Doba
Jednostka spoza SI dopuszczona do stosowania · wielkość: czas
Słońce nie wraca w to samo miejsce nieba po dwudziestu czterech godzinach. Pod koniec grudnia doba trwa o pół minuty dłużej, w połowie września o dwadzieścia sekund krócej, a przez rok różnica rysuje na niebie ósemkę.
01 · Definicja
Doba to dokładnie 86 400 sekund, czyli dwadzieścia cztery godziny. To definicja przez sekundę SI, a nie przez obrót Ziemi: planeta nie jest już z nią związana i średnio spóźnia się o mniej więcej milisekundę na dobę.
Dób jest w rzeczywistości kilka. Gwiazdowa to czas jednego obrotu Ziemi względem dalekich gwiazd, dwadzieścia trzy godziny pięćdziesiąt sześć minut. Słoneczna to czas między dwoma południami i jest dłuższa: gdy Ziemia się obraca, przebywa na orbicie prawie stopień, i żeby Słońce znów znalazło się na południu, trzeba domknąć te cztery minuty. W ciągu roku nadmiarowe obroty składają się dokładnie na jedną dodatkową dobę gwiazdową: jest ich w roku 366 wobec 365 słonecznych.
Ale i doba słoneczna nie jest stała. Orbita jest eliptyczna, a zimą Ziemia idzie szybciej — domykać trzeba więcej. Oś jest nachylona, a rzut ruchu na równik niebieski zmienia się z porą roku. Dwa efekty sumują się i dają rozrzut około minuty między najdłuższą a najkrótszą dobą prawdziwą. Średnia doba słoneczna to fikcja, wprowadzona przez astronomów właśnie dlatego, że zegary nie umieją chodzić nierówno.
Nagromadzona różnica między czasem prawdziwym a średnim nazywa się równaniem czasu. Przez nią zegar słoneczny raz się śpieszy, raz spóźnia, a Słońce fotografowane o tej samej godzinie przez cały rok kreśli na niebie ósemkę — analemmę. To jedyna figura, której nie rysuje przyrząd, lecz niezgoda dwóch definicji tej samej doby.
Po lewej analemma: położenie Słońca o tej samej godzinie zegarowej w ciągu roku. W poziomie równanie czasu, w pionie deklinacja. Po prawej długość prawdziwej doby słonecznej tego dnia wobec równych dwudziestu czterech godzin. Drugi suwak przesuwa miejsce wewnątrz strefy czasowej i pokazuje, kiedy wypada południe według zegara na ścianie.
W ciągu doby Ziemia przebywa na orbicie mniej więcej stopień. Obrót względem gwiazd już się skończył, ale Słońce się przesunęło, i planeta musi domknąć jeszcze trochę — właśnie te cztery minuty.
02 · Przeliczanie
Wpisz wartość — karta ją przeliczy
Doba jest dopuszczona do stosowania obok minuty i godziny, ale przedrostków się do niej nie stosuje: „kilodoby” nie ma w żadnej normie. Do dłuższych okresów przechodzi się do roku, do krótszych do godziny.
Doba juliańska w astronomii to dokładnie 86 400 sekund SI i nic więcej: ciągłe liczenie od południa 1 stycznia 4713 p.n.e., bez miesięcy, lat przestępnych i reform kalendarza. To właśnie pozwala porównać zaćmienie zapisane przez skrybów babilońskich z pomiarem wykonanym wczoraj.
Doba marsjańska jest dłuższa od naszej o trzydzieści dziewięć minut. Operatorzy łazików musieli przez pierwsze miesiące misji żyć według niej, przesuwając dzień pracy za każdym razem o czterdzieści minut — w jakieś pięć tygodni grafik obchodził cały cyferblat.
| Uwaga | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Rzędy wielkości
doby innych światów04 · Przyrządy pomiarowe
Czym chwyta się obrót planety
Tuba umocowana ściśle w płaszczyźnie południka: potrafi tylko unosić się i opadać. Astronom chwyta moment przejścia gwiazdy przez nić, a z serii takich przejść wynika długość doby gwiazdowej. Przez dwa stulecia był to najdokładniejszy zegar, jaki istniał — dokładny właśnie dlatego, że za wahadło służyło samo niebo.
