Однако стабильность тактовой частоты стробирования еще не проверена, что можно сделать только с течением времени. В качестве основы для измерений ученые сначала взяли значения атомных цезиевых часов с кварцевым кристаллом внутри.
Который атомный час? Как работает самый точный и малопонятный прибор для измерения времени
Семьдесят лет назад физики открыли атомные часы, которые до сих пор являются самым точным устройством для измерения времени. С тех пор он превратился из концепции размером с целую комнату в крошечный чип, который можно встраивать в портативные устройства. Hytech объясняет, как работают атомные часы, чем они отличаются от привычных нам приборов для измерения времени и почему они вряд ли станут массовым явлением.
Читайте «Hitech» на сайте
Начнем с простого: что такое атомные часы?
Все не так просто! Во-первых, необходимо понять, как работают знакомые нам приборы для измерения времени — кварцевые и электронные хронометры.
Часы, которые могут измерять секунды, состоят из двух элементов:
- Физическое действие, повторяющееся определенное количество раз в секунду.
- Счетчик, который указывает, что прошла секунда, когда произошло определенное количество действий.
В кварцевых и электронных часах физическое действие происходит в кристалле кварца определенного размера, который сжимается и разжимается под действием электрического тока частотой 32 768 Гц. Как только стекло вибрирует на эту величину, часы получают электрический импульс и поворачивают стрелку.
С атомными часами процесс происходит по-другому. Счетчик регистрирует микроволновый сигнал, испускаемый электронами атомов при изменении энергетического уровня. Когда атомы щелочей и щелочноземельных металлов совершают определенное количество колебаний, прибор фиксирует это значение каждую секунду.
Показания цезиевых атомных часов легли в основу современного определения секунды в Международной системе единиц (СИ). Он определяется как промежуток времени, за который атом цезия-133 (133Cs) проходит через 9 192 631 770 переходов.
Атомные часы и правда очень точные?
Да! Например, механические кварцевые часы работают с точностью ±15 секунд в месяц. Когда кристалл кварца колеблется, он теряет энергию, замедляется и теряет время (такие часы обычно спешат). Такие часы нужно заводить примерно два раза в год.
Кроме того, со временем кварцевый кристалл изнашивается, и часы начинают идти очень быстро. Такие измерительные приборы не отвечают требованиям ученых, которым приходится делить секунды на тысячи, миллионы или миллиарды частей. Механические компоненты не могут двигаться с такой скоростью, а если бы и могли, то их детали изнашивались бы очень быстро.
Цезиевые часы будут корректироваться на одну секунду за 138 миллионов лет. Однако точность этих измерительных приборов все время повышается — в настоящее время рекорд принадлежит атомным часам с точностью около 10 в-17-й степени, что означает, что ошибка в одну секунду накапливается в течение нескольких сотен миллионов лет.
История кварцевых часов началась всего полвека назад. Однако многие кварцевые приборы, изготовленные несколько десятилетий назад, сохранились до наших дней и передаются из поколения в поколение.
Как работают часы
Часы — один из самых почитаемых символов цивилизации. Он символизирует время и его быстротечность или неподвластность времени. Часы — это попытка человека, бессильного против течения времени, хотя бы следить за ним. За многие сотни лет своего существования часы претерпели множество изменений.
Первые часы
Время — это явление, которое человек не может воспринимать своими органами чувств, поэтому изменения в природе помогают ему воспринимать время. Земля вращается вокруг солнца, и количество света говорит нам о том, день сейчас или ночь. Солнце было первой точкой отсчета времени для человека. Солнечные часы — самые древние часы, изобретенные человеком. Он состоял из простого шеста, прибитого к земле, на котором была шкала времени. Тень от столба на земле служила маркером. Сегодня такие часы часто делают в качестве украшения для парков, их можно изготовить дома с помощью листа бумаги и булавки.
Несколько позже появились песочные или водяные часы, которые измеряли время, необходимое для того, чтобы песок или вода полностью прошли через узкое отверстие в верхней части часов в нижнюю.
Помимо песочных и водяных часов, использовались также огненные часы. Для этого использовался фитиль определенной длины, пропитанный смесью, которая медленно горела. Когда фитиль гас, это означало окончание определенного периода времени.
Первыми механическими часами, по-видимому, был механизм Антикитеры. Конечно, он не был первым, но это самый старый из сохранившихся примеров. Механизм был найден в 1901 году во время кораблекрушения недалеко от греческого острова Антикитера. Он состоял из 37 бронзовых шестеренок в деревянном корпусе с циферблатом и, по-видимому, предназначался для расчета движения небесных тел.
