Storleksordningar för tid: från Plancktid till kosmiska skalor
Utforska tidens storleksordningar — från Plancktidens minsta ögonblick till kosmiska skalor. Förstå tidsskalan med klarhet och fascination.
En storleksordning beskriver sambandet mellan två mängder. Skillnaden mellan varje steg är vanligtvis 10, och varje ordning är antingen 10 gånger större eller 10 gånger mindre än nästa belopp. Detta gör skalan lätt att manipulera med hjälp av logaritmer. För tid är skillnaden mellan den minsta gränsen för tid, Plancktiden, och nästa storleksordning större än 10.
Vad menas med "storleksordning" för tid?
En storleksordning anger ungefär hur stort eller litet ett tal är i förhållande till potenser av tio. För tid betyder det att vi ofta jämför tidsintervall genom potenser av 10 (10−44 s, 10−43 s, 10−42 s osv.). Genom att använda logaritmer blir det enklare att jämföra mycket små eller mycket stora tider, eftersom en logaritm omvandlar multiplikativa skillnader till additiva skillnader.
Plancktiden — den kortaste naturliga tidsskalan
Plancktiden betecknas ofta tP och definieras teoretiskt genom fundamentala konstanter: tP = sqrt(ħ G / c5). Dess numeriska värde är ungefär 5,39×10−44 sekunder. Den representerar en skala där kvantgravitationseffekter förväntas bli viktiga och där våra nuvarande teorier (kvantmekanik och allmän relativitet) inte längre kan beskriva fysiken utan en förenande teori.
Plancktiden ligger kring 10−44 s. I praktiken rör sig de flesta fysiska processer på betydligt längre tidsskalor — därför används potenser av tio (storleksordningar) för att ge överblick från det mycket lilla till det mycket stora.
Exempel på tidsskalaordningar — från mycket kort till kosmiskt lång
- 10−44 s — Plancktiden, tP ≈ 5,39×10−44 s.
- 10−24–10−21 s — yoctosekund (10−24 s) och zeptosekund (10−21 s); mycket korta kärnprocesser och partikelkollisioner kan ske i dessa intervall.
- 10−18–10−15 s — attosekund (10−18 s) till femtosekund (10−15 s); tidsskalaer för elektronrörelser i atomer och mycket snabba laserpulser.
- 10−12–10−9 s — pikosekund till nanosekund; molekylära vibrationer och många kemiska reaktioners inledande faser.
- 10−6–10−3 s — mikrosekund till millisekund; elektriska signaler i kretsar, nervimpulser på cellnivå.
- 1 s — grundläggande mänsklig tidsskala: hjärtslag (≈1 s), reaktionstid ≈0,2–0,3 s.
- 10^2–10^4 s — minuter till några timmar (1 minut = 60 s, 1 timme = 3 600 s).
- 10^5–10^7 s — dagar till månader (1 dygn ≈ 8,64×10^4 s, 1 månad ≈ 2,6×10^6 s beroende på definition).
- 10^7–10^8 s — årsskalaer (1 år ≈ 3,154×10^7 s).
- 10^13–10^16 s — geologiska och biologiska evolutionstider: miljoner till hundratals miljoner år (1 Myr ≈ 3,154×10^13 s).
- 10^17–10^18 s — kosmologiska tidsskalaer: universums ålder ≈ 13,8 miljarder år ≈ 4,35×10^17 s (≈ 4,35×10^17 s är ungefär 13,8 Gyr).
Varför är det användbart att ange tid i storleksordningar?
- Överblick: Storleksordningar hjälper oss se skillnader i skala utan att behöva hantera långa tal.
- Jämförelser: Det blir lättare att avgöra om två processer sker på liknande eller helt olika tidsskalor.
- Matematik: Logaritmer förenklar beräkningar där faktorer av tio är vanliga — se logaritmer för mer teknik och exempel.
Slutsats
Storleksordningar för tid sträcker sig från Plancktiden (~10−44 s) till kosmiska skalor på ~10^17–10^18 s och längre. Att använda potenser av tio och logaritmer gör det möjligt att förstå och jämföra dessa extrema intervall på ett överskådligt sätt. Exakta gränser mellan "ordningar" kan variera beroende på sammanhang, men konceptet ger ett kraftfullt verktyg för att placera processer på en gemensam tidslinje.
