Ask Ethan No. 30: Contando Longas Seções de Tempo
Embora a amizade às vezes pareça eterna e supere todas as limitações naturais, essa emoção está mais nas garras do tempo do que nas outras.
- Robert Hugh Benson
O leitor pergunta:Escrevo ficção científica, penso no mundo e desenvolvo um período de proporções astronômicas com base nas propriedades do sistema solar. Seria ótimo ouvir seus pensamentos sobre isso.
Os sistemas astrofísicos são excelentes relógios naturais.Afinal, é exatamente isso que usamos na Terra. A rotação diária do planeta ao redor do eixo indica o dia, e a revolução em órbita ao redor do Sol é o ano. Por pouco. Veja bem, tecnicamente, isso é chamado de ano estelar ou sideral - o tempo que leva para a Terra, o Sol e as estrelas fixas distantes retornarem exatamente às mesmas posições relativas. Mas nosso calendário é baseado em um ano tropical, ou no tempo que leva para viajar de um equinócio vernal para outro.
Essas duas definições são quase idênticas e diferem apenas 0,07%, mas se você ignorar essa diferença de 6 horas e 9 minutos anualmente, a cada 700 anos, a mudança de estação será revertida. E agora temos apenas a precessão dos equinócios.
Por longos períodos, você terá que esquecer o ano e os dias tropicais. A rotação da Terra e de todos os planetas está diminuindo gradualmente devido à interação gravitacional com outras massas do sistema solar. E a presença da Lua agrava esse processo, já que os dias na Terra duraram de 6 a 8 horas, quatro bilhões de anos atrás, e depois de outros 4 milhões de anos, não precisaremos de anos bissextos.Portanto, poderíamos escolher como medida de tempo o intervalo necessário para o planeta fazer uma revolução em uma órbita astronômica. Mas por que escolher a Terra?
Temos oito planetas, e seus períodos de órbita são os seguintes:Mercúrio: 0, 241 anos terrestres (1/4 anos terrestres)Vênus: 0,615 (5/8 anosterrestres ) Terra: 1Marte: 1,888 (3 venusianos)Júpiter: 11, 8, o planeta mais pesadoSaturno: 29,5 (2,5 júpiteriano)Urano: 84 (quase 3 saturniano)Netuno: 165 (2 urânio)No entanto, nem todos esses números são conhecidos com precisão suficiente. Para planetas externos, eles são precisamente conhecidos apenas com 2 ou 3 dígitos após o ponto decimal. Mas a medição do tempo, com base nas propriedades do sistema solar, tem limitações de precisão, duração e estabilidade. Acontece que há um relógio melhor no universo.
Os pulsares de milissegundos são o melhor relógio natural do famoso universo. Estas são as estrelas que entraram em colapso após a explosão da supernova e se transformaram em uma estrela de nêutrons. Ao longo de bilhões de anos, sua rotação acelerou para velocidades ultra-rápidas - eles fazem uma revolução em alguns milissegundos (ao mesmo tempo são objetos de massa comparáveis ao Sol). E de seus polos jatos de ondas de rádio voam.Quando o jato vai diretamente para nós, recebemos um pulso de ondas de rádio - é por isso que o chamamos de pulsar. Os pulsares de rotação mais rápida podem existir por pelo menos bilhões de anos. O detentor do recorde de rotação conhecido por nós faz mais de 700 rotações por segundo.Este também é o relógio mais preciso que encontramos. Eles são tão precisos que não mudam em um ano ou em um bilhão de anos. Sua precisão atinge microssegundos e dura décadas - ou seja, podemos obter uma precisão de 10 a 15 .Somente os relógios atômicos mais avançados da Terra funcionam melhor que isso - e como os pulsares podem existir por bilhões de anos, é difícil combatê-los. Mas e se você precisar de algo mais do que isso? Existe uma coisa dessas.
Bismuto. Você teve uma tabela periódica na infância? Quando criança, lembrei-me do bismuto, o 83º elemento, porque era o elemento mais pesado dos que não deterioravam. Todos os outros elementos mais pesados que o bismuto decaem para outros mais leves. Alguns existem segundos ou frações de segundo, alguns dias, anos, milhares de anos, milhões e bilhões. Mas o bismuto era o mais difícil do estábulo. Até 2003
O bismuto-209 é o elemento mais instável e natural que a humanidade conhece. Sua meia-vida é de cerca de 1,9 x 10 19 anos, ou seja, um bilhão de vezes a idade do universo.Portanto, para calcular o tempo decorrido com precisão arbitrária, você precisa de um número arbitrário de átomos de bismuto-209:- átomos contados
- esperou qualquer quantidade de tempo
- contou-os novamente
Conhecendo os princípios da decadência, pode-se calcular o tempo decorrido. Em 2010, foram extraídas cerca de 8.900 toneladas de bismuto-209. A idade atual do universo é de 13,8 bilhões de anos. Se pegarmos toda a quantidade de bismuto-209 e esperar mais 13,8 bilhões de anos, ainda teríamos 8 899 999.9955 kg de bismuto-209. E a precisão aqui é limitada apenas medindo a meia-vida e o número de átomos.Mas se você precisar de um período ainda mais longo, isso é possível.
O telúrio-128 é um isótopo instável do 52º elemento da tabela periódica e sua meia-vida é de 2,2 x 10 24 anos. Este é o mais duradouro de todos os isótopos instáveis. Embora, talvez haja mais vida longa. Talvez a mesma liderança seja instável - é apenas que o Universo ainda não tem muitos anos para que possa ser descoberto.Se eu precisasse medir o tempo, seria bem possível usar o sistema solar. Para objetos astrofísicos, os pulsares se ajustariam melhor. E se você for a algum lugar, leve átomos instáveis com você. Se você puder fazer os cálculos necessários, poderá medir com precisão o tempo. Basta trazer os elementos certos com a meia-vida certa.Source: https://habr.com/ru/post/pt384197/
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