Около 1000 года аббат Герберт изобрел первые маятниковые часы в Германии, но они оказались не очень удачными.
Первые механические часы приводились в действие с помощью опускающегося груза. Камень или металлический груз, прикрепленный к веревке или шнуру, намотанному на вращающийся вал, приводил вал в движение, опускаясь вниз. Такие часы использовались, например, на городских площадях.
Галилео Галилей позже усовершенствовал маятник Гербарта, который впоследствии использовался в часах. В этих часах использовались законы колебаний.
Карманные и наручные часы
В 17 веке часы были усовершенствованы до такой степени, что могли помещаться в карманные часы.
Механические карманные и наручные часы работают так же, как и маятниковые. Единственное отличие заключается в том, что движение осуществляется не маятником, а маховиком — балансиром. В часах есть туго скрученная металлическая катушка, которая заставляет грузик раскачиваться из стороны в сторону, приводя в движение другие части часов.
Латинское слово clocca, от которого произошло английское слово clock, первоначально означало «колокол», поскольку время показывалось не стрелками, а ударом колокола в определенное время суток.
В целом, все механические часы имеют схожую конструкцию. У него есть источник энергии, в данном случае заводная пружина, спусковой механизм, маятник или маятниковый баланс, заводной механизм или механизм ручного завода, зубчатая передача и циферблат.
При заводке механизма пружина внутри часов закручивается туже, но со временем она расслабляется. По этой причине такие часы необходимо заводить.
Часы, которые используются для отсчета коротких промежутков времени (например, во время занятий спортом). Вы можете в любой момент запустить и остановить таймер, а также быстро сбросить его. В отличие от обычных часов, секундомеры показывают не текущее время, а только промежутки времени от одного момента до другого.
Как работают часы
Выберите свой город из списка
Лучший выбор часов
Выбирая наручные часы, можно узнать несколько интересных вещей. Например, что есть вращающийся безель или сапфировое стекло (действительно ли оно сапфировое?), и эти термины имеют важное значение, которое напрямую влияет на цену. Именно поэтому лучше всего знать их заранее — чтобы потом ориентироваться в часовом ассортименте как мастер.
Это механизм для отображения точного времени, имеющий форму браслета и предназначенный для ношения на запястье. Наручные часы могут быть с кварцевым управлением, механическими или электронными. Другой способ разделения — по мужчинам и женщинам. Сюда входят спортивные часы, часы для дайвинга, военные часы и другие. Сегодня это не просто «приспособления для ходьбы», а многофункциональные устройства со сложной конструкцией, которые помогают выполнять целый ряд задач, вплоть до выживания в экстремальных условиях.
Здесь скрыт настоящий механизм, от прочности которого зависит долговечность аксессуара. Пластиковые часы считаются самыми ненадежными, но только если это очень дешевые часы неизвестной фирмы. Авторитетные бренды также производят Пластиковые наручные часы Авторитетные бренды также выпускают наручные часы, но это высокопрочный материал, который может выдерживать большие внешние нагрузки, не создавая чрезмерной нагрузки на руку.
Вторыми по долговечности являются корпуса из алюминиевого сплава и латуни. Наилучшее соотношение цены и качества предлагает сталь, а также титан. В категории «люкс» используются драгоценные металлы (особенно золото) и самые современные сплавы.
Если он есть, то не заметить его невозможно — это кольцо вокруг циферблата, на котором выгравирована цифровая шкала. Он не только корректирует стекло, но и помогает в различных расчетах — количество затраченных секунд, средняя скорость на отрезках и т.д. Рамы доступны в различных вариантах: с Спидометр Они бывают всех форм и размеров: Спидометр, счетчик пульса, секундомер, метровая палка. Дужки являются не только функциональным элементом, но и областью для визуальных экспериментов — сегодня дужки выпускаются не только различных форм, но и с подсветкой и т.д.
Это выступающие части рамы, к которым крепится ремень. Форма ушек ремешка может быть разной — классические часы обычно имеют прямые ушки ремешка, а спортивные часы могут иметь изогнутые или скошенные ушки ремешка. Иногда ушки закрыты, потому что ремешок крепится к горизонтальным перекладинам в верхней и нижней части циферблата.
Колесо на боковой стороне корпуса, которое заводит все механические часы и устанавливает основные параметры на циферблате. Он соединен валом с внутренним барабаном, где пружина заводится при повороте заводной головки. Но даже если он изначально защищен от поломки, не стоит рисковать, наматывая его до конца. Чтобы избежать ослабления штока, рекомендуется также заводить часы только тогда, когда вы берете их с руки, а в идеале — привыкать к ним перед сном.
