Принцип работы атомных часов: Как это устроено: атомные часы / Хабр |

Содержание

Оптические атомные часы: в шаге от будущего

Атомные часы используются во всем мире довольно давно и
успешно. Но то, что журналистам показали в лаборатории
Физического института, принципиально отличается от всего
созданного в этой области до сих пор. Уникальность оптических
атомных часов новейшего поколения заключается в использовании
атомов тулия — будучи устойчивым к внешним воздействиям,
тулий дает частоту колебаний, на порядок большую, чем у
«обычных» моделей (на атомах цезия) — свыше 230 трлн в
секунду.

О механизме действия оптических атомных часов и об особенностях
разработки, а также о сферах применения оптических атомных часов
мы говорили с член-корр. РАН Николаем Николаевичем Колачевским,
руководителем проекта и директором Физического института имени
П.Н. Лебедева РАН. Помогали ему участники эксперимента —
студенты и аспиранты ФИАН — Гульнара Вишнякова, Елена Калганова,
Артем Головизин, Дмитрий Трегубов и другие.

«Наша группа впервые в мире использовала именно атомы тулия,
поскольку этот элемент демонстрирует необычайно высокую точность
(свыше 17 знаков после запятой!) по сравнению с цезиевыми
фонтанами предыдущего поколения. Собственно с изучения свойств
тулия и началась наша работа. Мы опирались также на теорию
давления света на газы, выведенную великим российским ученым
Петром Лебедевым. То есть в данном случае теория была первична»,
— рассказал Николай Колачевский.

Экспериментальная модель будущего устройства сегодня состоит из
двух частей: собственно «механизма» и «циферблата». Принцип
работы механизма (естественно, довольно схематично) можно описать
следующим образом.

Благодаря устойчивости к внешним воздействиям тулий демонстрирует
необычайно высокую частоту колебаний — свыше 230 трлн в
секунду. Этот показатель на порядок превосходит лучшие из
работающих образцов. Облачко холодных атомов тулия захватывается
в перекрестье лазерных пучков, затем «замораживаются» практически
до полной остановки движения — это и есть сверхточный «маятник».

Затем происходит сканирование полученной частоты колебаний.
Захваченные «часовым» лазером атомы взаимодействуют с его
излучением и передают ему свои свойства. Эти свойства «считывает»
оптический дешифратор, или световая шкала (находится в части
«циферблата»), роль которого выполняет так называемая «оптическая
гребенка». Световая шкала отчасти напоминает привычную всем
линейку, только вместо 100 миллиметровых делений она имеет свыше
1 млн штрихов, что позволяет ей из тончайших «полосок» спектра
сложить полную картинку. (За это изобретение германский физик
Теодор Вальтер Хэнш получил в 2013 году Нобелевскую премию).
После этого данные передаются на компьютер и визуализируется в
привычной системе координат.

Н.Н. Колачевский уверен, что оптические атомные часы будут
востребованы не только в научной, но в повседневной бытовой
практике:

— Осмелюсь утверждать, что полученные результаты
эксперимента соответствуют ожиданиям — запрос, безусловно, есть.
Наиболее очевидная сфера применения — навигация, где атомные часы
уже успешно применяются. Однако оптические часы позволят
осуществлять движение во взаимодействии с гравитационными полями
Земли, что открывает совершенно новые возможности трехмерной
навигации. Этот момент очень важен при движении самолетов, судов,
подводных лодок.

Но и в автомобильном движении изобретение российских ученых
найдет достойное применение — оно даст возможность создания
беспилотного автомобиля, по примеру известной модели концерна
«Тесла».

Что для этого нужно? Прежде всего, сделать устройство более
компактным — сейчас стоит задача уместить его в размеры
стандартного кейса. Дальше остается вопрос технологий — выпуск
пробной модели, испытания, сертификация, производство,
использование. И хотя, к сожалению, нередко полезные и
нужные изобретения не всегда находят применение, Николай
Николаевич уверен, что у оптических атомных часов все сложится.
«Я уверен, что это вопрос самого ближайшего будущего, буквально
нескольких лет. Рискну сделать даже более точный прогноз — где-то
к 2020 году может начаться серийный выпуск и массовое применение
оптических атомных часов» — сказал он.

