Времето е абстрактно понятие, с което всеки човек се занимава ежедневно. Но някой мислил ли е откъде идва времето? Кой точно определя колко е часът? Има определен стандарт на време, ориентиран по целия свят.
Какво е референция за време?
Стандартът за време е научна единица за време, която се възпроизвежда от първичния стандарт с възможно най-голяма точност. Референтната единица за време е секунда. Втори и херц са стандартните единици за време и честота.
Учените трябваше да преодолеят няколко трудности, за да откроят най-точната постоянна мерна единица. Първоначално времето се измерва въз основа на въртенето на планетата около оста. Оказа се обаче, че приливите и отливите могат да повлияят на продължителността на слънчев ден.
На следващия етап започва да се използва тропическа година (от едно равноденствие до друго) за измерване. Точността на резултатите се увеличи - втората съответства на 1 / 31556925,9447 от тропическата година. Ръководени от тези изследвания, учените са изобретили махало и кварцови часовници.
В бъдеще имаше нужда от нови методи за измерване, тъй като кварцовите часовници бяха по-точни от естествения стандарт. Така се появи квантов генератор, молекулен хронометър и през 1967 г. те започнаха да използват атомния метод за изчисляване на референтната единица.
Благодарение на него беше възможно да се сведе до минимум грешката при изчисляването на референтната секунда.С появата на този метод, вторият започва да съответства на 9 192 631 770 трептения на електромагнитното излъчване, което възниква по време на прехода между 2-те нива на хипер фината структура на атома на цезий-133.
Интересен факт: В различни страни са създадени национални центрове за изучаване на стандарти за измерване. В Русия това е Всеруският изследователски институт за физически, технически и радиотехнически измервания.
Атомен часовник
Референтен атомен часовник определя времето, използвайки вибрации, свързани с процеси на молекулно и атомно ниво. Същността на тяхната работа е, че атомите при определени условия излъчват електромагнитни вълни със същата честота. Атомът цезий-133 е избран като общоприет стандарт.
Устройството има сериозна роля в навигацията, тъй като без него би било невъзможно да се установи местоположението на превозни средства, ракети, както и да се използват сателитни комуникации. Те се състоят от дискриминатор, генератор и електронен комплекс.
За създаването им са подходящи само определени атоми - такива, които са независими от външни влияния, например полета с различен произход (например магнитни). Подходящи атоми са цезий, калций, рубидий и др. Основен стандарт е преходът на цезиевия атом. Останалите се считат за вторични и се сравняват с цезий - еталонът.
Точност на референтния часовник
За референтния часовник разработихме времева скала - AT. Това устройство обаче има и известна грешка. Затова се използва Международно атомно време - TAI.Тя се определя чрез сравняване на показанията на атомните часовници, които са инсталирани в различни метрологични институции по света.
Общо има около 400 такива часовници. Само чрез сравняване на техните индикатори се проверява точността на референтния часовник. В град Севр (Франция) е Международното бюро за тежести и мерки (BIPM).
Основан е през 1875 г. като институция, където се съхраняват стандарти за измервателни единици, се извършва метрологична работа, се извършват изследвания и се гарантира наличието на единна измервателна система. Редовно сравнявайки работата на атомните часовници с референтните, специалистите от бюрото анализират данните и, ако е необходимо, правят корекции на показанията.
Има и такова нещо като координирано универсално време - UTC. Именно по този стандарт часовниците се регулират по целия свят. Той се основава на системата за измерване на TAI, но UTC се счита за по-удобен в ежедневието. Периодично UTC времето се коригира 1-2 пъти годишно (30 юни или 31 декември), като се добави една секунда.
Интересен факт: Координацията на времето по UTC се извършва в съответствие с универсалното време (UT), което е пряко свързано с въртенето на Земята около нейната ос. Тъй като нашата планета постепенно започва да се върти по-бавно (поради глобалното затопляне), в бъдеще ще е необходимо да се променя UTC по-често.
Отправната точка за времето е TAI. Референтният часовник се съхранява в специално Международно бюро за тежести и мерки, което се намира във Франция.Техните показания редовно се сравняват с няколкостотин други атомни часовници в различни метрологични станции. Въз основа на получените данни се правят корекции, ако е необходимо.