Сутки
Внесистемная единица, допущенная к применению · величина: время
Солнце возвращается в одну и ту же точку неба не через двадцать четыре часа. В конце декабря сутки длятся на полминуты дольше, в середине сентября — на двадцать секунд короче, и разница копится: к началу ноября солнечные часы обгоняют механические на шестнадцать минут. Двадцать четыре часа — это среднее по году, придуманное ради удобства; настоящие солнечные сутки такой длины не бывают почти никогда.
01 · Определение
Сутки — 86 400 секунд ровно, то есть двадцать четыре часа. Это определение через секунду СИ, а не через вращение Земли: планета к нему уже не привязана и в среднем отстаёт примерно на миллисекунду в день.
Суток на самом деле несколько. Звёздные — время одного оборота Земли относительно далёких звёзд, двадцать три часа пятьдесят шесть минут. Солнечные — время между двумя полуднями, и они длиннее: пока Земля крутится, она успевает пройти по орбите почти градус, и чтобы Солнце снова оказалось на юге, нужно довернуть эти четыре минуты. За год лишние обороты складываются ровно в одни дополнительные звёздные сутки: их в году 366, а солнечных 365.
Но и солнечные сутки непостоянны. Орбита эллиптическая, и зимой Земля идёт быстрее — доворачивать приходится больше. Ось наклонена, и проекция движения на небесный экватор меняется по сезону. Два эффекта складываются, давая разброс истинных суток около минуты между максимумом и минимумом. Средние солнечные сутки — фикция, введённая астрономами именно потому, что часы не умеют идти неравномерно.
Накопленная разница между истинным и средним временем называется уравнением времени. Из-за неё солнечные часы то спешат, то отстают, а Солнце, снятое в один и тот же час в течение года, вычерчивает на небе восьмёрку — аналемму. Это единственная фигура, которую рисует не прибор, а несогласие двух определений одних и тех же суток.
Слева — аналемма: положение Солнца в один и тот же час часов в течение года. По горизонтали уравнение времени, по вертикали склонение. Справа — длина истинных солнечных суток в этот день против ровных двадцати четырёх часов. Второй ползунок сдвигает место внутри часового пояса и показывает, когда полдень наступит по часам на стене.
За сутки Земля проходит по орбите примерно градус. Оборот относительно звёзд уже закончился, а Солнце сместилось — и планете нужно повернуться ещё на этот градус, чтобы полдень снова наступил. Градус при скорости пятнадцать градусов в час и есть те самые четыре минуты. Зимой, у перигелия, Земля бежит быстрее и доворачивать приходится больше.
02 · Пересчёт
Введите значение — паспорт пересчитает
Сутки допущены к применению вместе с минутой и часом, но приставки к ним не применяются: «килосутки» не бывает. Зато сутки сами служат основой для составных единиц — милливольт на сутки в геофизике, миллиметры осадков в сутки, доза в сутки в медицине.
Юлианские сутки в астрономии — ровно 86 400 секунд СИ и ничего больше: непрерывный счёт от полудня 1 января 4713 года до нашей эры, введённый специально, чтобы не спотыкаться о календарные реформы.
Марсианские сутки длиннее земных на тридцать девять минут. Операторам марсоходов первые месяцы приходилось жить по ним: рабочий день каждые сутки сдвигался на сорок минут, обходя круг за месяц с небольшим — и это оказалось тяжелее любой ночной смены.
| Пояснение | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Порядки величин
сутки других миров04 · Приборы измерения
Чем ловят оборот планеты
Труба, закреплённая строго в плоскости меридиана: она умеет только подниматься и опускаться. Астроном ловит момент прохождения звезды через нить и записывает время — интервал между двумя прохождениями и есть звёздные сутки. Веками это был самый точный способ узнать, который час.
Свободный маятник в вакуумном сосуде с ведомым близнецом снаружи. В 1930-х такие часы стали точнее вращения Земли — и впервые показали, что планета крутится неравномерно. До этого сомневаться в постоянстве суток было не с чем.
С 1967 года секунда определена через переход в атоме цезия, и сутки стали ровно 86 400 таких секунд. Часы больше не сверяют по небу — наоборот, по часам измеряют, насколько небо от них отстало.
Две антенны на разных материках слушают один квазар, и по разности прихода сигнала определяют ориентацию Земли с точностью до долей миллисекунды. Именно эти измерения дают длину суток, из которой служба вращения решает, нужна ли високосная секунда.
05 · Правила записи
d строчная, приставок не бывает
Международный символ — строчная d без точки, русский — «сут» без точки. Прописная D занята диоптрией и дебаем. Приставки к суткам не применяются: пишут «тысяча суток», а не «килосутки». В составных единицах — со знаком умножения: мм/сут, мг/(кг·сут).
Последняя строка — не придирка, а источник настоящих сбоев. В сутках с високосной секундой их 86 401, и системы, где длительность зашита константой, в такую ночь падали: в 2012 году на этом легли Reddit, Mozilla и часть систем бронирования авиабилетов.
06 · Соседние единицы
Сутки стоят между часом и годом, и обе связи некруглые по-своему: в сутках ровно двадцать четыре часа, а в году суток 365 с четвертью — из-за этой четверти и существует календарная арифметика.
1/24 суток
86 400 s
365,25 сут
У Венеры знак в первом соотношении меняется: она вращается в обратную сторону, и солнечные сутки там короче звёздных — 117 земных суток против 243. Планета успевает подставить Солнцу другой бок не вращением, а обращением по орбите.
07 · Исторический раздел
Как сутки отвязали от Земли
Секунду определяют как 1/86 400 средних солнечных суток. Определение продержалось почти полтора века и было безупречным ровно до тех пор, пока не появились часы точнее планеты.
Кварцевые и маятниковые часы показывают: длина суток гуляет на миллисекунды в течение года. Виноваты сезонные перемещения воздуха и воды — планета работает как фигуристка, то разводя, то поджимая руки.
Компромисс: часы идут по атому, но раз в несколько лет в шкалу вставляют лишнюю секунду, чтобы полдень не уезжал от Солнца. С тех пор их добавили двадцать семь — и ни разу не убавили.
Генеральная конференция решает прекратить вставку секунд: цифровые системы ломаются от неё чаще, чем выигрывает астрономия. Расхождение будут накапливать — и разбираться с ним не раньше следующего столетия.
Единица, которая перестала совпадать с явлением
Приливное трение тормозит Землю: Луна оттягивает океан, горб отстаёт от вращения и тянет планету назад. Сутки удлиняются примерно на 1,8 миллисекунды за столетие — величина смешная, пока не проинтегрируешь. В девоне, четыреста миллионов лет назад, сутки длились около двадцати двух часов, и в году их было около четырёхсот. Это не расчёт, а измерение: у ископаемых кораллов суточные полосы роста считаются под микроскопом, и между годовыми утолщениями их укладывается четыре сотни.
Поэтому современные сутки — единица, честно оторванная от того явления, в честь которого названа. 86 400 секунд СИ не равны обороту планеты и не обязаны ему равняться: расхождение накапливают, а потом либо гасят вставленной секундой, либо, с 2035 года, перестанут гасить вовсе. Земля остаётся часами, по которым живут люди, но эталоном она быть перестала — и в этом сутки повторили судьбу метра, отвязанного от парижского меридиана.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные величины, без которых не обходится ни наука, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи, история. На 36 языках.