Ngày
Đơn vị ngoài SI được phép dùng · đại lượng: thời gian
Mặt Trời không trở lại đúng điểm cũ trên bầu trời sau hai mươi tư giờ. Cuối tháng chạp ngày kéo dài thêm nửa phút, giữa tháng chín ngắn đi chừng hai mươi giây, và suốt một năm chênh lệch ấy vẽ lên trời một số tám.
01 · Định nghĩa
Một ngày là chính xác 86 400 giây, tức hai mươi tư giờ. Đó là định nghĩa qua giây SI chứ không qua vòng quay Trái Đất: hành tinh không còn buộc vào nó và trung bình chậm khoảng một phần nghìn giây mỗi ngày.
Ngày thực ra có mấy loại. Ngày sao là thời gian một vòng quay của Trái Đất so với các ngôi sao xa, hai mươi ba giờ năm mươi sáu phút. Ngày mặt trời là thời gian giữa hai lần chính ngọ, và dài hơn: trong lúc Trái Đất quay, nó đi được gần một độ trên quỹ đạo, và để Mặt Trời trở lại phía nam thì phải quay thêm bốn phút ấy. Suốt một năm những vòng quay dư cộng lại thành đúng một ngày sao nữa: một năm có 366 ngày sao so với 365 ngày mặt trời.
Nhưng ngày mặt trời cũng không cố định. Quỹ đạo là hình elip, mùa đông Trái Đất đi nhanh hơn — phải quay thêm nhiều hơn. Trục nghiêng, và hình chiếu của chuyển động lên xích đạo trời thay đổi theo mùa. Hai tác động cộng lại cho độ tản chừng một phút giữa ngày thực dài nhất và ngắn nhất. Ngày mặt trời trung bình là một điều hư cấu, các nhà thiên văn đặt ra chính vì đồng hồ không biết chạy không đều.
Hiệu tích lũy giữa thời gian thực và thời gian trung bình gọi là phương trình thời gian. Vì nó mà đồng hồ mặt trời lúc nhanh lúc chậm, và Mặt Trời, chụp vào cùng một giờ suốt năm, vẽ lên bầu trời một số tám — analemma. Đó là hình duy nhất không do dụng cụ vẽ ra, mà do sự bất đồng giữa hai định nghĩa của cùng một ngày.
Bên trái là analemma: vị trí Mặt Trời vào cùng một giờ đồng hồ suốt năm. Nằm ngang là phương trình thời gian, thẳng đứng là xích vĩ. Bên phải là độ dài ngày mặt trời thực vào ngày đó so với hai mươi tư giờ chẵn. Thanh trượt thứ hai dời vị trí bên trong múi giờ và cho thấy chính ngọ rơi vào lúc nào theo đồng hồ treo tường.
Trong một ngày Trái Đất đi được chừng một độ trên quỹ đạo. Vòng quay so với các sao đã xong, nhưng Mặt Trời đã dịch đi, và hành tinh phải quay thêm một chút — đúng bốn phút ấy.
02 · Quy đổi
Nhập một giá trị — trang này sẽ quy đổi
Ngày được phép dùng cùng phút và giờ, nhưng không gắn tiền tố cho nó: «kilôngày» không có trong bất kỳ chuẩn nào. Với khoảng dài hơn người ta chuyển sang năm, với khoảng ngắn hơn sang giờ.
Ngày Julius trong thiên văn là chính xác 86 400 giây SI và không gì khác: đếm liên tục từ chính ngọ ngày 1 tháng 1 năm 4713 TCN, không có tháng, không có năm nhuận và không có cải cách lịch. Chính điều đó cho phép so sánh một lần nhật thực do thư lại Babylon ghi lại với một phép đo hôm qua.
Ngày Sao Hỏa dài hơn ngày của ta ba mươi chín phút. Những người điều khiển xe tự hành phải sống theo nó trong mấy tháng đầu của một sứ mệnh, dời ngày làm việc đi bốn mươi phút mỗi lần — chừng năm tuần thì lịch trực đi hết một vòng mặt số.
| Ghi chú | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Bậc độ lớn
ngày của các thế giới khác04 · Dụng cụ đo
Người ta bắt vòng quay hành tinh bằng gì
Một ống được gắn chặt đúng trong mặt phẳng kinh tuyến: nó chỉ nâng lên hạ xuống được. Nhà thiên văn bắt lấy khoảnh khắc một ngôi sao cắt qua sợi chỉ, và từ một loạt lần đi qua như vậy suy ra độ dài ngày sao. Suốt hai thế kỷ đó là chiếc đồng hồ chính xác nhất từng có — chính xác đúng vì bầu trời làm con lắc.
