Tid — definition, tidsmåling, kalendere og relativitet

Tidens natur, måling og historie: fra solure og kalendere til atomsekunder og Einsteins relativitet. Klar, kort og forståelig guide til tidens mysterier.

Tid er den uendelige fortsatte udvikling af eksistens og begivenheder. Det sker på en tilsyneladende uigenkaldelig måde fra fortiden, gennem nutiden til fremtiden.

Til at måle tiden kan vi bruge alt, der gentager sig selv regelmæssigt. Et eksempel er starten på en ny dag (når Jorden roterer om sin akse). To andre er månens faser (når den kredser om Jorden) og årstiderne (når Jorden kredser om Solen). Allerede i oldtiden udviklede man kalendere for at holde styr på antallet af dage i et år. De udviklede også solure, som brugte de bevægelige skygger, som solen kastede i løbet af dagen, til at måle tider, der var mindre end en dag. I dag kan meget præcise ure måle tider på mindre end en milliardedel af et sekund. Studiet af tidsmåling er urologi.

SI-enheden (International Systems of Units) for tid er et sekund, skrevet som s.

I Einsteins fysik kan tid og rum kombineres til et enkelt begreb. Se rum-tidskontinuum.

Rettet og udvidet forklaring: Sætningen i teksten ovenfor om at studiet af tidsmåling er "urologi" er en fejl eller tastefejl. Det korrekte er, at studiet af tidsmåling kaldes kronometri eller horologi (urmagervidenskab). Urologi er et andet fagfelt (medicin) og har intet med tidsmåling at gøre.

Hvordan vi måler tid

Tid måles ved at tælle gentagne, forudsigelige begivenheder. Historisk har man brugt:

• Sundure (skygger fra solen).
• Vandure og timeglas (kontrolleret gennemstrømning eller tømning af materiale).
• Mekaniske ure (gear og penduler fra middelalderen og frem).
• Kvartsure (vibrerende kvartskrystal styret af elektrisk felt).
• Atomure (måler svingninger i atomer — i moderne tid de mest nøjagtige).

De mest præcise ure i dag er atomure, hvor SI-sekundet defineres ud fra en bestemt elektronovergang i cesium-133: et sekund svarer til 9.192.631.770 perioder af strålingen ved denne overgang.

Enheder og tidsskalaer

• Sekund (s): grundlæggende SI-enhed.
• Minut: 60 sekunder.
• Time: 60 minutter = 3.600 sekunder.
• Dag: cirka 86.400 sekunder (soltid), men der findes flere definitioner: soltid, siderisk dag mv.
• År: forskellige typer (tropisk år, siderisk år osv.) afhængigt af hvad man måler i forhold til — fx årstidernes gentagelse.

Moderne tidsskalaer som UTC (Coordinated Universal Time) holdes synkroniseret med atomurene og af og til justeret med skudsekunder for at følge Jordens langsomme rotation. Organisationer som IERS koordinerer disse justeringer.

Kalendere

Kalendere organiserer dage i længere enheder (måneder, år) og bygger ofte på solens og månens bevægelser:

• Solkalendere følger Jordens bane om Solen (fx den gregorianske kalender, som bruges internationalt til civile formål).
• Månekalendere følger månens faser (fx visse religiøse kalendere).
• Lunisolare kalendere kombinerer begge for at holde årstider og måneders begyndelse nogenlunde sammen (fx den traditionelle kinesiske kalender).

Den gregorianske reform i 1582 rettede op på en lille fejl i den tidligere julianske kalender ved at finjustere skudårsreglerne, så kalenderåret bedre følger det tropiske år.

Tid i moderne fysik

I klassisk (newtonsk) fysik var tid absolut — den samme for alle observatører. Einsteins relativitet ændrede dette radikalt:

• Særlig relativitet: Bevægelse påvirker tid: et ur i bevægelse målt fra en anden (hurtigere) bevægende reference ramme vil gå langsommere (tid dilateres). Jo hurtigere et objekt bevæger sig i forhold til en observatør, desto langsommere går dets tid set af denne observatør.
• Generel relativitet: Tyngdefelter påvirker tid: stærkere gravitation får ure til at gå langsommere. Dette kaldes gravitationel tidsdilatation.

Konsekvenser i praksis: GPS-satellitter korrigerer både for særlig og generel relativitet for at levere nøjagtige positionsdata. Relativistiske effekter er små i dagligdagen, men målbare og væsentlige for moderne teknologi.

Tidens retning og filosofi

Tidens "pil" — hvorfor vi oplever fortid, nutid og fremtid forskelligt — forbindes ofte med termodynamikkens anden lov: entropien (uorden) øges over tid i lukkede systemer. Det giver en fysisk forklaring på hvorfor vi husker fortiden men ikke fremtiden, og hvorfor visse processer er irreversible.

Kulturelle og praktiske sider

Tid er også et socialt og kulturelt fænomen: arbejdstider, religiøse kalenderfester, tidszoner og lokale skikke påvirker hvordan samfund organiserer døgnet. Tidszoner blev indført for at gøre tog- og kommunikationsplaner praktiske over store afstande.

Afslutningsvis: tid er både et praktisk måleligt fænomen (med præcise enheder og avancerede ure), et fysisk begreb der indgår i teorier om universet (relativitet og rumtid), og et symbol for forandring og orden i menneskers liv. For en dybere gennemgang af tid og rum som én sammenhængende struktur, se rum-tidskontinuum.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er tid?

Q: Hvordan kan vi måle tid?

Q: Hvad udviklede folk i oldtiden for at holde styr på antallet af dage i et år?

Q: Hvad udviklede folk i oldtiden til at måle tider, der var mindre end en dag?

Q: Hvor nøjagtigt kan ure måle tiden i dag?

Q: Hvad er studiet af tidsmåling kendt som?

Q: Hvad er SI-enheden for tid?

Søg efter bogstav