Skip to content

Menu
  • Главная
  • О сайте
  • Все разделы
    • Где
    • Где собирают
    • Как
    • Кто и что
    • Почему
    • Фактология
    • Это интересно
    • COVID-статистика
    • COVID-по странам
    • Калькулятор санитайзера
  • Библиотека
Menu

Атомные часы

Posted on 9 апреля, 20177 апреля, 2022 by Редактор

На протяжении сотен лет у человечества был единственный хронометр – наша планета с ее каждодневными сменами времени суток. С изобретением солнечных часов, отображающих время движением по циферблату отбрасываемой гномоном тени, люди научились измерять часы. Впервые солнечные часы упомянуты в гробнице древнеегипетского фараона Сети I (1306—1290 гг. до н. э.). Этот тип часов, к сожалению, может работать исключительно днем, да и то лишь в солнечную погоду.

Несколько позже были изобретены независимые от солнца водяные часы (клепсидра). Они состояли из двух сосудов – верхнего и нижнего. Верхний сосуд был заполнен водой и внизу имел отверстие. Полностью вода из верхнего сосуда вытекала за определенный отрезок времени. Водяные часы были распространены еще со времен ассиро-вавилонян и Древнего Рима. У римлян, например, водяные часы использовались для регламентирования времени выступления ораторов: закончить речь и покинуть трибуну выступающий должен был сразу, как в резервуаре кончалась вода, т.е. когда «время истекло».

Продолжением идеи измерять время отрезками стали песочные часы. Они появились в VIII веке. Песочные часы – это два одинаковых герметичных стеклянных сосуда, соединенных узкой горловиной. Один из сосудов заполнен песком. Количество песка строго соответствует промежутку времени, за который он полностью пересыплется в нижний сосуд. За свою неприхотливость песочные часы очень полюбились мореплавателями. До сих пор на флоте существует выражение «отбить склянки» — ударом колокола отмечают промежуток времени (ранее для этого требовалось еще и перевернуть песочные часы — «склянки»).

В 1656 году произошел прорыв в измерении времени – физик Гюйгенс изобрел маятниковые часы. Как известно, качение маятника определенной длины происходит за одинаковый промежуток времени, а это обеспечивает равномерность хода часов. Конструкция маятниковых часов многократно совершенствовалась. Со временем громоздкие часовые механизмы превратились в удобные карманные и наручные механические часы, где вместо длинного маятника стал использоваться маятник пружинный.

С развитием радиотехники на смену пружине пришел кварц. Дело в том, что пьезокристал кварца в переменном электрическом поле колеблется со строго определенной частотой. Именно это свойство и применили в новых часах. Кварцевые часы состоят из генератора импульсов, делителя импульсов и механической части с шаговым двигателем.

Современный стандарт времени – атомные часы. Еще в 1879 г. физик лорд Келвин предложил использовать в качестве стандарта частоты атом водорода, но симбиоз науки и техники на тот момент не обладал возможностями и потенциалом для создания атомного хронометра. Первые часы, основанные на частоте колебаний при сверхбыстрых переходах энергии в ядре атома цезия, построены в 1955 году в Великобритании. В 1958 году в качестве стандарта секунды принята продолжительность, равная «9 192 631 770 периодов излучения, соответствующая переходу между двумя сверхтонкими уровнями стандартного состояния атома изотопа цезия-133».

Jack Parry и Louis Essen у цезиевого резонатора первых атомных часов NPL.

В атомном осцилляторе в качестве источника резонансной частоты используют квантовые энергетические уровни атомов или молекул. Само устройство состоит из квантового дискриминатора и кварцевого автогенератора колебаний. В первом блоке атомы возбуждаются газоразрядными лампами и регистрируются колебания атомной линии, во втором — генерируется частота, которая постоянно сравнивается с частотой атомной линии, что позволяет генератору подстраиваться. Поддержание работы этих устройств, и вывод результата, обеспечивает электроника.

Атомные часы имеют поразительную точность измерения времени. Еще недавно они были способны отставать или убегать не более чем на одну секунду за 3 миллиона лет. Но этот предел точности уже покрыт. Английские атомные часы NPL-CsF2 накапливают погрешность в одну секунду за 138 миллионов лет. А в 2017 г. ученые Всероссийского НИИ физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) создали рекордные оптические часы на холодных атомах, имеющие погрешность в 1 секунду за несколько миллиардов лет.

 1,201 total views,  1 views today

Поделиться

Похожие записи:

  1. Что такое иодные часы?
  2. Цвет глаз и способности
  3. Марсоход «Curiosity» заснял на Марсе пылевые вихри (видео).
  4. Пылевые смерчи на Марсе

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 Версия сайта для слабовидящих

Рубрики

  • Библиотека
  • Где
  • Где собирают
  • Как
  • Кинозал
  • Криптовалюта
  • Кто и что
  • Почему
  • Ретро деталь
  • Тайны космоса
  • Фактология
  • Это интересно

Свежие записи

  • Какие растения запрещено выращивать? (актуальный список)
  • Существуют ли лучи холода?
  • Кто такие неудачники
  • Как обменять старый Paccoin на новый $PAC
  • К198НТ4А, К198НТ4Б, КР198НТ4А, КР198НТ4Б
Яндекс.Метрика
© 2023 | Powered by Superbs Personal Blog theme