Čas je jedna ze základních fyzikálních veličin, jíž se měří vzdálenost mezi událostmi na první souřadnici časoprostoru. Čas se dá také definovat jako neprostorové lineární kontinuum, v němž se události stávají ve zjevně nevratném pořadí. Jako takový je podstatnou složkou struktury vesmíru. Je velmi obtížné, až nemožné, si čas nějak představit. Pokusy o pochopení času byly po dlouhou dobu především doménou filosofů, později i přírodovědců. Na povahu a smysl času existuje množství silně odlišných náhledů, a je proto obtížné nabídnout jeho nekontroverzní a jasnou definici. Důležitým pojmem je tzv. šipka času která určuje smysl (směr) plynutí času, který odpovídá směru rozpínání vesmíru.

Měření času 

Čas měříme hodinami. Měřením času se také zabývají hlavně vědci a technici a v minulosti to byl jeden z hlavních úkolů astronomie. Čas má ovšem zásadní význam i pro běžný lidský život, který je z povahy věci časově omezen („nemám čas“), pro organizaci lidské společnosti (kalendář), včetně hospodářství („čas jsou peníze“). Čas byl vždy důležité téma pro spisovatele, umělce a filosofy. Jednotky času kvantifikují délku trvání událostí a intervalů mezi nimi. Pravidelně se opakující události a objekty se zjevně pravidelným pohybem dlouho sloužily jako standardy pro jednotky času – mezi takové očividně pravidelné jevy patří pohyb Slunce po obloze, fáze Měsíce a kmit kyvadla.
 

Principy měření času

Čas lze měřit dvojím podstatně odlišným způsobem, totiž přímou indikací rovnoměrného pohybu, anebo počítáním pravidelných pohybů. Zatímco údaj hodin první skupiny je spojitý, u druhé skupiny je diskrétní (nespojitý), případně číslicový (digitální). Všechny moderní hodiny patří do druhé skupiny, která umožňuje podstatně přesnější odečítání časového údaje. Tak například sluneční hodiny nemají z definice vůči místnímu slunečnímu času žádnou odchylku ani variaci chodu, jejich údaj lze ovšem odečítat nanejvýš s přesností minut. Naproti tomu všechny mechanické i elektronické hodiny různé nepřesnosti sice mají, u atomových hodin to však může být jen 5.10-16, tj. jedna sekunda za desítky milionů let.

1. Měření přímým sledováním rovnoměrného pohybu;

místní čas indikují sluneční hodiny a jejich předchůdce gnómon, jež ukazují okamžitou polohu Slunce vrženým stínem tyče.

Jiné konstrukce slouží k odměřování časových intervalů:

přesýpací hodiny a starší vodní hodiny (klepsydra), kde se sleduje pokles hladiny kapaliny nebo písku v průhledné nádrži;

svíčkové hodiny, kde se čas odečítá podle pravidelného odhořívání svíčky a pod.

2. Měření počítáním pravidelných pohybů, mechanických, elektrických nebo atomárních oscilací. Podle pohonu a konstrukce se dělí na:

Mechanické hodiny, například:

- stacionární (nepřenosné) kyvadlové hodiny, resp. věžní hodiny;

- přenosné hodiny a Hodinky, obvykle řízené setrvačkou čili „nepokojem“;

- námořní a letecké chronometry;

- elektrické hodiny, poháněné elektrickým proudem;

Elektronické hodiny a hodinky s elektronickým, obvykle křemenným krystalem;

Atomové hodiny jako nejpřesnější normály času.

Přesnost: chod a jeho variace

Běžně sice hovoříme o "přesnosti" a "nepřesnosti" hodin, ve skutečnosti se však jedná o dvě různé veličiny:

Chod, to jest odchylku od normálu; hodiny se předcházejí nebo zpožďují například o několik minut nebo sekund za den. Tato chyba je způsobena odchylkou skutečné frekvence oscilátoru (kyvadla, setrvačky) od té, kterou předpokládal konstruktér hodin.

Variaci chodu, to jest nedostatek isochronie, nepravidelnost chodu a tím i této odchylky. Příčinou je nestálost oscilátoru, jehož frekvence se v průběhu času mění - například s polohou, s teplotou a podobně.

Zatímco chod lze regulací upravit, variace je dána kvalitou a konstrukcí stroje a regulovat se nijak nedá.

