نعتاد على التفكير في الثانية كوحدة زمنية ثابتة، ولكن هذه الوحدة الصغيرة تغيرت عدة مرات على مر القرون.
الثانية قديمًا!
كانت “الثانية” في الأصل مبنية على طول اليوم، حيث كان الناس يراقبون مرور الشمس فوقهم وبدأوا في قياس حركتها باستخدام الساعات الشمسية. وهذه الأجهزة تعطي الوقت بناءً على موقع الشمس في السماء، ويُطلق عليه الوقت الشمسي الظاهر.
عيوب الساعات الشمسية
ومع ذلك، تعاني الساعات الشمسية من بعض العيوب. بالإضافة إلى المشكلة الواضحة في عدم القدرة على قراءة الساعة الشمسية عندما لا تكون الشمس مرئية، يظهر أن الاعتماد على دوران الأرض اليومي (المعروف أيضًا بالزمن الفلكي) غير دقيق بشكل مفاجئ.
لأن الدوران ليس ثابتًا بدقة. الأرض تسرع وتبطئ مع مرور الوقت. هناك تباين موسمي، وتباينات غير قابلة للتنبؤ بشكل كبير من عقد إلى عقد بسبب التغييرات في النواة المنصهرة، وتباطؤ طويل الأمد ناتج عن حركة المد والجزر.”
عصر الساعات الميكانيكية
في القرن السادس عشر، توجه الناس نحو حلول تكنولوجية لهذه المشكلة، وبدأت أول ساعات ميكانيكية قابلة للتمييز في الظهور..”
وكانت أمثلة الآليات المبكرة ساعات ال pendulu، التي تم تصميمها لتقرير التكرار بتردد معين، مكافئ لثانية فلكية، متوسطة على مدار السنة. وعلى مدى العقود القليلة اللاحقة، عمل العلماء على بناء مذبذبات أفضل وأكثر دقة وطوروا أنظمة الحفظ الزمني المتنوعة الأخرى، بما في ذلك الينابيع والتروس.
القرن العشرين والساعات الكوارتز
بحلول عام 1940 تقريبًا، أصبحت ساعات الكريستال الكوارتز هي المعيار الجديد. قال ساركار: “إذا قمت بتطبيق جهد على قطعة دقيقة من الكوارتز، تبدأ في الاهتزاز ويمكنك ضبط تردد تلك الاهتزازات بدقة كبيرة.”
لكن هناك مشكلات تنشأ لأن كل قطعة من الكوارتز فريدة وترنم بشكل مختلف قليلا اعتمادًا على الظروف الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط. لتكون دقيقة حقًا، يجب ضبط الساعات مقابل بعض المرجع المستقل وغير المتغير. هنا تأتي الساعات الذرية.
الساعات الذرية
كانت أول ساعة ذرية عملية، التي كشف عنها في عام 1955، تقيس عدد هذه التحولات في الطاقة المستحثة بالميكروويف في ذرات السيزيوم خلال ثانية فلكية واحدة. في عام 1967، اتفقت المجتمع العلمي العالمي على إعادة تعريف الثانية وفقًا لهذا الرقم، ويحدد النظام الدولي للوحدات والقياسات الثانية كمدة 9,192,631,770 تذبذبًا للطاقة في ذرة السيزيوم.
مسألة الثانية الكبيسة
منذ ذلك الحين، استمرت الثانية الفلكية في التغير، في حين ظلت الثانية الذرية عند 9,192,631,770 تذبذبًا بدقة. تعني هذه التغيرات في الزمن الفلكي أن العلماء يجب أن يضيفوا كل بضع سنوات ثانية كبيسة للسماح لدوران الأرض البطيء بمواكبة الزمن الذري. سيتم إلغاء هذه الثانية الكبيسة في عام 2035، ولكن العلماء والوكالات الحكومية لم يجدوا حلاً حتى الآن للتعامل مع هذا الاختلاف الصغير.
إقرا ايضا:
هل يمكن أن تتحول الأسماك الذهبية إلى بيضاء إن تُركت في غرف مظلمة؟
مفاجأة.. كشف السبب الحقيقي لفشل صفقة انضمام محمد صلاح للاتحاد
