Referința timpului

Cea mai precisă încheietură sau ceas de perete păcătuiește în timpurile standard de miliarde de ori. Cu toate acestea, în casă și nu au nevoie de precizie la fracții de o microsecundă. Dar este absolut necesar explorarea spațiului, crearea de sisteme de navigație, controlul traficului aerian, îmbunătățirea calității programelor de televiziune și radio și multe alte scopuri.

Standardul de timp este special. Toate celelalte standarde sunt puse în funcțiune periodic, pentru a le compara cu standardele secundare și de lucru. Dar standardul care stochează scala de timp nu poate fi oprit, deoarece timpul nu poate fi oprit. Întotdeauna funcționează. Există un astfel de aforism: timpul este un concept foarte simplu, până când încercați să-l explicați cuiva. Cu un motiv bun, aceste cuvinte pot fi atribuite standardului timpului. Cel puțin seamănă cu un ceas, iar echipamentele și unitățile științifice care asigură funcționarea standardului ocupă o clădire mare. Este situat în Institutul de Cercetări Științifice All-Rusă de Măsurători fizico-tehnice și radiotehnice (VNIIFTRI) din apropierea Moscovei.

Standard timp - aceasta este complex complicat, care include cadre de cesiu (generatoare, dând o frecvență bine definită) și deținătorii de hidrogen timp cântare de frecvență îngrijitori, dispozitive pentru măsurarea intervalelor de timp și a altor echipamente. Unele componente ale standardului sunt unice, de exemplu, o punte de frecvență radio-optică, care servește la măsurarea frecvențelor radiației laser. Într-o altă lume decât Rusia, un astfel de pod există doar în Canada, Franța, Statele Unite și Marea Britanie. Rusă de stat ora standard incluse în grupul celor mai bune standarde mondiale, eroarea relativă nu depășește 5.10-14, adică 0.00000000000005 secunde. Timp de o jumătate de milion de ani, standardul va da o eroare de o secundă.

Iată istoricul acestei probleme:

Standardele pentru măsurarea timpului trebuie să se bazeze pe procese periodice, perioada fiind constantă cu o mare precizie. Inițial, singurul cunoscut proces de acest fel a fost rotația Pământului în jurul axei sale, iar unitatea de timp - a doua - definit ca 1/86 400 din perioada de rotație, adică a doua zi. Durata zilei a fost determinată de două observații succesive ale trecerii unui corp ceresc prin planul meridianului locului de observare. Deja astronomii antici erau convinși că lungimea intervalului dintre două treceri ale Soarelui prin planul meridian nu coincide cu durata intervalului, anumite observații cu privire la oricare dintre stelele „fixe“: zi însorită sa dovedit a fi de 4 minute mai mult decât stelare. Aceasta este o consecință a mișcării pe o orbită pământ (rotația Pământului în jurul axei sale și mișcarea orbitală în aceeași direcție). Folosirea timpului stelelor este incomodă, deoarece întreaga noastră viață este legată de schimbarea zilei și a nopții, cu zile însorite. Dar determinarea duratei lor cu mare acuratețe este foarte dificilă: în primul rând, Soarele este prea "mare"; In al doilea rand, incalzeste radiației solare și deformează instrumente de precizie și, în cele din urmă, durata zilei solare variază pe tot parcursul anului, datorită modificărilor de viteză pe orbita Pământului. Prin urmare, o determinare directă a perioadei de rotație a Pământului este realizată prin observarea de stele, dar pentru scopuri practice, ia în considerare diferența dintre stele și zi solară. Deci a existat o poziție specială, în care folosim timpul solar, determinându-l de stele.

Frecventa Cesiul precizie standard, se apropie de 8 14. 10 părți mai mari de 2 părți per 10 13 cu laser heliu-neon, stabilizate cu metan și părțile 6 10 13 hidrogen Maser.

Cea mai lungă măsură a timpului este kalpa în cronologia hindusă. Ea este egală cu 4320 milioane de ani. În astronomie, anul cosmic este perioada de revoluție a Soarelui în jurul centrului Calea Lactee, are 225 de milioane de ani. La sfârșitul Cretacicului (acum 85 milioane de ani), Pământul sa rotit mai repede, rezultând un an de 370,3 zile. Există, de asemenea, dovezi că în epoca Cambrian (600 de milioane de ani în urmă), anul a durat mai mult de 425 de zile.

