Какие часы самые точные в мире и как они устроены
В классической физике время — это априорная характеристика, которая ничем не определяется. Это значит, что, по сути, человек сам придумал такое понятие, как время, и задал его характеристики. В частности, человек придумал такую меру времени, как секунда.
В Древнем Египте люди отмеряли время с точностью до часов: они делили день и ночь на 12 равных частей, которыми и оперировали. Позже в обиход людей пришли минуты, которые представляли собой час, деленный на 60 равных частей. Почему 60? Потому что так решили жители Вавилонии, которые даже день делили на 60 частей. Позже, с изобретением часов, люди начали отмерять время все точнее.
Так, в 1579 году швейцарский часовщик Йост Бюрги изготовил первые часы, которые могли отмерять секунды. Однако позже астроном Тихо Браге жаловался, что показания разных часов в его обсерватории отличаются аж на четыре секунды. Такая точность для ученого была неприемлемо низкой. Позже мастера начали делать часы с секундным маятником, который увеличил их точность. Но до сих пор не было понятно, что же представляет из себя эта секунда.
В 1956 году эту единицу измерения определили как «1/31 556 925,9747 доля тропического года для 0 января 1900 в 12 часов эфемеридного времени». Но спустя 10 лет — в 1967 году — это определение решили пересмотреть и по-новому описать секунду. В результате ученые пришли к принятому сегодня определению: «Секунда — это время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133».
Именно на принципе перехода атома между двумя состояниями построены самые точные часы в мире — атомные. Они состоят из двух частей: в первой происходят колебания атомов четко определенного изотопа, которые фиксируются приборами. Во второй части колеблется кварцевый кристалл с постоянной известной частотой. Сам по себе кварцевый кристалл можно использовать для определения времени, так как он колеблется с точно известной постоянной частотой.
Однако, через время стабильность кристалла может нарушаться и измеренное с помощью него время будет не таким точным. Поэтому во второй части конструкции атомных часов используют устройство для генерации атомных колебаний — механизм часов сверяет два значения и подстраивает показания кварцевого генератора под то, что показывает детектор атомных колебаний. В результате получаются часы, которые отклоняются от эталонного времени на секунду за три миллиона лет.