시간은 실제로 어떻게 측정될까?
시간은 실제로 어떻게 측정될까?
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시간은 구조적인 것일까? 어떤 사람들은 그렇게 말하겠지만, 시간이
어떻게 작용하는지 이해하기 위해 많은 연구를 실행한 사람들이 있다.
전 세계의 과학자들과 문화는 시간을 정확하게 측정하기 위해
꽤 많은 다양한 방법들을 사용해 왔다. 하지만 이 방법들은 무엇일까?
얼마나 정확할까? 그리고 시간을 측정하는 보편적인 기준이 있을까?
사진을 통해 시간의 역사와 시간이 어떻게 측정되었는지 살펴보도록 하자.
태양시
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역사를 통틀어, 농업은 대부분의 문명에서 주된 관심사였다.
그러므로 특히 몇 달과 몇 년에 걸쳐 측정할 때, 태양이
시간을 결정하는 큰 요인이 되었다는 것은 놀라운 일이 아니다.
해시계
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태양은 또한 사람들이 시간을 더 작은 단위로
측정할 수 있도록 하는데 도움이 되었다.
해시계는 대부분의 문화에서 주요한 것이었고,
현재는 대부분 사용되지 않지만,
여전히 장식으로 아름답게 여겨진다!
달의 주기
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문명은 또한 자연적인 시간 기록 기준으로
달의 주기에 의존해 왔다.
많은 문화가 달의 주기를 기반으로 달력을 설계했다.
물 시계
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클렙시드라라고도 알려진 물 시계는
고대 문명까지 거슬러 올라가고
한 용기에서 다른 용기로 조절된 물의 흐름에 기초한다.
흐르는 물의 양은 시간을 측정하기 위해 사용된다.
모래시계
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물시계가 작동하는 방식과 비슷하게, 모래시계는
시간을 측정하는 방법으로 모래를 사용한다.
고대 문명들도 이 기술을 사용했다.
사실, 가장 오래된 것으로 알려진 모래시계는
기원전 14세기경 고대 이집트로 거슬러 올라간다.
천체물리학
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천체물리학에서 시간 기록은 기념비적인 척도에 기반을 두고 있다.
사실, 일부 천체물리학자들은 빅뱅 이후의 우주 시간과 같은
우주의 역사 전체에 걸쳐 있는 시간 척도를 가지고 일한다.
펄서
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펄서는 일정하게 전파 펄스를 방출하며 자전하는 중성자별로,
천문학자들이 우주 시간을 기록하기 위해 사용하기도 한다.
기타현상
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과학자들은 초신성과 감마선 폭발과 같은 천문학적
사건을 분석해 정확한 시기를 파악할 수 있다.
중력파
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미국 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)가 탐지한
이러한 시공간의 파동은 우주 사건을 측정하고
시간을 이해하는 새로운 도구를 제공한다.
입자물리학
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유럽 원자력 연구 기구인 CERN과 같은 시설에서의 실험은
정확한 시간 동기화와 입자 가속기에 의존한다. 이러한 실험은
과학자들이 물리학의 기본적인 힘을 이해하는 데 도움이 된다.
원자 시계
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원자 시계는 아마도 시간을 측정하는
가장 정확한 방법 중 하나일 것이다.
원자 시계는 원자의 진동을 이용하여 시간을 측정하는데,
10억분의 1초까지 믿을 수 없을 정도로 정확하다. 사실,
이 시계는 1초의 정확한 길이를 측정하기 위해 방사선을 이용한다.
세슘 표준
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방사성 원소인 세슘은 원자 시계에서 1초를 측정하는 원소이다.
이 원소의 원자는 지속적으로 진동하며, 이러한 진동은
전 세계적으로 시간을 측정하는 데 중요한 역할을 한다.
방사성 붕괴
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다른 종류의 방사성 동위원소는
지질학적 시계의 역할을 하기도 하는데,
이를 통해 연구자들은 암석과 인공물의
방사성 탄소 연대를
놀라운 정밀도로 측정할 수 있다.
심우주 원자 시계 (DSAC)
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NASA의 우주 매개 시계는 우주 기관이 지구에 기반한 시스템에
의존하지 않고 모든 임무를 정확하게 탐색할 수 있게 해준다.
광학 시계
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광학 시계는 기본적으로 지구의 전자기장인
광 주파수를 사용하여
원자 시계보다 더 높은 정확도를 보장하며,
잠재적으로 시간 측정의 표준을 재정의한다.
시간 팽창
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아인슈타인의 중력 이론은 중력과 속도가
시간에 크게 영향을 미친다고 예측한다.
그래서 우주 탐사와 시간의 흐름은 우주선이
이동하는 속도에 크게 영향을 받는다.
크로노미터
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크로노미터와 같은 정밀 시계는 그리니치 표준시와 같이
특정 위치와 기준점 간의 시간차를 결정하여 경도를
정확하게 측정하기 위해 내비게이션에 사용된다.
생체시계
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생체시계는 식물에서 동물에 이르기까지
다양한 생물체에서 발견된다.
이 시계는 내부의 타이밍 메커니즘에 따라 수면 주기와
계절에 따른 행동 등 다양한 생리적 과정을 조절한다.
윤초
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지구의 불규칙한 자전으로 인해
윤초는 때때로 UTC에 추가된다.
윤초를 추가하는 것은 지구에서의 시간이
천문학과 상관관계가 있다는 것을 보장한다.
네트워크 타임 프로토콜(NTP)
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NTP는 보안 통신 및 트랜잭션에 중요한 알고리즘을
사용하여 인터넷을 통한 컴퓨터 시간을 동기화한다.
기후 과학
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시간을 정확하게 측정하는 것은
과학자들이 기후 패턴을 이해하고
변화를 추적하며
미래의 추세를 예측하는 데 도움이 된다.
측지학
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과학자들은 지구의 모양과 중력장을 연구하기 위해 GPS와
위성 위치 확인시스템의 정확한 시간 측정에 의존해야 한다.
높이의 차이'
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물리법칙에 의하면 지구 표면에 얼마나 가까이
있느냐에 따라 시간이 다르게 측정된다.
실제로 위성은 빠른 속도와 고도 때문에
시간을 다르게 측정할 필요가 있다.
전기통신
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전 세계의 통신망은 완벽한 동기화를 통해 대륙 간
데이터를 안정적이고 시의적절하게 전송한다.
항공
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상업 비행과 군사 비행은 시간대를 가로질러 비행하는 경우가 많은데,
이것은 부적절하게 행해지면 까다로울 수 있다. 내비게이션 시스템은
안전하고 효율적인 항공 여행을 위해 정확한 시간에 의존한다.
국제 우주 정거장
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국제 우주 정거장에 탑승한 우주비행사들은
우주에서의 활동과 실험을 동기화하기 위해
매우 정확한 시계를 사용한다.
타임캡슐
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비록 이것이 정확한 시간을 기록하는 방법은 아니지만,
묻혀있는 타임캡슐은 후세를 위해 문화와 역사의
스냅샷을 보존하는 방법이 될 수 있다.
양자 얽힘'
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과학자들은 시간을 측정하는 방법으로 입자를
양자 수준에서 연구하려고 노력하고 있지만,
이것은 여전히 이론적인 것이 많다.
그들은 '뒤엉킨' 입자에서 보이는 변화를 측정하여
정확한 시간의 흐름을 찾을 수 있다고 믿는다.
출처:
(Encyclopedia of Time) (‘Of Clocks and Time’)
(History of Astronomy: An Encyclopedia)
(Engage Learning Magazine)