Тік або так

У фізиці головною одиницею вимірювання часу офіційно визнана секунда. У неї навіть є досить цікаве визначення: це інтервал часу, що дорівнює 9 192 631 770 періодам випромінювання, відповідного переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133, що знаходиться в спокої при абсолютному нулі. Для того щоб вимірювати більш довгі або, навпаки, більш короткі проміжки часу, вчені додають до секунди спеціальні приставки: атто, фемто, мега, пета і так далі. Часто ці масштаби виглядають абсолютно незрозумілими. Втім, кожному з них можна зіставити певний фізичний процес. Перевірити, чи добре ви розбираєтеся в подібних матеріях, можна за допомогою нашого тесту.

1. Почнемо з великих чисел. Який вік Всесвіту в секундах? Підказка: в одному році трохи більше 30 мільйонів секунд.

1. Близько 400 гігасекунд (10⁹)
2. Близько 400 терасекунд (10¹²)
3. Близько 400 петасекунд (10¹⁵)
4. Близько 400 ексасекунд (10¹⁸)

Правильно!

Більш - менш широко відомо, що вік Всесвіту налічує 13,8 мільярда років. Неважко підрахувати, що в секундах її вік дорівнює 30 * ¹06 * 13,⁸ * 109 = ⁴¹4 * 1015 секунд, або 414 петасекунд. Точніше значення - ⁴,35 * 1017секунд.

Неправильно!

Більш - менш широко відомо, що вік Всесвіту налічує 13,8 мільярда років. Неважко підрахувати, що в секундах її вік дорівнює 30 * ¹06 * 13,⁸ * 109 = ⁴¹4 * 1015 секунд, або 414 петасекунд. Точніше значення - ⁴,35 * 1017секунд.

2. Ви взяли лазерну указку і направили її на Туманність Андромеди. Скільки часу мине, перш ніж фотони променя долетять до зірок цієї галактики?

1. Трохи менше 100 мегасекунд (10⁶)
2. Трохи менше 100 гігасекунд (10⁹)
3. Трохи менше 100 терасекунд (10¹²)
4. [] Трохи менше ніж 100 петасекунд (10¹⁵)

Правильно!

Близько 80 терасекунд - цей результат можна отримати так само, як і попередній: відстань до Туманності Андромеди становить близько 2,5 мільйона світлових років. До речі, з'явилися на Землі приблизно шість терасекунд тому (близько 200 тисяч років тому). Це одна стотисячна від віку Всесвіту.

Неправильно!

Близько 80 терасекунд - цей результат можна отримати так само, як і попередній: відстань до Туманності Андромеди становить близько 2,5 мільйона світлових років. До речі, з'явилися на Землі приблизно шість терасекунд тому (близько 200 тисяч років тому). Це одна стотисячна від віку Всесвіту.

3. А скільки в середньому живе людина?

1. Пару мегасекунд (10⁶)
2. Пару гігасекунд (10⁹)
3. Пару терасекунд (10¹²)

Правильно!

Зараз очікувана тривалість життя людини в світі - трохи більше 65 років (дані ООН за 2010 рік). Це якраз трохи більше пари гігасекунд, або пари мільярдів секунд. До речі, приблизно такий же час напіврозпаду урану-232, а ще за цей час світло встигне чотири рази долетіти до Сіріуса і назад і вісім разів - до Проксіми Центавра і назад.

Неправильно!

Зараз очікувана тривалість життя людини в світі - трохи більше 65 років (дані ООН за 2010 рік). Це якраз трохи більше пари гігасекунд, або пари мільярдів секунд. До речі, приблизно такий же час напіврозпаду урану-232, а ще за цей час світло встигне чотири рази долетіти до Сіріуса і назад і вісім разів - до Проксіми Центавра і назад.

4. Що станеться за одну мегасекунду? (10⁶ секунд)

1. Земля пролетить навколо Сонця 150 мільйонів кілометрів
2. [] Повністю мине літо на Землі
3. Світло, випущене на Землі, долетить до Плутона
4. [] Ваше волосся виросте на 3-5 міліметрів

Правильно!

