Aja mõõtmine
Aja mõõtmine on ajavahemike kestuste mõõtmine. Tehnikaeelsel ajastul on looduslike tsüklite (öö ja päeva vaheldumine, Kuu faasid, aastaaegade vaheldumine) põhjal kujunenud ajaühikud ööpäev, kuu, ja aasta. Kui võeti kasutusele kellad ja hakati tegema süstemaatilisi astronoomilisi vaatlusi, hakati ööpäeva jagama tundideks, minutiteks ja sekunditeks. Igasugune aja mõõtmine põhineb mingi regulaarselt korduva nähtuse tsüklite loendamisel ja selle murdosade täpsel mõõtmisel. Sobivaks regulaarseks nähtuseks on osutunud Maa ööpäevane pöörlemine ümber oma telje, mille kiirus on väga püsiv. Ööpäevatsüklit saab vaadelda taevakehade näivate asendite kaudu, mida saab astronoomiliste vaatluste teel üsna täpselt määrata. Maa pöörlemisperiood kinnistähtede suhtes (tegelik pöörlemisperiood) on täheööpäev, millel põhineb täheaeg. Täheööpäevad on ühepikkused. Maa pöörlemisperiood Päikese suhtes (järjestikuste keskpäevade vaheline ajavahemik) on päikeseööpäev, millel põhineb päikeseaeg. Et Maa tiirleb mööda oma orbiiti ümber Päikese, siis Päike liigub näiliselt kinnistähtede suhtes ida poole ning selleks, et Päike jõuaks tagasi vaatleja taevameridiaanile, peab Maa tegema pisut rohkem kui ühe täispöörde. (Taevameridiaan on taevasfääri suurringjoon, mis läbib maailma põhjapooluse ja vaatleja seniidi; Päike ületab taevameridiaani tõelisel keskpäeval.) Ent Maa liikumine orbiidil ei ole ühtlane ning tiirlemisorbiidi tasand on taevaekvaatori suhtes 23,12° võrra kaldu. Seetõttu ei ole Päikese liikumine kinnistähtede suhtes ida poole ühtlane ning tõelise päikeseööpäeva kestus oleneb aastaajast, kuid päikeseööpäev on täheööpäevast nelja minuti võrra pikem. Tõeline päikeseaeg, mida saab mõõta päikesekellaga, ei kulge ühtlase kiirusega. Seetõttu on keskmise päikeseaja põhjal kasutusele võetud keskmine päikeseööpäev, mis võrdub tegeliku päikeseööpäeva aastakeskmisega. Keskmine päikeseaeg kulgeb ühtlase kiirusega ning selle alusel arvestatakse tsiviilaega, mida näitavad kellad. Tegelikult ei ole ka keskmine päikeseaeg täpselt ühtlane, sest Maa pöörlemist pidurdavad vähesel määral looded ja muud tegurid. Gravitatsiooniseadus võimaldab ennustada Kuu asendit orbiidil igal antud ajahetkel. Teiselt poolt, Kuu täpne asend võimaldab usaldatavalt aega määrata, sest Kuu liikumine ei aeglustu. Kuu asendi põhjal arvestatavat aega nimetatakse efemeriidiajaks. See kulgeb üsna ühtlaselt. 20. sajandi jooksul kogunenud erinevus keskmise päikeseaja ja efemeriidiaja vahel on üle poole minuti. Kõige täpsema ajastandardi annavad aatomite ja molekulide võnkesagedused. Aatomkellad, milles kasutatakse masereid ja lasereid, eksivad ainult umbes 3 millisekundit 1000 aasta kohta. Aja mõõtmine on tehniliselt väga keerukas ülesanne.