Список сюжетов и публикаций:

НТВ: сюжет «В Москве запустили самые точные в мире часы,
созданные российскими учеными» http://www.ntv.ru/video/1312411/

1 канал: сюжет «Российские ученые предложили самые точные
часы в мире» http://www.1tv.ru/news/2016/09/13/309898-rossiyskie_uchenye_predlozhili_samye_tochnye_chasy_v_mire

5 канал: сюжет «Российские ученые создали одни из самых точных
часов в мире» http://www.5-tv.ru/news/110422/

REN.TV: сюжет «В России запустили самые точные в мире атомные
часы» http://ren.tv/novosti/2016-09-14/v-rossii-sozdali-samye-tochnye-v-mire-atomnye-chasy

телеканал 360: новость «Российские ученые запустили самые точные
в мире часы в Москве» http://360tv.ru/news/rossijskie-uchenye-zapustili-samye-tochnye-v-mire-chasy-v-moskve-71900/

«Атомные» часы | Наука и жизнь

Единицы измерения

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Открыть в полном размере

Измерить какую-либо величину — это значит сравнить ее с другой, однородной ей величиной, принятой за единицу. Например, длину куска материи сравнивают с длиной метра. В древности в качестве единицы длины употреблялись: «локоть», «полег стрелы», «дневной переход», а позже — аршин, фут, в качестве единиц времени — промежуток от одной жатвы до другой, от одного периода дождей до другого. Некоторые народы отмеряли время по первому снегу, другие — по появлению над горизонтов определенных созвездий или звезд.

Неудобство применения этих единиц для измерений связано с их произвольностью и невозможностью точного воспроизведения. Такое положение для частной жизни было неудобным, а дли науки, техники и промышленности совершенно неприемлемым.

Желание создать для измерений воспроизводимые единицы привело ученых к мысли о возможности использовать для этого движение и вращение Земли. За единицу времени — секунду — была принята длительность 1/86400 части средних солнечных суток. За единицу длины — метр — длина одной сорокамиллионной части меридиана, проходящего через город Париж. За единицу веса — килограмм — вес одного кубического дециметра дистиллированной воды на уровне моря, в средней географической широте, при нормальной температуре. Эта единицы вначале казались вполне удовлетворительными и постепенно были введены почти во всех странах мира.

Однако новые измерения длины меридиана давали более точные данные, которые обусловливали некоторые поправки в длине образцового метра. Тогда были решено сделать образцовый метр-эталон и килограмм-эталон и в дальнейшем уже не менять их величины.

Значительно труднее обстоит дело с единицами времени. Эталоном, с которым согласовываются приборы для измерения времени, является скорость вращения гигантских часов, устроенных самой природой и состоящих из Солнца и Земли. Длительность полного оборота Земли вокруг Солнца называют годом, длительность полного оборота Земли вокруг собственной оси — сутками. Для установления времени в промежутках между его астрономическими определениями применяют часы. В древности для этой цели служили песочные, водяные, огненные часы, в XIV—XV веках — колесные, с XIV века — маятниковые, а в XIX—XX веках — маятниковые и кварцевые астрономические часы высокой точности

Современные астрономические часы

Самой существенной частью часов является маятник, который своими колебаниями отмеряет время. Поэтому в астрономических часах стараются создать возможно лучшие условия для работы маятника: уменьшить его механическую нагрузку, сделать постоянной температуру помещения, устранить толчки, ослабить сопротивление воздуха и т. д. Для этого наиболее точные астрономические часы помещают в глубокий подвал, где круглый год поддерживается определенная температура. Маятник часов при этом заключают в кожух, из которого выкачан воздух. Все это очень важно, так как изменение атмосферного давления только на один миллиметр ртутного столба меняет суточный ход часов с незащищенным маятником на 0,015 секунды.

Весьма высокой точностью обладают астрономические часы с двумя маятниками, где один из маятников, связанный с различными передаточными и указывающими механизмами, управляется другим — свободным. Связь свободного маятника непосредственно с часами осуществляется при помощи электромагнитов. Погрешность хода этих часов составляет 0,002—0,003 секунды в сутки. Такие часы с двумя маятниками построены в СССР в лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева известным советским механиком И. И. Кваренбергом.

Еще более полно идея свободного маятника осуществлена в астрономических часах с фотоэлектрическим контактом. В них маятник не движет никаких колес, а лишь разрывает при своих качаниях путь светового луча.

В последние годы появились кварцевые астрономические часы. Пластинка из кристалла кварца, соответствующим образом вырезанная и укрепленная, при включении в цепь радиотехнического генератора совершает механические колебания с большим постоянством частоты и очень малым затуханием. Поэтому она может быть использована в часах вместо маятника — нужно только суметь заставить эту систему управлять движением стрелок или иных указателей. Это достигается с помощью специальных устройств, которые доводят частоту колебаний переменного тока до 300— 1000 периодов в секунду и приводят в действие синхронный электромотор, передвигающий стрелки часов.

Погрешность хода кварцевый часов — около 0,0002—0,0003 секунды в сутки, то есть еще меньше, чем у лучших маятниковых астрономических часов.

Эталон времени

Измерения времени имеют большое практическое значение. Являясь основой точных измерений географической долготы местности, они необходимы при составлении карт обширной территории Советского Союза, для создания опорных геодезических пунктов, в решении целого ряда научных и технических задач. Поэтому повышение точности при измерении временя является очень важным. Между тем даже самые лучшие астрономические часы имеют слишком большую для некоторых работ погрешность, причем ошибка в их показаниях с течением времени накапливается. Поэтому такие часы регулярно проверяются с помощью астрономических наблюдений.

Но есть ли уверенность в том, что наш первичный эталон времени — вращение Земли — вполне равномерен? Астрономами наблюдаются периодические колебания движения Луны и внутренних планет. Совпадение этих колебаний между собой указывает на то, что в них повинны не Луна и планеты, а Земля. Таким образом, положение о неизменности угловой скорости вращения Земли ныне фактически опровергнуто. Итак, поскольку вращение Земли является не абсолютно точным эталоном времени, необходимо отыскать другой, лучший и в тому же легко воспроизводимый.

Атомные эталоны

Уже давно стало ясно, сколь многообещающим в отношении точности и воспроизводимости может быть применение в измерительной технике атомных процессов.

Использование атомных колебаний для создания нового эталона времени оказалось крайне затруднительным вследствие того, что их частота очень велика и поэтому трудно связывается с какой-либо механической или электрической системой, указывающей время. Колебания атомов в молекуле происходят с относительно меньшей частотой. Поэтому для указания времени более удобным оказывается использование не атомных систем (электроны и ядро), а молекулярных (несколько связанных между собой атомов). В соответствии с этим такие часы правильнее было бы называть молекулярными.

Советской школе физиков принадлежат выдающиеся работы в области изучения атомных и молекулярных колебаний. Труды академика С. И. Вавилова в области структуры света, академиков Л. И. Мандельштама и Г. С. Ландсберга по комбинационному рассеянию и работы ряда других ученых позволили объяснить эти явления и использовать их для создания различных технических приборов. «Атомные» часы, в которых молекулярные колебания служат для весьма точного измерения частоты и времени, в свою очередь помогают решать вопросы строения атома.

Принцип действия «атомных» часов

»Атомные» часы состоят из стабилизированного кварцем радиотехнического генератора, умножителей частоты, волновода — медной трубки длиной 10 метров, наполненной аммиачным газом, дискриминатора, вырабатывающего «сигнал погрешности», делителей частоты и электрических часов с циферблатом и стрелками, приводимыми в движение синхронным мотором.

Частота колебаний маятника обычно невелика (1—2 в секунду) и поэтому не представляет трудностей для создания таких механических или электрических устройств, которые могли бы работать в такт с ним. Одно из этих вспомогательных устройств периодически подталкивает маятник так, чтобы его колебания не затухли, другое, управляемое им, движет указатели времени.

Роль маятника, то есть устройства, отмеряющего время, в «атомных» часах играют молекулы аммиака. Колебания молекул аммиака в этих часах возбуждаются и поддерживаются с помощью радиотехнического генератора. Для получения возможно более высокого постоянства частоты колебаний применяется стабилизация с помощью пьезокварца. Так как кварцевая пластинка не может колебаться со столь высокой частотой, как молекулы аммиака, то генератор работает на частоте в несколько сот тысяч периодов в секунду, подходящей для пьезокварца. Затем, с помощью частотноумножительных цепей, полученные токи преобразуются в ультравысокочастотные (микроволновые). Далее эти колебания направляются в волновод, наполненный аммиачным газом, распространяясь в котором они возбуждают колебания молекул аммиака.

