Физика времени

Впервые в абсолютной точности этих естественных часов усомнился Ньютон. А в 1754 году Иммануил Кант (1724—1804), знаменитый философ и космогонист предположил, что вращение Земли может замедляться из-за морских приливов и отливов. Приливы обязаны действию Луны на земной океан: тяготение Луны вызывает подъем воды по линии Земля — Луна в обе стороны.

Вращение Земли и движение Луны непрерывно поворачивают эту линию и заставляют приливную волну бежать по океану вслед за Луной. Академик А. А. Михайлов, астроном Пулковской обсерватории, сравнил приливные выступы в океане с тормозными колодками на колесе трамвая *). Эти «колодки» 

привязаны к Луне незримыми нитями тяготения и из-за этого они действительно притормаживают вращение Земли. Как колодки тормозят колесо трением о него, так и приливная волна, набегая на отмели и заливая берег, тормозит Землю.

_{*) См. книгу: Михайлов А. А. Земля и ее вращение. — М.: Наука, 1984.-Вып. 35.-(Б-чка «Квант»).}

Предсказанное Кантом замедление вращения Земли было обнаружено и надежно измерено только в середине нашего века. Оказалось, что из-за этого продолжительность суток увеличивается приблизительно на 0,0015 секунды за сто лет.

Так оценивается точность хода астрономических часов «Земля». Погрешности, связанные с постепенным слабым замедлением вращения Земли, очевидно, незначительны с точки зрения всех наших повседневных дел, да и большинства нужд техники и науки *). Астрономические часы служили прекрасным образцом и эталоном точного хода для любых часов во все времена, пока 25 — 30 лет назад не появились атомные часы с их исключительно высокой точностью. Именно по атомным часам удается контролировать вращение Земли и регистрировать в нем даже самые незначительные отклонения от равномерности.

_{*) Время, измеряемое по вращению Земли вокруг ее оси, принято называть всемирным. Можно вести отсчет времени и по орбитальному движению Земли вокруг Солнца; в этом случае говорят об эфемеридном времени.}

Часы «Пульсар»

В 1967 году астрономы Кембриджского университета (Англия) открыли на небе импульсные источники излучения, которые получили название пульсаров. Астрономия и до этого знала немало звезд, блеск которых так или иначе меняется. Некоторые из них (так называемые цефеиды) обнаруживают довольно регулярные периодические изменения блеска. Попеременное усиление и ослабление яркости происходит у этих звезд с периодом от нескольких дней до года. Это тоже астрономические часы, хотя и с не очень высокой точностью хода.

Пульсары резко выделяются среди всех переменных звезд. Дело не только в том, что они излучают импульсы как в видимом свете, так и в радио диапазоне и в диапазоне рентгеновского и гамма-излучения. Важнее всего два замечательных обстоятельства.

Во-первых, периоды пульсаров очень коротки. Типичный период — всего 1 секунда. Но есть и рекордсмены: пульсар в созвездии Лисички имеет период 1,5 миллисекунды.

Во-вторых, период следования импульсов выдерживается у пульсаров с поразительной точностью. У некоторых из них сколько-нибудь заметные изменения периода могут накопиться лишь за миллионы лет. Это самые точные естественные часы.

Как выяснилось, пульсары представляют собой очень компактные звезды с радиусом всего 10—15 километров**). Как и Земля, они вращаются вокруг своей оси, но это очень быстрое вращение. Звезда-пульсар в созвездии Лисички совершает 667 оборотов в секунду.

_{**) Эти звезды состоят главным образом из нейтронов, и потому их так и называют нейтронными. См. о них, например, в книге." Чернин А. Д. Звезды и физика.—М.: Наука, 1985.— Вып. 38. — (Б-чка «Квант»).}

Эффект пульсаций возникает из-за того, что пульсары испускают излучение не сразу во все стороны, а узким пучком.

И этот пучок, как луч прожектора, вращается вместе со звездой. Раз за период луч пробегает по Земле и тогда наши приемники регистрируют сигнал.

Сколь бы строго ни соблюдался период пульсаров, они и другие астрономические и вообще естественные часы все же уступают по точности рукотворным атомным часам, в которых воплотились достижения современной науки и техники.

Когда-то слова «астрономическая точность» означали максимальную, почти недостижимую в жизни точность. Сейчас вместо этого приходится говорить «атомная точность» — на то и атомный век.

ГЛАВА 4 АБСОЛЮТНОЕ ВРЕМЯ