Một con lắc tự do trong bình chân không, cùng người anh em bị dẫn ở bên ngoài. Những năm 1930 loại đồng hồ ấy trở nên chính xác hơn vòng quay Trái Đất, và chính chúng đã lần đầu cho thấy hành tinh không giữ đúng lịch trình.
Từ năm 1967 giây được định nghĩa qua một bước chuyển trong nguyên tử xêsi, và ngày trở thành đúng 86 400 giây như thế. Mối ràng buộc với hành tinh bị cắt: Trái Đất giờ có thể nhanh hay chậm, ngày vẫn không đổi một sợi tóc.
Hai ăng-ten trên các châu lục khác nhau nghe cùng một quasar, và từ hiệu thời gian tín hiệu tới người ta xác định hướng của Trái Đất tới phần nghìn của mili giây. Ngày nay độ dài của ngày được đo như vậy — hành tinh được đối chiếu với bầu trời, chứ không phải ngược lại.
05 · Quy tắc viết
d viết thường, không có tiền tố
Ký hiệu quốc tế là chữ d thường không có dấu chấm; trong tiếng Việt cũng thường viết đủ chữ «ngày». Chữ D hoa đã dành cho điốp, nên chữ hoa chữ thường không phải chuyện vặt. Trong đơn vị ghép, ngày viết với dấu chấm giữa hoặc gạch chéo: mg/(kg·d), mm/d.
Dòng cuối không phải bắt bẻ, mà là nguồn của những sự cố có thật. Một ngày có giây nhuận chứa 86 401 giây, và mã giả định đúng 86 400 sẽ hỏng vào ngày đó — chuyện ấy đã xảy ra năm 2012 và lặp lại năm 2015.
06 · Các đơn vị lân cận
Ngày đứng giữa giờ và năm, và cả hai mối nối đều không chẵn theo cách riêng: trong một ngày có đúng hai mươi tư giờ, nhưng trong một năm có 365,2422 ngày, và không phép làm tròn nào bỏ được phần lẻ ấy — nó chỉ chuyển sang lịch.
1/24 ngày
86 400 s
365,25 d
Ở Sao Kim dấu trong hệ thức thứ nhất đảo lại: nó quay ngược, và ngày mặt trời của nó ngắn hơn ngày sao. JD là ngày Julius, cách đếm ngày liên tục dành cho thiên văn.
07 · Phần lịch sử
Ngày được tách khỏi Trái Đất như thế nào
Giây được định nghĩa là 1/86 400 ngày mặt trời trung bình. Định nghĩa ấy trụ được gần một thế kỷ rưỡi và tưởng như không lay chuyển: Trái Đất là chiếc đồng hồ đáng tin nhất mà người ta có.
Đồng hồ thạch anh và đồng hồ quả lắc cho thấy: độ dài của ngày dao động vài phần nghìn giây trong năm. Thủ phạm là sự phân bố lại khối không khí theo mùa và thủy triều — hành tinh không phải vật rắn và không giữ đúng lịch trình.
Một thỏa hiệp: đồng hồ chạy theo nguyên tử, nhưng cứ vài năm lại chèn thêm một giây vào thang đo để chính ngọ không trôi xa Mặt Trời. Hai mươi bảy lần chèn trong nửa thế kỷ, tất cả vì một hiệu số mà không có dụng cụ thì chẳng ai nhận ra.
Hội nghị toàn thể quyết định ngừng chèn giây: hệ thống số hỏng vì chúng thường xuyên hơn là độ lệch khỏi Mặt Trời làm phiền ai đó. Đến năm 2035 thang đo sẽ tách hẳn khỏi hành tinh.
Một đơn vị đã thôi trùng với hiện tượng của nó
Ma sát thủy triều hãm Trái Đất lại: Mặt Trăng kéo đại dương, cái bướu tụt lại sau vòng quay và giữ hành tinh lại. Ngày dài thêm chừng 1,8 phần nghìn giây mỗi thế kỷ — vào kỷ Devon nó chưa tới hai mươi hai giờ, và các vạch tăng trưởng của san hô xác nhận điều đó: chừng 400 vạch một năm.
Vì thế ngày hôm nay là một đơn vị đã trung thực tách khỏi hiện tượng mà nó mang tên. 86 400 giây là một con số; vòng quay của hành tinh là một quá trình không còn vừa vào đó nữa — chênh lệch được các giây nhuận bù vào, và từ 2035 người ta sẽ đơn giản để nó tích lại.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng và các đại lượng ngoài hệ, thiếu chúng thì kỹ thuật lẫn lịch đều không chạy.