Neuniformitatea rotației diurne și a mișcării orbitale a Pământului nu permite crearea unor scale de timp stricte. Prin urmare, a fost introdusă o altă scară - timpul ephemerisului, denumit mai târziu timpul dinamic. Sub aceasta se înțelege argumentul în ecuațiile diferențiale de mișcare a corpurilor sistemului solar în câmpul gravitațional. Acest timp uniform este folosit pentru a determina ephemerul (elemente ale orbitei de la Keplerian) a sateliților.

Orice timp este măsurat cu ajutorul unui ceas. După ce Galileo a creat teoria pendulului și Huygens a inventat un balancer rotativ, a apărut un ceas de pendul. În curând cei mai buni au permis să detecteze o încetinire sistematică a rotației zilnice a Pământului, cauzată de mareele oceanului.

După inventarea cuarț, în care rolul oscilațiilor pendul juca vibrații elastice plăci de cuarț sub acțiunea tensiunii (efect piezoelectric), sa constatat că, prin luarea în considerare a regulate de zile durata de decelerare încă nu constantă - se poate schimba pentru ambele părți, mii sau chiar sutimi secunde.

Până la mijlocul secolului XX a devenit clar că precizia celor mai bune ceasuri a depășit acuratețea standardului nostru natural de timp - douăzeci și patru de ore. Posibilitățile metodelor astronomice de măsurare a timpului au fost epuizate.

Metodele fundamentale noi și mai precise de măsurare a timpului au provenit din spectroscopia radio și electronica cuantică.

Fiecare atom sau moleculă absoarbe sau emite selectiv nu numai lumina, ci și undele radio cu o anumită lungime de undă λ sau frecvența f. care se caracterizează prin constanță de neegalat. Acest lucru ne-a permis să creăm standarde cuantice pentru frecvență și, în consecință, pentru timp (reamintim că frecvența este reciprocă a perioadei, adică timpul unei singure oscilații) și să construim scala timpului atomic AT. definită de un standard specific atomic sau molecular.

Scara AT este aproape complet uniformă. Aceasta servește ca o unitate de măsură a doua atomic - un interval de timp în care se produce 9192631770 vibrațiile corespunzătoare frecvenței de rezonanță a tranziției energetice între nivelurile structurii hiperfine a stării fundamentale a atomului de cesiu 133 (133 Cs). Cu alte cuvinte, în al doilea număr atomic de perioade se realizează oscilator de cesiu, egală cu componenta de frecvență de 9192631770 Hz (

9,2 GHz). Stabilitatea acestei frecvențe este foarte mare (adică instabilitatea relativă Δf / f, unde Δf este decalajul de frecvență, este foarte mică). În plus față de cesiu, generatoarele de rubidiu și hidrogen sunt de asemenea utilizate ca standarde de frecvență (acesta din urmă este cel mai stabil, vezi tabelul).

Există un TAI internațional de timp atomic (denumit în limba franceză Temps Atomic International). Se stabilește pe baza mărturiei ceasului atomic în diverse instituții metrologice, în conformitate cu definiția de mai sus a secundului atomic.

Definiția de mai sus a celui de-al doilea atom a fost adoptată de organizațiile internaționale în 1967, iar în același an, pe baza acestei definiții, a fost creat un nou standard de timp și frecvență de stat în URSS. Versiunea sa modernă include generatoare de cesiu și hidrogen și oferă stocarea și redarea secundelor și hertz-urilor cu o eroare apropiată de 1,10-14.

UTC este un standard internațional, pe baza căruia se calculează ora locală ("locală" sau civilă) în diferite fusuri orare. Ora UTC "merge" în mod sincron cu timpul atomic internațional - TAI. Standardul timpului atomic are o stabilitate extrem de mare, nu are oscilații diurne sau seculare, iar precizia sa ridicată nu se schimbă odată cu trecerea timpului. Este tocmai în stabilitatea și acuratețea ceasurilor atomice că problema constă în faptul că face ca aplicarea lor să nu fie foarte convenabilă pentru oameni.

Doar așa se întâmplă că cel mai familiar pentru majoritatea oamenilor este timpul bazat pe mișcarea Soarelui (sau a altor obiecte astronomice, cum ar fi stele) pe sfera cerească. Cu toate acestea, viteza de rotație a Pământului în jurul axei proprii se schimbă în mod constant. În primul rând, această valoare nu este în întregime uniformă pentru perioade scurte de timp (de la zile la secole, neuniformitate este cauzată de diferite procese climatice și geologice), și în al doilea rând, accelerarea mareelor din cauza Lunii este în mod constant încetinește rotația Pământului, scurtarea zilei Pământului cu aproximativ 2 , 3 ms pe secol.

Referința timpului

Spune-le prietenilor:

Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: