Почему в часе 60 минут?

Часы, автор Егус Гусаро, «Шедеврум»

Почему мы делим час на 60 минут, а минуты на 60 секунд? Эти меньшие разделения времени использовались на практике всего около 400 лет, но они были жизненно важны для появления современной науки.

На протяжении тысячелетий древние цивилизации смотрели на небо для измерения больших единиц времени. Есть год — время, за которое Земля совершает один оборот вокруг Солнца; месяц, примерно равный времени, за которое Луна обращается вокруг нашей планеты; неделя, то есть примерно время между четырьмя фазами Луны; и день, который представляет продолжительность одного оборота Земли вокруг своей оси.

Но разделить время было не так просто, хотя оно берет свое начало в древних традициях.

⏲️ Системы счисления

Использование числа 60 как формы измерения началось еще у шумеров, которые использовали разные системы счисления. В то время как мы с вами пишем числа по основанию 10, или «десятеричное», эта цивилизация использовала основание 12 («двенадцатеричное») и основание 60 («шестидесятеричное»). Точно неизвестно, почему они выбрали именно эти системы, но есть несколько теорий:

1. Многие древние культуры использовали три сегмента каждого пальца, кроме большого, для счета до 12 на одной руке, как пишет Жорж Ифра в своей книге «Всеобщая история чисел». Гипотеза состоит в том, что система, использующая число 60, возникла с использованием пяти пальцев одной руки и двенадцати сегментов другой.
2. Лишь немногие дроби имеют повторяющиеся десятичные знаки (1/3 = 0,333…), если записаны в шестидесятеричном формате. Это особенно важно, поскольку у шумеров не было понятия о дробях, повторяющих цифры. Во «Введении в историю алгебры» автор Жак Сезиано описывает шумерскую надпись на камне, в которой говорится: «Я не знаю обратного числа 7/6».
3. Двенадцать было важным числом для шумеров, а позже и для египтян. Например, это было количество лунных циклов в году и количество созвездий в зодиаке. День и ночь были разделены на 12 периодов каждый, и так родился 24-часовой день.

⏲️ Углы и древняя астрономия

В 24 веке до нашей эры шумеры были завоеваны аккадцами, которые затем потерпели поражение от амореев, которые пришли к власти и построили национальное государство Вавилон, достигшее своего расцвета в 18 веке до нашей эры. Вавилоняне изобрели степень и определили, что в круге 360 градусов. Есть несколько теорий относительно того, почему они выбрали 360:

• Вавилоняне знали, что в году около 360 дней. Поэтому Солнце «перемещалось» по эклиптике примерно на 1 градус за сутки.
• Радиус круга образует шестиугольник, описанный шестью равносторонними треугольниками, и, таким образом, одна шестая круга представляет собой естественное измерение угла. В числительных, унаследованных от шумеров, значение шестидесятеричного числа выводилось из контекста, поэтому шестерка «записывалась» так же, как и 360.

Вавилонские астрономы начали каталогизировать звезды в 14 веке до нашей эры. Астрономия процветала, когда они развили глубокое понимание циклов Солнца и Луны и даже предсказывали затмения. Вавилонские звездные каталоги служили основой астрономии более тысячи лет, несмотря на расширение и падение Среднеассирийской империи, Неоассирийской империи, Нововавилонской империи и империи Ахеменидов.

⏲️ Греция и Рим

Завоевания Александра Великого между 335 и 324 годами до нашей эры способствовали распространению вавилонской астрономии в Греции и Индии. Хотя у греков были свои собственные десятичные числа, вавилонские звездные каталоги создали настолько прочную связь между астрономией и шестидесятеричной системой, что греческие (а позже и римские) ученые продолжали ее использовать. Эта ассоциация вскоре привела к появлению навигации и тригонометрии.

После открытия Эратосфеном Киренским того, что Земля круглая, в первом веке до нашей эры Гиппарх Никейский приспособил градусы для количественного определения линий долготы и широты. Два столетия спустя, в Римской империи, Птолемей Александрийский разделил градусные координаты на 60 (минуты) и 60 из 60 (секунд). Это условное обозначение «градусов, минут и секунд» до сих пор используется для определения местоположения на Земле, а также положения звезд.

⏲️ Аравия, Иберия и Большая Европа

Большая часть этих знаний была утеряна в Европе в течение нескольких столетий после падения Рима в V веке нашей эры. Исламско-арабские империи унаследовали многие римские (а позже и индийские) идеи, начиная с халифата Рашидум в VII веке. Ученые-мусульмане, широко распространив эти знания, вновь представили их в Европе в VIII веке через Пиренейский полуостров, который тогда был частью Халифата Омейядов.

Халифат Кордовы в 10 веке стал очень влиятельным в передаче знаний средневековым христианским ученым. К таким работам относятся многие утерянные сочинения греческих и римских ученых, изобретение алгебры персидским ученым девятого века Аль-Хорезми, изобретение индийскими цифрами от 0 до 9 и изобретение индийским ученым символа нуля в седьмом веке. Брахмагупта.

Средневековые астрономы были первыми, кто применил ко времени шестидесятеричные значения. Персидский ученый Аль-Бируни свел в таблицу время новолуний для определенных дат в часах, 60-х (минутах), 60-х из 60-х (секунд), 60-х из 60-х из 60-х (третей) и 60-х из 60-х из 60-х из 60-х (четвертей). Полнолуния были сведены в таблицы с использованием того же деления христианским ученым Роджером Бэконом в 13 веке.

⏲️ Минутные стрелки

Однако минуты и секунды не использовались для повседневного измерения времени на протяжении нескольких столетий. Механические часы впервые появились в Европе в конце XIV века, но только с одной стрелкой, по образцу солнечных и водяных часов.

Минуты и секунды были всего лишь гипотетическим количеством времени. По словам Дэвида С. Ландеса в работе «Революция во времени», астрономы XVI века начали физически воспринимать минуты и секунды с помощью конструкции более совершенных часов с минутной и секундной стрелками, чтобы улучшить астрономические измерения. Хотя секстанты и квадранты (телескопов еще не было) долгое время использовались для количественного измерения небес, из-за движения неба их точность ограничивалась тем, насколько хорошо пользователь знал время.

Тихо Браге был одним из пионеров использования минут и секунд и мог проводить измерения с беспрецедентной точностью. Многие из его измерений показывают, что он мог определять время за 8 секунд. В 1609 году Иоганн Кеплер опубликовал свои законы движения планет, основанные на данных Браге. Семьдесят лет спустя Исаак Ньютон использовал эти законы для разработки своей теории гравитации, показав, что земные и небесные движения управляются одними и теми же математическими законами.

⏲️ Шумерское наследие

Сегодня, спустя 5000 лет после того, как шумеры начали использовать число 60, мы делим наши дни на часы, минуты и секунды. В последние годы методы измерения единиц изменились. Второе больше не получается путем разделения астрономических событий на более мелкие части, второе теперь определяется на атомном уровне. В частности, одна секунда — это колебание внешнего электрона атома цезия-133 ровно 9 192 631 770 раз.