Jednotka času

Základní jednotkou času je v systému SI sekunda, která je definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. Tato definice předpokládá cesiový atom v klidu při teplotě absolutní nuly.  

Historie měření času

O měření času se lidé pokoušejí již tisíciletí, základní myšlenku toho měření vyjádřil Aristotelés definicí, že „čas je napočítaný pohyb ve vztahu k před a po“.[2] Čas se tedy měří počítáním (pravidelných) pohybů, a to tradičně na dvou úrovních: pro delší intervaly počítáním roků, měsíců a dnů v kalendáři, pro kratší intervaly počítáním rychlejších pravidelných jevů na hodinách. Obě úrovně předvádí pražský staroměstský orloj s horním ciferníkem hodinovým a dolním kalendářovým. Pro kalendářní měření času se nejprve používaly dobře viditelné fáze Měsíce, později i (zdánlivý) roční pohyb Slunce. Už z mladší doby kamenné (neolitu) jsou známy stavby, které sloužily ke stanovení slunovratu a rovnodennosti (např. Stonehenge), o pokročilejších způsobech kalendářního měření patrně svědčí nedávno nalezený disk z Nebry. Také zdánlivý roční pohyb některých hvězd (např. Siria) se užíval ke stanovení správné doby pro polní práce.

Pro určování denní doby a pro měření kratších (infradiánních) intervalů se využíval (zdánlivý) denní pohyb Slunce, měřený délkou stínu, později gnómonem a slunečními hodinami. Vyspělejší kultury užívaly i vodní hodiny (klepsydra) a od středověku přesýpací hodiny s pískem. Ty byly nejpřesnějším prostředkem na odměřování kratších intervalů až do 17. století.

První mechanické hodiny se podle nejistých zpráv objevily snad ve 12. století, spolehlivé zprávy jsou však až z přelomu 13. a 14. století z anglických a francouzských klášterů. Mechanické hodiny se skládají ze tří částí: 1) oscilátoru, 2) zdroje energie a 3) počítacího a indikačního zařízení. První hodiny užívaly jako oscilátor poměrně nepřesný lihýř, jako zdroj energie závaží a měly i bicí zařízení. Od 14. století se vyráběly přenosné a kapesní hodiny s pružinou, byly ovšem málo přesné. Při pokusech s volným pádem měřil snad Galileo Galilei čas počítáním srdečního tepu a krátce před smrtí zkonstruoval velmi důmyslné hodiny s využitím kyvadla jako oscilátoru (prvku určujícího rychlost chodu hodin).

Kyvadlové hodiny však poprvé realizoval až roku 1657 holandský fyzik Christiaan Huygens, který také o něco později vybavil lihýř pružinou, čímž vznikl nepokoj, přesnější oscilátor, který se hodil i do přenosných a velmi malých hodinek. Přesnost mechanických hodin se dále zvyšovala a v 18. století se podařilo změřit nerovnoměrnosti v pohybu Země. Tím byl zdánlivý pohyb Slunce jako časový normál nahrazen mechanickými oscilátory a hodinami.

Ve 20. století se začaly používat i jiné pohony a oscilátory. Nejrozšířenější jsou dnes hodiny s elektrickým pohonem a piezoelektrickým či křemenným (quartzovým) oscilátorem. Ten má vysokou přesnost, nízké výrobní náklady a snadno se propojuje s elektronickými obvody. Pro nejpřesnější měření času se užívají atomové hodiny, využívajících vlastní frekvence pravidelných kmitů při stavovém přechodu atomu cesia. Nejpřesnější světový čas se určuje statistickým průměrem několika set césiových hodin po celém světě.

Nepřesnost (lépe nerovnoměrnost čili variace chodu) hodin, která činila u prvních lihýřových hodin asi 100 s/den, se u nejlepších kyvadlových hodin snížila na sekundu za rok, u křemenných hodin na sekundu za tisíc let a u césiových hodin na sekundu za milion let[3], celkově tedy o 12 desetinných řádů. Měření času a kmitočtu patří dnes k nejpřesnějším měřením vůbec.

Text je dostupný pod licencí Creative Commons Uveďte autora – Zachovejte licenci 3.0 Unported, případně za dalších podmínek. http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.cs, Autor: Přispěvatelé Wikipedie, info@vseohodinkach.cz