Кварцевый стабилизатор стечением времени немного «стареет», При этом свойства его электрических контактов несколько меняются. Молекулы аммиака своих свойств не меняют, и поэтому их колебания являются надежным средством контроля постоянства всей системы.

Устройство прибора таково, что если частота электромагнитных волн, вырабатываемых радиотехническим генератором, хотя бы немного отличается от собственной частоты колебаний молекул аммиака, то в специальной части прибора — дискриминатора — появляется «сигнал погрешности». Блок, вырабатывающий сигнал, связан с генератором так, что он повышает или понижает частоту тока, приводя ее в точное соответствие с собственной частотой колебания молекул аммиака. Таким образом, радиотехнический генератор, имеющий склонность с течением времени к «отступлению», то есть изменению частоты, «привязывается» к частоте колебаний молекул аммиака.

Приведение в движение указателей времени в «атомных» часах осуществляется с помощью ряда каскадов понижения частоты, снижающих ее вплоть до 300— 1000 колебаний в секунду. Ток низкой частоты замыкает контакты сигнальных реле и с помощью синхронного электромотора вращает стрелки часов.

При утрате данного образца «атомных» часов в любое время могут быть изготовлены другие, по своим показаниям вполне сходные с ними.

Первые «атомные» часы, созданные в нашей стране, покачали хорошие качества и в настоящее время еще более усовершенствованы. Теоретически установлено, что в «атомных» часах достижима точность до миллионных долей секунды в сутки. Поэтому такие часы удобно использовать для хранения точного времени в промежутках между астрономическими определениями. Однако этим не ограничиваются возможности использования нового прибора.

Важно отметить, что «атомные» часы представляют собой новый эталон частоты и времени, независимый от астрономических наблюдений. В нем движения совершаются значительно более регулярно, чем в астрономических часах и системе Земля — Солнце.

Благодаря этому «атомные» часы позволяют проверять вращение Земли вокруг оси и обнаруживать неравномерность этого вращения, исследование которого представляет большой научный интерес.

Успехи советских ученых и конструкторов, работающих в области измерения времени, являются результатом упорной и плодотворной работы ряда коллективов научно-исследовательских институтов и обсерваторий, вооруженных передовой отечественной техникой. В настоящее время служба времени Советского Союза по своей точности является одной из ведущих в мире.

Как работают атомные часы? — Physics Stack Exchange

Я собираюсь выложить несколько интересных заметок, поскольку я узнаю об этом все больше и больше здесь.

https://www.youtube.com/watch?v=eOti3kKWX-c Внутри HP 5061A Cesium Clock от CuriousMarc есть полезная информация.

Выпущенные в 1964 году, HP 5061A представляют собой очень портативные атомные часы, похожие на те, которые использовались в экспериментах относительности плоскостей, таких как эксперимент Хафеле-Китинга.

Такая компактность также несет в себе образовательное преимущество, поскольку мы можем получить хороший снимок всей системы. Массовое производство также означает, что оно хорошо задокументировано. Руководство близкородственного 5061A можно загрузить с https://www.manualslib.com/download/1501827/Hp-5061b.html 9.0003

https://youtu.be/eOti3kKWX-c?t=250 показывает открытую крышку:

Руководство содержит более перпендикулярный, хотя и очень размытый снимок с низким разрешением, на котором некоторые ключевые элементы помечены:

Таблица 5-1. Обозначения сборки HP 5061B перечисляют части, некоторые из которых помечены на картинке, некоторые из которых я могу более или менее понять:

Узел кварцевого генератора A10
A12: (большой цилиндр внизу) Цезиевая лучевая трубка — это цезиевая печь. Марк упоминает, что это одноразовая деталь, так как после некоторого использования весь цезий испаряется, и тогда вам придется покупать новый цилиндр, по 40 тысяч долларов за штуку, теперь уже от Agilent, побочного продукта HP.
A18: Блок питания +3500 В постоянного тока. Итак, мы понимаем, что в какой-то момент необходимы высокие напряжения.
A19: блок питания -2500 В постоянного тока. То же.

