Czas to abstrakcyjna koncepcja, z którą każdy człowiek ma do czynienia codziennie. Ale czy ktoś myślał o tym, skąd pochodzi ten czas? Kto dokładnie określa, która jest godzina? Istnieje pewien standard czasu, który jest zorientowany na całym świecie.
Co to jest odniesienie do czasu?
Standard czasu jest naukową jednostką czasu, która jest odtwarzana przez pierwotny standard z największą możliwą dokładnością. Jednostką czasu odniesienia jest sekunda. Drugi i herc to standardowe jednostki czasu i częstotliwości.
Naukowcy musieli pokonać kilka trudności, aby wyodrębnić najdokładniejszą stałą jednostkę miary. Początkowo czas mierzono na podstawie obrotu planety wokół osi. Okazało się jednak, że pływy mogą wpływać na czas trwania słonecznego dnia.
Na kolejnym etapie do pomiaru zaczęto wykorzystywać rok tropikalny (od jednej równonocy do drugiej). Dokładność wyników wzrosła - drugi odpowiadał 1 / 31556925,9447 roku tropikalnego. Kierując się tymi badaniami, naukowcy wymyślili zegarki wahadłowe i kwarcowe.
W przyszłości pojawiły się zapotrzebowanie na nowe metody pomiaru, ponieważ zegarki kwarcowe były dokładniejsze niż naturalny wzorzec. Był więc generator kwantowy, chronometr molekularny, aw 1967 r. Zaczęli stosować metodę atomową do obliczania jednostki odniesienia.
Dzięki niemu udało się zminimalizować błąd przy obliczaniu sekundy odniesienia.Wraz z pojawieniem się tej metody drugi zaczął odpowiadać 9 192 631 770 oscylacjom promieniowania elektromagnetycznego, które zachodzi podczas przejścia między 2 poziomami hiper-drobnej struktury atomu cezu-133.
Interesujący fakt: w różnych krajach utworzono centra krajowe w celu badania standardów pomiarowych. W Rosji jest to Wszechrosyjski Instytut Badawczy Pomiarów Fizycznych, Technicznych i Radiotechnicznych.
Zegar atomowy
Referencyjny zegar atomowy określa czas za pomocą wibracji związanych z procesami na poziomie molekularnym i atomowym. Istotą ich pracy jest to, że atomy w określonych warunkach emitują fale elektromagnetyczne o tej samej częstotliwości. Atom cezu-133 jest wybrany jako ogólnie przyjęty standard.
Urządzenie odgrywa poważną rolę w nawigacji, ponieważ bez niego niemożliwe byłoby ustalenie lokalizacji pojazdów, pocisków, a także korzystanie z łączności satelitarnej. Składają się z dyskryminatora, generatora i kompleksu elektronicznego.
Tylko niektóre atomy nadają się do ich tworzenia - te, które są niezależne od wpływów zewnętrznych, takie jak pola różnego pochodzenia (na przykład magnetyczne). Odpowiednimi atomami są cez, wapń, rubid itp. Podstawowym standardem jest przejście atomu cezu. Resztę uważa się za wtórną i porównuje się z cezem - odniesieniem.
Dokładność zegara referencyjnego
Dla zegarka referencyjnego opracowaliśmy skalę czasową - AT. Jednak w tym urządzeniu występuje również pewien błąd. Dlatego stosowany jest Międzynarodowy Czas Atomowy - TAI.Jest to określane poprzez porównanie odczytów zegarów atomowych, które są instalowane w różnych instytucjach metrologicznych na całym świecie.
W sumie istnieje około 400 takich zegarków. Porównując ich wskaźniki, sprawdzana jest dokładność zegara referencyjnego. W mieście Sevres (Francja) znajduje się Międzynarodowe Biuro Wag i Miar (BIPM).
Został założony w 1875 r. Jako instytucja, w której przechowywane są standardy jednostek pomiarowych, prowadzone są prace metrologiczne, badania i zapewnione jest istnienie jednolitego systemu pomiarowego. Dzięki regularnemu porównywaniu wydajności zegarów atomowych z zegarami referencyjnymi specjaliści z biura analizują dane i w razie potrzeby korygują odczyty.
Istnieje również coś takiego jak skoordynowany czas uniwersalny - UTC. Zgodnie z tym standardem zegarki są regulowane na całym świecie. Opiera się na systemie pomiarowym TAI, ale UTC jest uważany za wygodniejszy w życiu codziennym. Okresowo czas UTC jest dostosowywany 1-2 razy w roku (30 czerwca lub 31 grudnia) przez dodanie jednej sekundy.
Interesujący fakt: Koordynacja czasu UTC zachodzi zgodnie z czasem uniwersalnym (UT), który jest bezpośrednio związany z obrotem Ziemi wokół jej osi. Ponieważ nasza planeta zaczyna stopniowo obracać się wolniej (z powodu globalnego ocieplenia), w przyszłości konieczne będzie częstsze wprowadzanie zmian w UTC.
Punktem odniesienia dla czasu jest TAI. Zegar referencyjny jest przechowywany w specjalnym Międzynarodowym Biurze Miar i Miar, które znajduje się we Francji.Ich odczyty są regularnie porównywane z setkami innych zegarów atomowych na różnych stacjach metrologicznych. W oparciu o otrzymane dane w razie potrzeby dokonywane są korekty.