Swobodne wahadło w naczyniu próżniowym, z prowadzonym bliźniakiem na zewnątrz. W latach trzydziestych takie zegary stały się dokładniejsze od obrotu Ziemi i to one pierwsze pokazały, że planeta nie trzyma się rozkładu.
Od 1967 roku sekunda jest zdefiniowana przez przejście w atomie cezu, a doba stała się dokładnie 86 400 takich sekund. Więź z planetą została przecięta: Ziemia może teraz śpieszyć się albo spóźniać, a doba nie zmieni się ani o włos.
Dwie anteny na różnych kontynentach słuchają tego samego kwazara, a z różnicy czasu nadejścia sygnału wyznacza się orientację Ziemi z dokładnością do ułamków milisekundy. Tak dziś mierzy się długość doby — to planetę sprawdza się na niebie, a nie odwrotnie.
05 · Zasady zapisu
d małą literą, przedrostków nie ma
Symbol międzynarodowy to małe d bez kropki; po polsku pisze się też „doba” w pełnym brzmieniu. Wielkie D zajmuje dioptria, więc wielkość litery ma znaczenie. W jednostkach złożonych doba idzie z kropką środkową albo kreską ułamkową: mg/(kg·d), mm/d.
Ostatni wiersz to nie czepianie się, lecz źródło rzeczywistych awarii. Doba z sekundą przestępną ma ich 86 401, a kod zakładający dokładnie 86 400 tego dnia się łamie — tak było w 2012 i ponownie w 2015 roku.
06 · Jednostki sąsiednie
Doba stoi między godziną a rokiem i obie więzi są na swój sposób niepełne: w dobie mieści się dokładnie dwadzieścia cztery godziny, ale w roku 365,2422 doby, i żadne zaokrąglenie tego ułamka nie usuwa — przenosi go tylko do kalendarza.
1/24 doby
86 400 s
365,25 d
U Wenus znak w pierwszej zależności się odwraca: obraca się wstecznie, a jej doba słoneczna jest krótsza od gwiazdowej. JD to data juliańska, ciągłe liczenie dób na potrzeby astronomii.
07 · Dział historyczny
Jak dobę odwiązano od Ziemi
Sekundę definiuje się jako 1/86 400 średniej doby słonecznej. Definicja utrzymała się prawie półtora wieku i wydawała się niewzruszona: Ziemia była najpewniejszym dostępnym zegarem.
Zegary kwarcowe i wahadłowe to pokazują: długość doby waha się w ciągu roku o milisekundy. Winne są sezonowe przemieszczenia mas powietrza i pływy — planeta nie jest ciałem sztywnym i nie trzyma się rozkładu.
Kompromis: zegary idą według atomu, ale co kilka lat wstawia się do skali dodatkową sekundę, żeby południe nie odeszło od Słońca. Dwadzieścia siedem wstawień w pół wieku, wszystkie ze względu na różnicę, której bez przyrządów nikt nie zauważa.
Konferencja Generalna postanawia zaprzestać wstawiania sekund: systemy cyfrowe łamią się przez nie częściej, niż odchylenie od Słońca komukolwiek przeszkadza. Do 2035 roku skala rozejdzie się z planetą ostatecznie.
Jednostka, która przestała pokrywać się ze zjawiskiem
Tarcie pływowe hamuje Ziemię: Księżyc ciągnie ocean, wybrzuszenie zostaje w tyle za obrotem i przytrzymuje planetę. Doba wydłuża się o mniej więcej 1,8 milisekundy na stulecie — w dewonie nie sięgała dwudziestu dwóch godzin, a prążki przyrostowe koralowców to potwierdzają: około 400 prążków na rok.
Dlatego dzisiejsza doba jest jednostką uczciwie oderwaną od zjawiska, od którego wzięła nazwę. 86 400 sekund to liczba, a obrót planety to proces, który już się w niej nie mieści — różnicę nadrabiają sekundy przestępne, a od 2035 roku będzie się jej po prostu pozwalać narastać.
Katalog · jednostki miary
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych SI, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami i wielkości spoza układu, bez których nie działałaby ani technika, ani kalendarz.