Το εκκρεμές δευτερολέπτων ως μονάδα μήκους

 Την περίοδο, πριν τη Γαλλική Επανάσταση, στη Γαλλία υπήρχαν 250.000 διαφορετικές μονάδες μήκους, όγκου και βάρους. Σε μια τέτοια Βαβέλ συναλλαγών δημιουργούνταν τα περιθώρια για αισχροκέρδεια από μέρος των εμπόρων, οι οποίοι αγόραζαν τα εμπορεύματά τους χρησιμοποιώντας μεγάλες μονάδες μήκους, όγκου ή βάρους και στη συνέχεια τα πωλούσαν χρησιμοποιώντας τις αντίστοιχες μικρές μονάδες. Επίσης, οι φοροεισπράκτορες ανάλογα με τις σχέσεις συνεργασίας ή συναλλαγής που είχαν με τους αγρότες και τους υπόλοιπους πολίτες, έπαιρναν το φόρο για το βασιλιά χρησιμοποιώντας μια μικρή μονάδα εάν συμπαθούσαν τον φορολογούμενο και τη μεγάλη μονάδα εάν είχαν προηγούμενα μαζί του. Ο απλός λαός αγανακτισμένος από την κατάσταση αυτή ζητούσε να οριστούν συγκεκριμένες μονάδες μήκους, όγκου και βάρους, κοινές για όλες. Αυτό ήταν και ένα από τα αιτήματα της Γαλλικής Επανάστασης.

Ένας ταξιδιώτης στη Γαλλία του 1789 αναφέρει ότι ήταν πολύ εκνευρισμένος για αυτή τη χώρα «όπου η άπειρη πολυπλοκότητα των μέτρων και σταθμών υπερβαίνει κάθε προσπάθεια κατανόησης. Τα μέτρα και τα σταθμά δεν διαφέρουν μόνο από περιφέρεια σε περιφέρεια, αλλά και σε κάθε επαρχία, πόλη και χωριό» (Adler 1995). Υπήρχαν συνολικά κάπου 700 ή 800 διαφορετικές μονάδες μέτρησης, ενώ η κάθε περιοχή είχε τη δική της εκδοχή για κάθε μια από αυτές. Για παράδειγμα, στο Παρίσι η πίντα χωρούσε λίγο λιγότερο από το λίτρο, στο Saint-Denis ένα λίτρο και μισό, στη Seineen-Montagne δύο λίτρα και στο Precy-sous-Thil τρία και ένα τρίτο (Heilbron 1989). Συνολικά εκτιμάται ότι στη Γαλλία μόνο υπήρχαν 250.000 διαφορετικές τοπικές μονάδες μέτρησης μήκους, βάρους και όγκου (Adler 1995, Matthews 2001).

Η πρόταση του Huygens να χρησιμοποιηθεί το εκκρεμές δευτερολέπτων ως πρότυπο μονάδας μήκους έδινε μια απάντηση στο παραπάνω πρόβλημα. Μάλιστα, η απλότητα του εκκρεμούς (ένα σχοινί κι ένα βαρίδι) έκανε αυτή τη μονάδα μήκους εύκολα κατανοητή από όλους. Επίσης, καθένας μπορούσε να κατασκευάσει ένα εκκρεμές δευτερολέπτων. Η επιστημονική ελίτ όμως της εποχής εκείνης δεν ήθελε μια τόσο απλή μονάδα μήκους και υποστήριζε ότι το μήκος του εκκρεμούς δευτερολέπτων, το οποίο είναι 1 μέτρο, είναι μια ακατάλληλη μονάδα μήκους γιατί:

• Μπλέκει τη μέτρηση του χρόνου με τη μέτρηση του χώρου, και

• δεν έχει σε όλα τα σημεία της Γης το ίδιο μήκος, δηλαδή 1 μέτρο, όπως έδειξαν οι μετρήσεις, αλλά γίνεται περίπου δυο χιλιοστά πιο μικρό στον ισημερινό και περίπου δυο χιλιοστά πιο μακρύ στους πόλους. Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν για πρώτη φορά ότι η Γη δεν είναι τέλεια σφαίρα και ότι η ένταση της βαρύτητας δεν είναι παντού η ίδια, αλλά αλλάζει καθώς κινούμαστε από τους πόλους προς τον ισημερινό.

Έτσι, αντί για το εκκρεμές, προτείνεται ως μονάδα μέτρησης του μήκους «το 1/4 του 1/10.000.000 του μεσημβρινού της Γης που περνά από το Παρίσι» το οποίο και πάλι είναι ακριβώς 1 μέτρα, πρόταση η οποία υπερισχύει και ένας λόγος που προτιμήθηκε ήταν το γεγονός ότι για να επιβεβαιωθεί η πρόταση, δόθηκε ένα υπέρογκο ποσό για έρευνα ώστε να μετρηθεί το μήκος του μεσημβρινού και έτσι παράλληλα χρηματοδοτήθηκαν και οι εξερευνήσεις τις εποχής εκείνης.