Sekunder
| Faktor (s) | Flera | Symbol | Definition | Jämförande exempel och gemensamma enheter | Storleksordningar |
| 10 −44 | t P | Plancktid är tidsenheten i det naturliga enhetssystemet som kallas Planck-enheter. | Den kortaste tidslängd som kan beskrivas med fysik: ≈ 5,4×10−44 s. | 10−44 s | |
| 10 −24 | 1 yoktosekund | ys | Yoktosekund (yokto + sekund) är en kvadriljondel (i den långa skalan) eller en septiljondel (i den korta skalan) av en sekund. | 0,3 ys: medellivslängd för W- och Z-bosonerna. [] | 1 ys och mindre, 10 ys, 100 ys |
| 10 −21 | 1 zeptosekund | zs | Zeptosekund (zepto + sekund) är en trilliondel av en miljarddel av en sekund. | 7 zs: Halveringstiden för helium-9:s yttre neutron i den andra kärnhalonen. | 1 zs, 10 zs, 100 zs |
| 10 −18 | 1 attosekund | som | 100 attosekunder: den kortaste uppmätta tidsperioden. | 1 som, 10 som, 100 som | |
| 10 −15 | 1 femtosekund | fs | Cykeltid för 390 nanometerljus, övergång från synligt ljus till ultraviolett ljus. | 1 fs, 10 fs, 100 fs | |
| 10 −12 | 1 picosekund | ps | 1 ps: halveringstid för en bottenkvark. | 1 ps, 10 ps, 100 ps | |
| 10 −9 | 1 nanosekund | ns | 1 ns: Tid för att utföra en maskincykel av en Intel Pentium 4 1 GHz-mikroprocessor. | 1 ns, 10 ns, 100 ns | |
| 10 −6 | 1 mikrosekund | µs | ibland även förkortat µsec | 1 µs, 10 µs, 100 µs | |
| 10 −3 | ms | 50-80 ms: Den tid det tar att blinka med ögat. | |||
| 10 −2 | 1 centisekund | cs | |||
| 10 0 | 1 sekund | s | 1 s: "En Mississippi" sägs högt | 1 s, 10 s, 100 s | |
| 10 3 | 1 kilosekund | ks | 3,6 ks: 3600 s eller 1 timme | 103 s, 104 s, 10 5s | |
| 10 6 | 1 megasekund | månad = 2,6 x 106 s | 106 s, 107 s, 10 8s | ||
| 10 9 | 1 gigasekund | Gs | århundrade = 3,16 Gs ≈ π×109 s | 109 s, 1010 s, 10 11s | |
| 10 12 | 1 terasekund | Ts | eon = 31,6 Ts ≈ π×1013 s | 1012 s, 1013 s, 10 14s | |
| 10 15 | 1 petasekund | Ps | aeon = 31,6 Ps ≈ π×1016 s | 1015 s, 1016 s, 10 17s | |
| 10 18 | 1 exasekund | Es | 0,43 Es ≈ den bästa uppskattningen av universums ålder | 1018 s, 1019 s, 10 20s | |
| 10 21 | 1 zettasecond | Zs | 1021 s, 1022 s, 10 23s | ||
| 10 24 | 1 yottasekund | Ys | 1024 s, 1025 s, 1026 s med mera | ||
| · v · t · e Storleksordningar (tid), i sekunder | |
| Negativa krafter |
|
| Positiva befogenheter |
|
År
| Faktor (a) | Flera | gemensamma enheter | |
| 10 −50 | Plancktid, det kortaste fysikaliskt meningsfulla tidsintervallet ≈ 1,71×10−50 a | 10−50 a | |
| 10 −24 | 1 yoctoannum | -- | 1 ya och mindre, 10 ya, 100 ya |
| 10 −21 | 1 zeptoannum | -- | 1 za, 10 za, 100 za |
| 10 −18 | 1 attoannum | -- | 1 aa, 10 aa, 100 aa |
| 10 −15 | 1 femtoannum | -- | 1 fa, 10 fa, 100 fa |
| 10 −12 | 1 picoannum | -- | 1 pa, 10 pa, 100 pa |
| 10 −9 | 1 nanoannum | 1 sekund = 3,17 × 10−8 a ≈ 10-7.50 a | 1 na, 10 na, 100 na |
| 10 −6 | 1 mikroår | 1 minut = 1,90 × 10−6 a | 1 ua, 10 ua, 100 ua |
| 10 −3 | 1 milliannum | 1 dag = 2,73 × 10−3 a | 1 ma, 10 ma, 100 ma |
| 10 0 | 1 år | år = 1 årtionde | 1 a, 10 a, 100 a |
| 10 3 | 1 kiloannum | millennium = 1000 år | 103 a, 104 a, 105 a |
| 10 6 | 1 megaannum | epok = 1 000 000 000 anna | 106 a, 107 a, 108 a |
| 10 9 | 1 gigaannum | aeon = 1 000 000 000 000 anna | 109 a, 1010 a, 1011 a |
| 10 12 | 1 teraannum | --- | 1012 a, 1013 a, 1014 a |
| 10 15 | 1 petaannum | --- | 1015 a, 1016 a, 1017 a |
| 10 18 | 1 exaannum | -- | 1018 a, 1019 a, 1020 a |
| 10 21 | 1 zettaannum | -- | 1021 a, 1022 a, 1023 a |
| 10 24 | 1 yottaannum | -- | 1024 a, 1025 a, 1026 med flera |
Sök