Википедия атомные часы: HTTP 429 — too many requests, слишком много запросов

атомные часы — מילון G

Атомные часы

А́томные часы́ (молекулярные, квантовые часы) — прибор измерения времени, в котором в качестве постоянного периодического процесса используются собственные колебания атомов или молекул. Периоды этих колебаний при помощи электронных схем сравниваются с измеряемым промежутком времени.

С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 (девять миллиардов сто девяносто два миллиона шестьсот тридцать одна тысяча семьсот семьдесят) периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома изотопа Цезий-133. Согласно этому определению атом цезия является стандартом для измерений времени и частоты. Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своём определении. Цезиевые часы считались самыми точными последние 50 лет.

© Текстовое содержимое использует материал из Википедии^® и доступно в соответствии с лицензией свободной документации GNU

АТОМНЫЕ ЧАСЫ

то же, что квантовые часы.

Атомные часы

А́томные часы́ (молекулярные, квантовые часы) — прибор измерения времени, в котором в качестве постоянного периодического процесса используются собственные колебания атомов или молекул.  Периоды этих колебаний при помощи электронных схем сравниваются с измеряемым промежутком времени.

С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 (девять миллиардов сто девяносто два миллиона шестьсот тридцать одна тысяча семьсот семьдесят) периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома изотопа Цезий-133. Согласно этому определению атом цезия является стандартом для измерений времени и частоты. Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своём определении. Цезиевые часы считались самыми точными последние 50 лет.

© Текстовое содержимое использует материал из Википедии^® и доступно в соответствии с лицензией свободной документации GNU

АТОМНЫЕ ЧАСЫ

то же, что квантовые часы.

Атомные часы

— Википедия

Ранние атомные часы были мазерами с прикрепленным оборудованием. Лучшие на сегодняшний день стандарты атомной частоты (или часы) основаны на более продвинутой физике, включающей цезиевые лучи и фонтаны.
Национальные агентства по стандартизации поддерживают точность 10 ^-9 секунд в день и точность, равную частоте радиопередатчика, накачивающего мазер. Часы поддерживают непрерывную и стабильную шкалу времени, Международное атомное время (TAI). Для гражданского времени распространяется другая шкала времени, всемирное координированное время (UTC). UTC получено из TAI, но синхронизировано с течением дня и ночи на основе астрономических наблюдений.

Самые точные атомные часы регулируются точными астрономическими измерениями и добавлением и удалением високосных секунд в самом конце июня и декабря.

Первые атомные часы были построены в 1949 году в Национальном бюро стандартов США.

Как они работают

В мазерах эталонной частоты используются светящиеся камеры с ионизированным газом, чаще всего с цезием, потому что теперь именно так определяется стандартная секунда.

С 1967 года Международная система единиц (СИ) определяет секунду как 9 192 631 770 циклов излучения, что соответствует переходу между двумя энергетическими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Это определение делает цезиевый генератор (часто называемый атомными часами) основным стандартом для измерения времени и частоты (см. Цезиевый стандарт). Другие физические величины, такие как вольт и метр, полагаются на определение секунды как часть своих собственных определений.

Микроволновый радиопередатчик наполняет камеру стоячей волной радиоволн. Атомы цезия поглощают радиоволны и излучают свет. Радиоволны заставляют электроны двигаться дальше от своих ядер. Когда электроны притягиваются обратно за счет противоположного заряда ядра, электроны покачиваются, прежде чем они осядут на новом месте. Этот движущийся заряд вызывает свет, представляющий собой волну переменного электричества и магнетизма.

Фотоэлемент смотрит на свет. Когда свет становится тусклее, электроника между фотоэлементом и радиопередатчиком регулирует частоту радиопередатчика.
В этом процессе настройки заключается большая часть работы и сложности часов.
Когда часы включаются впервые, требуется некоторое время, чтобы они успокоились, прежде чем им можно будет доверять.

Счетчик считает волны, излучаемые радиопередатчиком.
Компьютер считывает показания счетчика и выполняет математические операции, чтобы преобразовать число во что-то похожее на цифровые часы или передаваемую радиоволну.
Конечно, настоящие часы — это оригинальный счетчик.

Общий доступ

• Новостное радио: Самый простой способ получить доступ к стандартному времени — это послушать новости по радио. Национальные новостные радиопрограммы настраивают свои часы на передачи отделов стандартов своих стран.

• Интернет: Некоторые стандарты доступны в сети. Атомные часы правительства США доступны для общественности на веб-сайте NIST (см. Ниже) с точностью отображения времени суток примерно до 0,3 с. Они также предоставляют загрузку программы для установки часов вашего компьютера через Интернет или модем с использованием NTP. Временной джиттер NTP колеблется от десятков миллисекунд до десятков микросекунд в зависимости от качества Интернет-ссылок и часов локального компьютера.

• Телефон: Если у вас нет радио или компьютера, часы в США также доступны по телефону 1-303-499-7111 (WWV) или 1-808-335-4363 (WWVH).

• Передачи радиочасов
  • Радиопередачи NIST США: часы NIST США также доступны на длинноволновом радио, станции WWVB на частоте 60 кГц (только двоично-десятичный код) на мощности 30 000 Вт и на коротковолновых радиостанциях WWV (Форт-Коллинз, Колорадо) и WWVH (Кекаха, Гавайи, Кауаи) на частотах 2,5, 5, 10 и 15 МГц при мощности 20 000 Вт и 10 000 Вт соответственно.
  • Немецкие радиопередачи: В Европе сигнал атомных часов можно получить с помощью передачи DCF77[?]. DCF77 означает D=немецкий, C=длинноволновой сигнал, F=франкфуртский, 77=частота. Этот сигнал передается из Майнфлингена, примерно в 25 км к юго-востоку от Франкфурта, и имеет стандартную частоту 77,5 кГц. Его можно получить приемниками в радиусе около 2000 км вокруг Майнфлингена.

