Dlaczego doba ma 24 godziny, godzina 60 minut, a minuta 60 sekund? Dlaczego nie 10 godzin po 100 minut, jak w systemie dziesiętnym, którym posługujemy się w całej reszcie matematyki? Odpowiedź leży w starożytnym Egipcie i Mezopotamii, w prostym sposobie liczenia na palcach i w tym, jak trudno zmienić nawyki zakorzenione na tysiące lat.
Egipt: dwanaście godzin dnia i dwanaście nocy
Pierwszymi, którzy podzielili dobę na mniejsze jednostki w sposób zbliżony do dzisiejszego, byli prawdopodobnie starożytni Egipcjanie. Około trzeciego i drugiego tysiąclecia p.n.e. posługiwali się zegarami słonecznymi i obeliskami, których cień wskazywał porę dnia. Dzień dzielili na 12 części, bo tyle wyznaczał ich system podziału światła dziennego. Noc również dzielono na 12 części, ale mierzono je inaczej: obserwując wschody określonych gwiazd, tak zwanych dekanów. Dekan to grupa gwiazd, której wschód na niebie przed świtem wyznaczał kolejne odcinki nocy.
Dlaczego dwanaście? Istnieje kilka hipotez. Jedna z nich mówi o liczeniu na palcach: kciukiem jednej ręki można wskazać po kolei trzy człony czterech palców, co daje 12 miejsc. Takim sposobem liczenia do dziś posługują się ludzie w niektórych regionach Azji i Afryki. Druga hipoteza łączy liczbę 12 z około dwunastoma cyklami księżyca w roku, czyli z kalendarzem lunarnym: dwanaście miesięcy księżycowych tworzy rok, więc dwanaście stało się „naturalną” liczbą dla zjawisk cyklicznych. Obie hipotezy są prawdopodobne, ale nie ma ostatecznego dowodu, która jest właściwa.
Godziny „sezonowe” zamiast równych
Ważny szczegół: godziny w starożytności nie miały stałej długości. Skoro dzień dzielono na 12 części, a latem dzień trwa dłużej niż zimą, godzina letnia była dłuższa niż zimowa, a nocna odwrotnie. Takie „godziny sezonowe” (zwane też nierównymi) obowiązywały przez wieki w Grecji, Rzymie i średniowiecznej Europie. Zegary słoneczne projektowano z krzywymi dla różnych pór roku, a klepsydry wodne były regulowane tak, aby tempo dopasować do pory roku.
Dopiero grecka astronomia zaczęła stosować godziny równe. Hipparch z Nicei (II wiek p.n.e.) zaproponował, aby dobę dzielić na 24 równe godziny liczone od równonocy, kiedy dzień i noc trwają tyle samo. Taki podział wygodnie nadawał się do obliczeń astronomicznych, ale w życiu codziennym przez wieki posługiwano się nadal godzinami zmiennymi.
Babilończycy i system sześćdziesiętny
Podział godziny na 60 minut i minuty na 60 sekund pochodzi z innego źródła: z Mezopotamii. Sumerowie i Babilończycy stosowali system liczbowy o podstawie 60, czyli sześćdziesiątkowy. Liczba 60 jest niezwykle wygodna, bo dzieli się przez wiele liczb: 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20 i 30. Pozwala to wyrażać ułamki bez rozwinięć dziesiętnych. Babilońscy astronomowie dzielili okrąg na 360 stopni i używali podstawy 60 do dzielenia stopni na mniejsze części. Greccy uczeni, w tym Hipparch i Ptolemeusz, przejęli tę konwencję w astronomii. Nazwy wywodzą się z łaciny: „pars minuta prima” (pierwsza część mała) dała minutę, a „pars minuta secunda” (druga część mała) sekundę.
Warto pamiętać, że wtedy minuty i sekundy były jednostkami kątowymi lub abstrakcyjnymi: nikt nie potrafił mierzyć tak małych odstępów czasu. Dopiero rozwój zegarów mechanicznych i wahadłowych w XIV–XVII wieku sprawił, że minuta, a później sekunda stały się jednostkami praktycznymi.
Zegary mechaniczne i równe godziny
W XIV wieku we Włoszech i innych krajach Europy zaczęły się pojawiać mechaniczne zegary na wieżach miejskich. Z natury mechanizm bije w stałym tempie, więc wymusił równe godziny. Dla mieszkańców miast ważne stało się umawianie spotkań i organizacja pracy według godzin, które trwały tyle samo przez cały rok. Zegary wahadłowe, wynalezione przez Christiaana Huygensa w 1656 roku, podniosły dokładność do poziomu, na którym minuty stały się wskazywalne, a w XVIII wieku zaczęły się pojawiać wskazówki sekundowe.
Próba zmiany: czas dziesiętny
Rewolucja francuska pod koniec XVIII wieku zreformowała jednostki miar, wprowadzając system metryczny. Próbowano też uporządkować czas: w 1793 roku we Francji wprowadzono czas dziesiętny, w którym doba miała 10 godzin, godzina 100 minut, a minuta 100 sekund. Ludzie nie polubili tego systemu, bo wymagał przeprogramowania zegarów, a życie codzienne było zorganizowane wokół starego podziału. Czas dziesiętny obowiązywał oficjalnie krótko (formalnie około dwóch lat) i został zarzucony. Podobne propozycje pojawiały się później, ale nie przyjęły się.
Dlaczego 24 godziny zostały z nami
Kilka powodów:
- Wygoda dzielenia. 24 dzieli się przez 2, 3, 4, 6, 8 i 12, więc łatwo wydzielić pół doby, ćwierć doby czy trzecią część. 60 minut podobnie.
- Bezwładność nawyków. Przestawienie całego świata na inny podział wymagałoby wymiany zegarów, rozkładów jazdy, umów i oprogramowania.
- Powiązanie z astronomią i nawigacją. 24 godziny odpowiadają 360 stopniom długości geograficznej, czyli 15 stopniom na godzinę, co leży u podstaw stref czasowych. Opisujemy je w artykule ile jest stref czasowych.
- Kompromis w nauce. Sekunda została dziś zdefiniowana w układzie SI przez zegar atomowy, ale minuty i godziny pozostały jednostkami spoza układu SI dopuszczonymi do stosowania, bo nikt nie zamierzał ich zmieniać.
Ile trwa doba naprawdę?
Dziś doba słoneczna trwa średnio 24 godziny, czyli 86 400 sekund, ale to wartość uśredniona. Doba gwiazdowa jest krótsza o prawie 4 minuty, a doba słoneczna zmienia się w ciągu roku. Obrót Ziemi stopniowo zwalnia, więc dawno temu doby były krótsze. O tych zagadnieniach piszemy w artykule ile trwa doba, rok tropikalny i rok przestępny. A jak zmierzono sekundę, gdy zegary mechaniczne przestały wystarczać, opowiadamy w tekście historia zegara atomowego.
Ciekawostka: 24 godziny w zegarze
W Polsce i większości krajów europejskich w użyciu jest zapis 24-godzinny (od 0:00 do 23:59), choć w mowie mówimy też „w pół do trzeciej po południu”. W krajach anglosaskich popularny jest zapis 12-godzinny z oznaczeniami AM i PM, który nawiązuje do starożytnego podziału dnia na dwanaście godzin i nocy na dwanaście godzin. Jeżeli chcesz zobaczyć aktualną godzinę w obu zapisach, odwiedź naszą stronę zegara na cały ekran albo skorzystaj z budzika online. Wiele ciekawostek o czasie zebraliśmy na stronie ciekawostki. Serwis ma charakter informacyjny i nieoficjalny.