содержит схему, которая также выделена в видео Марка:

, к которому мы можем добавить некоторые комментарии:

первая слева есть цезиевая печь, из которой вылетает поток атомов цезия . Цилиндр хорошо запаян и внутри вакуум, иначе цезий все время врезался бы в молекулы воздуха. Маркировка говорит, что он работает на 129Цельсия, так что небольшая опасность, но и не безумие.
магнит «А» выбирает только атомы цезия с низким энергетическим состоянием. Это происходит потому, что спин действует как маленький магнит, и поэтому магнит «А» заставляет атомы с разными спинами вращаться в несколько разных направлениях
.
Поле «С» — это микроволновый резонатор, то есть кусок металла особой формы, который при некотором входном напряжении производит микроволны определенной частоты, более или менее похожие на микроволновую печь. Но этот, кажется, имеет форму буквы C.
Эта микроволновая частота настроена для возбуждения атомов цезия. Такие полости были впервые созданы во время Второй мировой войны для радарных систем и были революционной технологией, поскольку до них у нас не было очень эффективного способа производства микроволн.
магнит «B» действует как магнит «A», но затем мы выбираем возбужденный пучок
ионизатор с горячей проволокой и электронный умножитель вместе обнаруживают врезающиеся в них атомы:
- когда атом попадает в ионизатор с горячей проволокой, он теряет электрон и становится заряженным (ионизированным)
- электронный умножитель усиливает отдельные заряженные частицы до измеряемого сигнала. Он состоит из последовательности отрицательно заряженных пластин, каждая из которых испускает все больше и больше электронов, когда влетающий электрон сталкивается с ней, создавая таким образом электронную лавину из одного входного электрона. Диаграмма из Википедии немного нагляднее:

В первом абзаце руководства дается обзор рабочей процедуры, которую стоит процитировать и попытаться полностью понять:

1-3 В лучевой трубке выбранный по состоянию пучок цезия
133 атома проходят через микроволновый резонатор. Когда
частота приложенного микроволнового магнитного поля,
полученный путем умножения кварцевого генератора
частота, близка к частоте сверхтонкого перехода
Цезий-133 (9 192 631 770,0 Гц.), микроволновый сигнал
индуцирует переходы с одного сверхтонкого энергетического уровня на
еще один. Те атомы, которые подверглись такому
переход регистрируется ионизатором с горячей проволокой и электронным
множитель. Микроволновое поле частотно-модулировано
на низкой частоте 137 Гц. Когда микроволновка
частота отклоняется от центра атома
резонанс, ток с электронного умножителя
содержит частотную составляющую, аналогичную
частота модуляции. Величина этой составляющей пропорциональна девиации частоты, и
фаза показывает, является ли микроволновый сигнал
выше или ниже частоты перехода. Этот компонент
фильтруется, усиливается и синхронно обнаруживается для
обеспечить постоянное напряжение, пропорциональное частоте
отклонение. Интеграл этого постоянного напряжения автоматически
корректирует частоту кварцевого генератора.

Отсюда мы можем выделить кое-что:

Цезий-133

Цезий-133 используется.

Это стабильный изотоп.

Ничего общего с более печально известным и высокорадиоактивным (но тоже очень полезным) изотопом цезия-137 он не имеет, так что это выбор, связанный не с радиоактивными свойствами цезия, а в большей степени с электронными свойствами.

Причины выбрать цезий:

он испаряется при относительно низких температурах для получения нашего луча
его сверхтонкий переход обладает хорошей энергией для работы. См. раздел ниже.

Сверхтонкий переход

Сверхтонкий переход представляет собой разницу энергий между спином вверх и вниз самого внешнего электрона цезия.

Эта разница существует из-за взаимодействия между спином электрона и спином ядра, и, как вы можете себе представить, энергия взаимодействия мала, поэтому она сверхтонкая.

Его можно противопоставить гораздо более высоким энергиям, таким как:

общая структура: прыжок между двумя разными орбиталями с разными N
тонкая структура

Все эти типы структур впервые наблюдались как расщепления линий в экспериментах по спектроскопии на горячих образцах атомов.

Энергия нашего перехода соответствует свету с частотой 9 192 631 770,0 Гц, что означает, что мы имеем волну длиной около 3 см, что находится в микроволновом диапазоне. Этот тип сантиметровой длины волны очень удобен, так как нам удобно делать из него металлические предметы, которые можно использовать для эффективного производства таких частот.