Разнообразие частот помогает приему независимо от погоды в ионосфере.
Двоично-десятичная передача осуществляется один раз в секунду, а на коротковолновых станциях компьютеризированное голосовое объявление делается каждые десять секунд.
Радиочастоты устанавливаются часами и являются эталоном точности, полезным для настройки приемников.
Информация коротковолнового вещания также включает стандартные временные интервалы, временные поправки UT1, геофизические предупреждения (например, предупреждения о цунами), предупреждения о морских штормах и отчеты о состоянии Глобальной системы позиционирования (GPS).

• GPS, Galileo и ГЛОНАСС: Эти спутниковые навигационные системы имеют на каждом спутнике цезиевые атомные часы, рассчитанные по наземным часам. Доступное время является точным, и некоторые навигационные единицы инструментального качества могут служить стандартами местного времени.

Можно получить близкое приближение ко всемирному координированному времени, используя GPS-приемник с подходящим выходным временным кодом. Спутники GPS содержат атомные часы и передают сигнал точного времени на основе этих часов с временными поправками к UTC, обновляемыми от наземного компонента системы GPS.

Сигналы временных меток GPS могут иметь аппаратную точность, измеряемую в десятках наносекунд, при наличии соответствующим образом оборудованного приемника GPS.

Калибровки:

Если вам нужно оценить часы по расстоянию: WWVB и WWV расположены в Форт-Коллинзе, штат Колорадо, примерно в 100 км к северу от Денвера, примерно на 4040’49″Nx10502’27″W.
(Все антенны находятся в немного разных местах.)
Объявления WWV звучат мужским голосом.

Объявления о времени WWVH озвучены женским голосом.
WWVH расположен на Кауаи, Гавайи, недалеко от Кекаха, примерно в 2159 году.’16″Nx15945’50″W.

DCF77 Майнфлингена находится примерно на 5001’Nx900’E.

• Веб-сайт NIST ( http://nist.time.gov/)
• Интернет-служба времени NIST (ITS): установка часов компьютера через Интернет ( http://www.boulder.nist.gov/timefreq/service/its.htm )

Как работают атомные часы?

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

NIST-F1, национальный стандарт времени и частоты, является одним из самых точных часов в мире.
(Изображение предоставлено NIST)

Хронометраж может быть таким же простым, как подсчет «одна Миссисипи, две Миссисипи…». до игры в футбол на заднем дворе или отслеживания возвратно-поступательных колебаний маятника в напольных часах.

В обоих случаях хитрость заключается в том, чтобы подсчитывать интервалы повторяющихся событий с минимальными вариациями. Качание маятника, скажем, или «Миссисипи» примерно соответствует секунде, единице измерения времени, которая, как мы знаем, состоит из минут и часов.

Но даже у лучших механических маятников и часов на основе кварцевых кристаллов появляются расхождения. Гораздо лучше для хронометража подходит естественная и точная «вибрация» возбужденного атома.

При воздействии определенных частот излучения, таких как радиоволны, субатомные частицы, называемые электронами, вращающиеся вокруг ядра атома, будут «прыгать» между энергетическими состояниями. Таким образом, часы, основанные на этом прыжке внутри атомов, могут обеспечить чрезвычайно точный способ подсчета секунд.

Поэтому неудивительно, что международный стандарт длительности одной секунды основан на атомах. С 1967 года официальное определение секунды составляет 9 192 631 770 циклов излучения, которое заставляет атом элемента, называемого цезием, колебаться между двумя энергетическими состояниями.

Внутри цезиевых атомных часов атомы цезия направляются вниз по трубке, где они проходят через радиоволны. Если эта частота равна 9 192 631 770 циклов в секунду, то атомы цезия «резонируют» и меняют свое энергетическое состояние.

Детектор на конце трубки отслеживает количество достигших его атомов цезия, которые изменили свое энергетическое состояние. Чем точнее настроена частота радиоволн до 9 192 631 770 циклов в секунду, тем больше атомов цезия достигает детектора.

Детектор передает информацию обратно в генератор радиоволн. Он синхронизирует частоту радиоволн с пиковым числом ударяющих по нему атомов цезия. Другая электроника в атомных часах считает эту частоту. Как и при одиночном колебании маятника, секунда отсчитывается, когда выполняется отсчет частоты.

Первые качественные атомные часы, изготовленные в 1950-х годах, были основаны на цезии, и такие часы, отточенные до большей точности на протяжении десятилетий, остаются основой, используемой для отсчета официального времени во всем мире.

В Соединенных Штатах лучшие часы поддерживаются Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, и Военно-морской обсерваторией США (USNO) в Вашингтоне, округ Колумбия. часы могут давать настолько точную частоту, что их временная погрешность в день составляет около 0,03 наносекунды, а это означает, что часы теряют одну секунду за 100 миллионов лет.

Сверхточный хронометраж является неотъемлемой частью многих элементов современной жизни, таких как высокоскоростная электронная связь, электрические сети и глобальная система позиционирования (GPS) и, конечно же, знание того, когда начинается ваше любимое телешоу.

• Почему кварц используется в часах?
• Почему переход на летнее время начинается в 2 часа ночи?
• Откуда электроны берут энергию для вращения вокруг ядра атома?

Есть вопрос? Отправьте его по адресу Life’s Little Mysteries, и мы постараемся на него ответить. К сожалению, из-за большого количества вопросов мы не можем ответить индивидуально, но мы опубликуем ответы на самые интригующие вопросы, так что заходите позже.