Οι δύο λόγοι για τους οποίους το εκκρεμές δευτερολέπτων θεωρήθηκε ακατάλληλη μονάδα μήκους αποδείχθηκαν τελικά ανυπόστατοι. Και οι μεσημβρινοί της Γης δεν είναι όλοι ίσοι, γι' αυτό και ο ορισμός που επικράτησε προσδιορίζει το μεσημβρινό του Παρισιού. Κατ' αντιστοιχία, θα μπορούσαν να ορίσουν ως μονάδα το μήκος του εκκρεμούς δευτερολέπτων που χτυπά τα δευτερόλεπτα στο Παρίσι. Όσο για το μπλέξιμο των μονάδων χώρου και χρόνου, μετά το 1983 ορισμός της μονάδας μήκους, δηλαδή του ενός μέτρου, εμπλέκει και το χρόνος στο μήκος της διαδρομής που που κάνει το φως στο κενό σε χρόνο 1/299.792.458 του δευτερολέπτου».

Πηγή: Φυσικές επιστήμες για την εκπαίδευση του πολίτη - Φανή Σέρογλου

Οι υποδιαιρέσεις της ημέρας και της ώρας

Ερώτηση

Γιατί κύριε έχουμε 12 ώρες την ημέρα και 12 ώρες τη νύχτα;

Η μεγάλη παρανόηση στο ηλεκτρικό ρεύμα

To βίντεο του YouTube με τίτλο "The Big Misconception About Electricity" από το κανάλι Veritasium παρουσιάζουν μια ευρέως διαδεδομένη παρανόηση για το πώς μεταδίδεται η ηλεκτρική ενέργεια. H παρανόηση είναι ότι τα ηλεκτρόνια μεταφέρουν την ενέργεια από τον σταθμό παραγωγής ενέργειας στο σπίτι μας. Ωστόσο, στην εναλλασσόμενη τάση (AC) που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρικό δίκτυο, τα ηλεκτρόνια απλώς κινούνται μπρος-πίσω (ταλαντώνονται) μέσα στα καλώδια και δεν διανύουν στην πραγματικότητα μεγάλες αποστάσεις, αφού η κίνησή τους είναι εξαιρετικά αργή.

Η σωστή εξήγηση, όπως αναπτύχθηκε από τους James Clerk Maxwell και John Henry Poynting τον 19ο αιώνα, είναι ότι η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται από τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που περιβάλλουν τους αγωγούς Εξηγείται ότι, αντίθετα με τη δημοφιλή πεποίθηση ότι τα ηλεκτρόνια μεταφέρουν την ενέργεια μέσω των καλωδίων, η ενέργεια μεταδίδεται στην πραγματικότητα από τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που περιβάλλουν τα καλώδια.

Όταν άρχισαν να τοποθετούνται τα πρώτα υποθαλάσσια τηλεγραφικά καλώδια, όπως το πρώτο υπερατλαντικό καλώδιο το 1858, αυτά δεν λειτουργούσαν σωστά. Παρατηρήθηκαν τεράστιες παραμορφώσεις (distortions) όταν προσπαθούσαν να στείλουν σήματα με την ταχύτητα μετάδοσης που ήταν εξαιρετικά χαμηλή, μόλις μερικές λέξεις ανά λεπτό

Υπήρξε μια επιστημονική συζήτηση για την αιτία αυτής της αποτυχίας. Κάποιοι, όπως ο William Thomson (ο μελλοντικός Λόρδος Kelvin), πίστευαν ότι τα ηλεκτρικά σήματα κινούνταν μέσα στα υποβρύχια καλώδια όπως το νερό ρέει μέσα σε έναν ελαστικό σωλήνα (ένα μοντέλο που βασιζόταν στο ρεύμα μέσα στον αγωγό). Άλλοι, όπως οι Heaviside και Fitzgerald, υποστήριζαν ότι τα πεδία γύρω από τα καλώδια μετέφεραν την ενέργεια και την πληροφορία. Τελικά, αποδείχθηκε σωστή η άποψη ότι τα πεδία είναι αυτά που μεταφέρουν την ενέργεια.

Αυτός είναι ένας από τους λόγους που σήμερα οι περισσότερες γραμμές μεταφοράς ενέργειας είναι αναρτημένες ψηλά στον αέρα, ώστε να υπάρχει ένα μεγάλο μονωτικό κενό αέρα που να μην παρεμβαίνει στα πεδία. Ακόμη και η υγρή γη δρα ως αγωγός, επομένως χρειάζεται ένα κενό για να διαχωριστούν τα καλώδια από το έδαφος.