Час - абстрактне поняття, з яким кожна людина має справу щодня. Але чи замислювався хто-небудь про те, звідки береться час? Хто і як саме визначає, який зараз година? Є певний еталон часу, на який орієнтуються у всьому світі.
Що таке еталон часу?
Еталон часу - це наукова одиниця виміру часу, яка відтворюється первинним еталоном якомога точніше. Еталонна одиниця часу - секунда. Секунда і герц є еталоном одиниці часу і частоти.
Вченим довелося подолати кілька складнощів, щоб виділити найбільш точну постійну одиницю виміру. Спочатку час вимірювали на підставі обертання планети навколо осі. Однак з'ясувалося, що припливи, відливи можуть впливати на тривалість сонячної доби.
На наступному етапі для вимірювання почали використовувати тропічний рік (від одного рівнодення до іншого). Точність результатів підвищилася - секунда відповідала 1 / +31556925,9447 тропічного року. Керуючись даними дослідженнями, вчені винайшли митників і кварцові годинники.
Надалі виникла необхідність в нових способах вимірювання, оскільки кварцові годинники виявилися точнішими природного еталона. Так з'явився квантовий генератор, молекулярний хронометр, а для обчислення еталонної одиниці в 1967 почали використовувати атомний метод.
Завдяки йому вдалося максимально знизити похибка обчислення еталонної секунди.З появою даного методу секунда початку відповідати 9 192 631 770 коливань електромагнітного випромінювання, яке виникає в процесі переходу між 2-я рівнями надтонкої структури атома цезію-133.
Цікавий факт: В різних країнах створені національні центри, які займаються дослідженням стандартів вимірів. У Росії це Всеросійський науково-дослідний інститут фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань.
Атомний годинник
Еталонні атомний годинник визначають час за допомогою коливань, пов'язаних з процесами на молекулярному і атомному рівнях. Суть їх роботи в тому, що атоми при певних умовах випускають електромагнітні хвилі однакової частоти. Атом цезію-133 обраний в якості загальноприйнятого стандарту.
Пристрою відводиться серйозна роль у навігації, оскільки без нього неможливо було б встановити місце розташування транспортних засобів, ракет, а також використовувати супутниковий зв'язок. Вони складаються з дискримінатора, генератора і комплексу електроніки.
Для їх створення підходять лише певні атоми - ті, що ні залежать від зовнішніх впливів, таких як поля різного походження (наприклад, магнітне). Відповідними є атоми цезію, кальцію, заліза та ін. Первинним стандартом є перехід атома цезію. Решта вважаються вторинними і порівнюються з цезієм - еталонним.
Точність еталонних годин
Для еталонних годин розробили шкалу часу - AT. Однак і цього приладу властива деяка похибка. Тому використовується Міжнародне атомне час - TAI.Воно визначається за допомогою порівняння показань атомного годинника, який встановлено в різних метрологічних установах по всьому світу.
В цілому існує близько 400 таких годин. Якраз за допомогою порівняння їх показників і відбувається перевірка точності еталонних годин. У місті Севр (Франція) розташовується Міжнародне бюро мір і ваг (МБМВ).
Його заснували в 1875 в якості установи, де зберігаються еталони одиниць вимірювання, проводяться метрологічні роботи, дослідження, а також забезпечується існування єдиної системи вимірювань. Регулярно порівнюючи показники атомного годинника з еталонними, фахівці бюро аналізують дані і вносять при необхідності корективи в показання.
Також існує таке поняття, як всесвітній координований час - UTC. Саме за цим стандартом регулюють годинник у всьому світі. Він ґрунтується на системі вимірювання TAI, але UTC вважається більш зручним у повсякденному житті. Періодично час UTC коригується 1-2 рази на рік (30 червня або 31 грудня) за шляхом додавання однієї секунди.
Цікавий факт: Координування часу UTC відбувається відповідно до всесвітнім часом (UT), яке безпосередньо пов'язане з обертанням Землі навколо своєї осі. Так як наша планета поступово починає обертатися повільніше (через глобальне потепління), то в майбутньому доведеться частіше вносити поправки в UTC.
Еталоном часу є Міжнародне атомне час TAI. Еталонні годинник зберігаються в спеціальному Міжнародному бюро мір і ваг, яке розташоване у Франції.Регулярно їх показання порівнюють з кількома сотнями інших атомних годин на різних метрологічних станціях. На основі отриманих даних при необхідності вносяться поправки.