Одна мегасекунда - це трохи менше двох тижнів: 11,5 дня. За цей час Землі не встигнути пролетіти одну шосту частину своєї орбіти (швидкість руху нашої планети навколо Сонця - близько 30 кілометрів на секунду, а протяжність орбіти - близько 930 мільйонів кілометрів). Світло летить до Плутона, як ми пам'ятаємо за торішнім зближенням New Horizons з цією карликовою планетою, близько 4,5 години (16,5 кілосекунди). А ось волосся на голові людини росте зі швидкістю близько сантиметра на місяць (у когось швидше, у когось повільніше).

Неправильно!

Одна мегасекунда - це трохи менше двох тижнів: 11,5 дня. За цей час Землі не встигнути пролетіти одну шосту частину своєї орбіти (швидкість руху нашої планети навколо Сонця - близько 30 кілометрів на секунду, а протяжність орбіти - близько 930 мільйонів кілометрів). Світло летить до Плутона, як ми пам'ятаємо за торішнім зближенням New Horizons з цією карликовою планетою, близько 4,5 години (16,5 кілосекунди). А ось волосся на голові людини росте зі швидкістю близько сантиметра на місяць (у когось швидше, у когось повільніше).

5. Перейдемо до більш зрозумілих тимчасових інтервалів. Скільки часу піде на вільне падіння тіла з п'ятиметрової висоти?

1. [] 5 секунд
2. [] 1 секунда
3. 500 мілісекунд
4. 100 мілісекунд

Правильно!

Якщо не враховувати опір повітря, то проста формула руху з рівномірним прискоренням дасть нам час близько однієї секунди. Насправді, час може бути навіть трохи більшим - десь на десяту частку секунди. За 5 секунд у вакуумі можна пролетіти близько 125 метрів, за 500 мілісекунд - 1,25 метра, за 100 мілісекунд - 5 сантиметрів

Неправильно!

Якщо не враховувати опір повітря, то проста формула руху з рівномірним прискоренням дасть нам час близько однієї секунди. Насправді, час може бути навіть трохи більшим - десь на десяту частку секунди. За 5 секунд у вакуумі можна пролетіти близько 125 метрів, за 500 мілісекунд - 1,25 метра, за 100 мілісекунд - 5 сантиметрів.

6. А яка подія не встигне відбутися за одну-дві мілісекунди (тисячних часток секунди)?

1. [] Ви моргнете від яскравого спалаху
2. [] SR-71 Blackbird на максимальній швидкості пролетить один метр
3. [] У нейроні виникне і зникне потенціал дії
4. Звук від бавовни долонями перед собою досягне ваших вух

Правильно!

Яким би швидким нам не здавалося моргання наших очей, воно триває щонайменше 100 мілісекунд. Рекордсмен швидкості серед літаків - SR-71 Blackbird - 1976 року розігнався до 3529,56 кілометра на годину, це майже рівно кілометр на секунду (0,98 метра за мілісекунду). Потенціал дії - активний стан нейрона - розвивається всього за одну мілісекунду і існує настільки ж мало. При швидкості звуку 331 метр в секунду і відстані від долонь до вух 30-40 сантиметрів затримка між моментом бавовни і звуком від нього складе 1-1,2 мілісекунди. Пам'ятаєте, так відстань до грози в дитинстві вважали?

Неправильно!

Яким би швидким нам не здавалося моргання наших очей, воно триває щонайменше 100 мілісекунд. Рекордсмен швидкості серед літаків - SR-71 Blackbird - 1976 року розігнався до 3529,56 кілометра на годину, це майже рівно кілометр на секунду (0,98 метра за мілісекунду). Потенціал дії - активний стан нейрона - розвивається всього за одну мілісекунду і існує настільки ж мало. При швидкості звуку 331 метр в секунду і відстані від долонь до вух 30-40 сантиметрів затримка між моментом бавовни і звуком від нього складе 1-1,2 мілісекунди. Пам'ятаєте, так відстань до грози в дитинстві вважали?

7. Візьмемо ще коротші інтервали. Що станеться за 1-2 мікросекунди (мільйонних часток секунди)?

1. Куля, випущена зі снайперської гвинтівки Драгунова, пролетить один сантиметр
2. Міжнародна космічна станція пролетить сантиметр
3. Перші атоми водню виникнуть після Великого вибуху
4. Чутна звукова хвиля здійснить повне коливання

Правильно!

Швидкість кулі снайперської гвинтівки не досягає кілометра в секунду - при такому порядку швидкостей за мікросекунду вона подолає не більше міліметра. Краще справи йдуть у МКС - її орбітальна швидкість досягає 7,6 кілометра в секунду. За 2 мікросекунди станція подолає півтора сантиметри. Через одну мікросекунду після Великого Вибуху у Всесвіті тільки почали виникати адрони - складові атомів. Водень з'явився тільки через сотні секунд. Цикл коливань звукової хвилі, близької до ультразвуку (20 кілогерц), становить 50 мікросекунд.

Неправильно!

Швидкість кулі снайперської гвинтівки не досягає кілометра в секунду - при такому порядку швидкостей за мікросекунду вона подолає не більше міліметра. Краще справи йдуть у МКС - її орбітальна швидкість досягає 7,6 кілометра в секунду. За 2 мікросекунди станція подолає півтора сантиметри. Через одну мікросекунду після Великого Вибуху у Всесвіті тільки почали виникати адрони - складові атомів. Водень з'явився тільки через сотні секунд. Цикл коливань звукової хвилі, близької до ультразвуку (20 кілогерц), становить 50 мікросекунд.

8. Наступний крок - одна наносекунда, або мільярдна частка секунди. Який процес не встигне відбутися за такий час?

1. Процесор вашого комп'ютера зробить один такт обчислень
2. Світло пролетить один метр у вакуумі
3. [] «Вояджер-1» пролетить 0,01 міліметра

Правильно!

Світло за наносекунду пролетить всього 30 сантиметрів - це, до речі, означає, що така затримка між бавовною долонь і моментом, коли ви його помітите. А відчуєте ви його ще пізніше, нервові імпульси біжать зі швидкостями в кращому випадку близько 100 метрів в секунду. А ось «Вояджер-1» за цей інтервал часу встигне просунутися на 17 мікрометрів при своїй сучасній геліоцентричній швидкості в 17 кілометрів на секунду. До речі, він входить до списку найшвидших рукотворних апаратів, що працюють на сьогоднішній день. Такт обчислень сучасних процесорів триває навіть менше однієї наносекунди - залежно від частоти. Наприклад два гігагерці відповідають одному такту за половину наносекунди.

Неправильно!

Світло за наносекунду пролетить всього 30 сантиметрів - це, до речі, означає, що така затримка між бавовною долонь і моментом, коли ви його помітите. А відчуєте ви його ще пізніше, нервові імпульси біжать зі швидкостями в кращому випадку близько 100 метрів в секунду. А ось «Вояджер-1» за цей інтервал часу встигне просунутися на 17 мікрометрів при своїй сучасній геліоцентричній швидкості в 17 кілометрів на секунду. До речі, він входить до списку найшвидших рукотворних апаратів, що працюють на сьогоднішній день. Такт обчислень сучасних процесорів триває навіть менше однієї наносекунди - залежно від частоти. Наприклад два гігагерці відповідають одному такту за половину наносекунди.

9. Зменшимо проміжок часу ще в мільйон разів і перейдемо від наносекунд до фемтосекундів. Що встигне статися за 1-2 фемтосекунди?

1. Хвиля синього світла встигне зробити одне коливання
2. Розірветься зв'язок в молекулі іода, вже збудженого ультрафіолетом
3. [] Відбудеться електронний перехід у цезії-133

Правильно!

Фемтосекунда - проміжок часу, на якому рух атомів завмирає. На розрив хімічного зв'язку потрібні щонайменше десятки, а то й сотні фемтосекунд. З визначення секунди видно, що за наносекунду в цезії-133 - стандарті для атомного годинника - відбувається близько дев'яти електронних переходів - по сто тисяч фемтосекунд на кожен. Світло за цей час встигає пролетіти лише кілька сот нанометрів, тому короткохвильове видиме випромінювання (фіолетове) встигне завершити одне коливання за 1,3 фемтосекунди. До речі, з цим пов'язаний той факт, що не можна створити імпульс видимого світла коротше, ніж одна фемтосекунда.

Неправильно!

Фемтосекунда - проміжок часу, на якому рух атомів завмирає. На розрив хімічного зв'язку потрібні щонайменше десятки, а то й сотні фемтосекунд. З визначення секунди видно, що за наносекунду в цезії-133 - стандарті для атомного годинника - відбувається близько дев'яти електронних переходів - по сто тисяч фемтосекунд на кожен. Світло за цей час встигає пролетіти лише кілька сот нанометрів, тому короткохвильове видиме випромінювання (фіолетове) встигне завершити одне коливання за 1,3 фемтосекунди. До речі, з цим пов'язаний той факт, що не можна створити імпульс видимого світла коротше, ніж одна фемтосекунда.

10. І наступний крок - ще в тисячу разів менше, аттосекунду. Вкажіть явище, яке встигне відбутися за цей час.

1. Гелій втратить електрон під дією жорсткого ультрафіолетового випромінювання
2. Електрон здійснить один «обіг» навколо ядра атома водню
3. [] Розпадеться ядро під час ядерної реакції

Правильно!

Навіть на такі прості процеси, як відрив електрону від вже збудженого атома, потрібно щонайменше кілька аттосекунд. Прості оцінки з застарілої моделі атома Бора дають час повного «обігу» електрона навколо ядра водню близько сотень аттосекунд (але важливо пам'ятати, що електрон - не кулька, а хвиля, тому представляти його обертання навколо ядра - дуже грубе спрощення). Набагато швидше йдуть процеси в компактному атомному ядрі. Процеси розпадів відбуваються в масштабах тисячних часток аттосекунди. Але найкоротший проміжок часу, який виміряло людство, відповідає 850 зептосекундам (тисячним часткам аттосекунди). До ядерних процесів сучасна техніка поки не дотягує, ми можемо бачити лише їх наслідки.

Неправильно!

Навіть на такі прості процеси, як відрив електрону від вже збудженого атома, потрібно щонайменше кілька аттосекунд. Прості оцінки з застарілої моделі атома Бора дають час повного «обігу» електрона навколо ядра водню близько сотень аттосекунд (але важливо пам'ятати, що електрон - не кулька, а хвиля, тому представляти його обертання навколо ядра - дуже грубе спрощення). Набагато швидше йдуть процеси в компактному атомному ядрі. Процеси розпадів відбуваються в масштабах тисячних часток аттосекунди. Але найкоротший проміжок часу, який виміряло людство, відповідає 850 зептосекундам (тисячним часткам аттосекунди). До ядерних процесів сучасна техніка поки не дотягує, ми можемо бачити лише їх наслідки.

Вітаємо, ваш результат: з

Щасливий

А щасливі годинники не спостерігають. З часом ви, схоже, не дружите. Але рекомендувати вам тренінг з тайм-менеджменту ми не будемо - може, він вам зовсім не потрібен.

Поділитися результатами

Вітаємо, ваш результат: з

Початківець часу

Гігасекунду від наносекунди ви відрізняєте. У справі подорожей у часі цього достатньо, щоб знайти собі пригоди.

Поділитися результатами

Вітаємо, ваш результат: з

Часових (атомних) справ майстер

Схоже, ви можете вловити тонку різницю між мікросекундою і мілісекундою. Це здорово, але вам ще є куди рости.

Поділитися результатами

Вітаємо, ваш результат: з

Володар часу

Ви знаєте про час все або майже все. Безсумнівно, вислів «точність - ввічливість королів» стосується вас.

Поділитися результатами