plus long que cela? Il y a une telle chose.

Bismuth. Aviez-vous un tableau périodique dans l'enfance? J'ai eu un enfant, et je me suis souvenu du bismuth, le 83e élément, parce que c'était l'élément le plus lourd de ceux qui ne se décomposaient pas. Tous les autres éléments plus lourds que le bismuth se désintégreront en éléments plus légers. Certains existent en secondes ou fractions de seconde, certains jours, années, milliers d'années, millions et milliards. Mais le bismuth était le plus dur de l'écurie. Jusqu'en 2003

Le bismuth-209 est l'élément le plus durable des éléments instables et naturels connus de l'humanité. Sa demi-vie est d'environ 1,9 * 10 ¹⁹ ans, soit un milliard de fois l'âge de l'univers.

Par conséquent, pour calculer le temps écoulé avec une précision arbitraire, vous avez besoin d'un nombre arbitraire d'atomes de bismuth-209:

atomes comptés
attendu n'importe quel temps
les a comptés à nouveau

Connaissant les principes de décroissance, on peut calculer le temps écoulé. En 2010, environ 8 900 tonnes de bismuth-209 ont été extraites. L'âge actuel de l'univers est de 13,8 milliards d'années. Si nous prenons la totalité de la quantité de bismuth-209 et attendons encore 13,8 milliards d'années, nous aurions encore 8 899 999,9955 kg de bismuth-209. Et la précision ici n'est limitée que par la mesure de la demi-vie et du nombre d'atomes.

Mais si vous avez besoin d'une période encore plus longue, cela est possible.

Le tellure-128 est un isotope instable du 52e élément du tableau périodique, et sa demi-vie est de 2,2 * 10 ²⁴ ans. Il s'agit du plus long isotope instable de tous. Bien qu'il y en ait peut-être plus de longue durée. Peut-être que la même piste sera instable - c'est juste que l'Univers n'a pas encore plusieurs années pour qu'il puisse être découvert.

Si j'avais besoin de mesurer le temps, il serait tout à fait possible d'utiliser le système solaire. Pour les objets astrophysiques, les pulsars conviendraient mieux. Et si vous allez quelque part, emportez avec vous des atomes instables. Si vous pouvez effectuer les calculs nécessaires, vous pouvez mesurer avec précision le temps. Apportez simplement les bons éléments avec la bonne demi-vie.

Ask Ethan No. 30: Compter de longues sections de temps

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