Кварцевый кристалл

Хрустальные генераторы — это то, что отсчитывает время в современных электрических часах. Они довольно точны (на сколько нужно), но все же имеют некоторую изменчивость, потому что они являются частью механического материала, и поэтому на них влияют перепады температуры и давления.

Переход цезия используется в контуре управления с обратной связью с кварцевым генератором для преодоления таких изменений. Это работает на фундаментальном уровне, потому что частота перехода цезия абсолютно фиксирована для разных температур и давлений.

Частота модуляции

НУЖНО понять эту часть лучше. Я должен был уделять больше внимания моему старшекурснику EE. И это должно было научить меня таким классным вещам 😉

Марк пытается объяснить немного больше по адресу: https://youtu.be/eOti3kKWX-c?t=903 поверх другой блок-схемы из руководства, но это все еще недостаточно тупой для меня.

Кажется, происходит следующее:

синтезируется приблизительная частота, близкая к заданной 9,192 МГц
к этой частоте добавляется небольшая частота 137 Гц

В этом случае поправки зависят только от этой модуляции 137 Гц.

Вакуумная система с ионным насосом

https://youtu.be/eOti3kKWX-c?t=1077 Марк выделяет ионный насос, какую-то сумасшедшую оригинальную вакуумную систему. Я думаю, что вы должны продолжать сцеживаться, даже если трубка частично или полностью закрыта, потому что вещество внутри трубки постепенно испаряется.

Большие более точные системы

https://youtu.be/Tc_tDVbjCQk?t=359 показывает шрифт Cesium из Национальной физической лаборатории (британский NIST). Это огромный. Он объясняет, что по какой-то причине цезий охлаждается лазером в этой системе для большей точности.

Как работают атомные часы?

Если время имеет решающее значение для вас или вашего офиса, рассмотрите возможность приобретения атомных часов, чтобы все точно знали, который сейчас час, и у всех было одинаковое время. Это самые точные устройства для хронометража, которые вы можете получить, и все больше и больше предприятий используют атомные настенные часы, чтобы обеспечить точное соблюдение расписаний и назначений.

Но что такое атомные часы и почему они намного точнее обычных часов? Стандартные часы, будь то заводные, электрические или работающие от батареи, отсчитывают время по количеству «тиков», которые делает резонатор. Резонатор — это устройство, которое фактически отслеживает время. В большинстве часов резонатор представляет собой либо качающийся маятник, либо (в цифровых часах) колебания в линии электропередачи (что немного отличается в США и Европе).

В атомных часах также используется резонатор, но счет резонатора основан на резонансной частоте атомов. Резонанс – это испускание или поглощение микроволнового электромагнитного излучения атомом. Он очень регулярен, и независимо от того, какой атом цезия используется, частота резонанса всегда одинакова. Вот почему атомные часы намного точнее других часов — на резонаторы других часов может влиять множество переменных, таких как температура, влажность и атмосферные условия. Ничто из этого не влияет на атомы, поэтому атомные часы никогда не отстают и не отстают от времени.

Синхронизация атомных часов

Причина, по которой все атомные часы показывают одинаковое время, где бы вы ни находились, заключается в том, что у них нет собственного атома цезия. Это было бы невозможно, потому что это невероятно дорого и требует очень точных условий. Атомные часы фактически получают время из общего места, где работают одни из немногих в мире атомных часов в мире. Низкочастотный радиосигнал передает время из этого места всем атомным часам в пределах своего диапазона. В настоящее время в мире установлено около 200 атомных часов в шестидесяти странах.

В Соединенных Штатах большинство атомных часов, используемых дома и в офисе, синхронизированы с атомными часами Национального института стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо. Другие официальные атомные часы находятся в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, округ Колумбия, и являются официальными часами Министерства обороны. Поскольку оба этих атомных часа отстают друг от друга на одну секунду в течение миллиона лет, маловероятно, что время, отображаемое на настенных атомных часах в Пентагоне, будет отличаться от времени, отображаемого на атомных часах в вашем домашнем офисе!

Как домашние часы получают информацию от главных атомных часов?

Спутники глобального позиционирования (GPS) в небе над нами передают сигналы официальных атомных часов на индивидуальные приемники настенных и настольных атомных часов по всему миру.