问伊桑第30号:计算长时间段

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尽管友谊有时看起来是永恒的,并且超越了所有自然的局限,但这种情感比其他情感更能抓住时间。
-罗伯特·休·本森

读者问:
我写科幻小说,组成世界,并根据太阳系的性质制定天文比例的时间表。很高兴听到您对此的想法。

天体物理系统被证明是极好的天然时钟。

毕竟,这正是我们在地球上使用的。行星绕轴的每日旋转表示一天,而绕太阳公转的轨道则是年份。几乎。您会看到,从技术上讲,这是恒星年或恒星年-地球,太阳和遥远的固定恒星完全返回相同的相对位置所需的时间。但我们的日历基于热带年份,或从一个春分到另一个春分的时间。

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这两个定义几乎相同,仅相差0.07%,但如果您忽略每年6小时9分钟的这种差异,则每700年会改变一次季节变化。现在,我们只有春分线。

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长期以来,您将不得不忘记热带的年份和日子。由于与太阳系其他质量的引力相互作用,地球和所有行星的自转逐渐减慢。月亮的存在加剧了这一过程,因为40亿年前地球上的日子持续了6到8个小时,而再过400万年之后,我们就不需要leap年了。

因此,我们可以选择行星在天文轨道上公转所需的间隔作为时间的度量。但是为什么选择地球呢?

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我们有八个行星,它们的轨道周期如下:

水星:0,241地球年(1/4地球年)
金星:0.615(5/8地球
地球:1
火星:1.889(3金星)
木星:11, 8,最重的星球
土星:29.5(2.5木星)
天王星:84(几乎3土星)
海王星:165(2铀)

但是,并不是所有这些数字都足够精确。对于外部行星,只有在小数点后最多2或3位才可以精确知道。但是,基于太阳系的特性,时间的测量在准确性,持续时间和稳定性方面存在局限性。事实证明,宇宙中有更好的手表。

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毫秒脉冲星是著名的宇宙中最好的自然时钟。这些是超新星爆炸后坍塌并变成中子星的恒星。数十亿年以来,它们的旋转已经加速到超快的速度-它们在几毫秒内进行了一次旋转(同时它们是质量与太阳相当的物体)。无线电波从两极飞出。

当喷气机直接飞向我们时,我们会收到一道无线电波-这就是为什么我们将其称为脉冲星。最快的旋转脉冲星可以存在至少数十亿年。我们已知的旋转记录保持器每秒可旋转700多转。



这也是我们发现的最精确的手表。它们是如此精确,以至于它们在一或十亿年内都不会改变。它们的精度达到微秒,并持续数十年-也就是说,我们可以获得大约10 -15的精度

只有地球上最先进的原子钟能比这更好地工作-而且由于脉冲星可以存在数十亿年,因此很难对付它们。但是,如果您需要更长的时间呢?有这样的事情。

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铋。你小时候有周期表吗?我小时候就记得第83个元素铋,因为它是非衰变元素中最重的元素。比铋重的所有其他元素都会衰变成轻元素。有些存在几秒钟或几分之一秒,几天,几年,几千年,几百万亿亿。但是铋是马stable中最难的。直到2003年

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铋209是人类已知的最不稳定和自然存在的元素中寿命最长的一种。它的半衰期约为1.9 * 10 19年,即宇宙年龄的十亿倍。

因此,要以任意精度计算经过时间,您需要任意数量的铋-209原子:
  • 原子数
  • 等待了一段时间
  • 再次数了他们


了解了衰减原理,就可以计算出经过的时间。 2010年,开采了约8,900吨铋209。目前的宇宙年龄是138亿年。如果我们将209铋的总量取走再等待138亿年,那么我们仍然会有8 899 999.9955公斤209铋。而且这里的准确性仅通过测量半衰期和原子数来限制。

但是,如果您需要更长的时间,则可以这样做。

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碲128是元素周​​期表中第52个元素的不稳定同位素,其半衰期为2.2 * 10 24年。这是所有不稳定同位素中寿命最长的。虽然,也许还有更长寿。也许同一条线索可能会不稳定-只是宇宙还没有诞生多年,因此可以被发现。

如果我需要测量时间,那么很有可能使用太阳系。对于天体物体,脉冲星会更适合。如果您去某个地方,请带上不稳定的原子。如果可以进行必要的计算,则可以准确地测量时间。只需将正确的元素带入正确的半衰期即可。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384197/


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