Почему в качестве единицы времени используется атомная секунда?

0 2019-09-26 02:18:29

Ответов: 2

Потому что у всех прочих секунд намного выше неопределённость.

Когда-то самое точное время определяли по солнцу или, позднее, по звёздам (впрочем, по звёздам время определяли и в Древнем Египте, но не секунду, а год).

Долгое время других инструментов определения и отмеривания времени, кроме солнечных или водяных часов, не было, причём референсным источником, "эталоном", были именно солнечные. Ведь ход водяных часов мог меняться едва ли не произвольным образом, тогда как солнце - вот оно. Повлиять на ход солнечных часов мог разве что Иисус Навин, да и то достоверных подтверждений его эксперимента на этот счёт не осталось, а воспроизвести - никому не удалось... Поэтому все остальные часы - а в старину единственными часами общего пользования были башенные - калибровались по солнечным.

С появлением доступных и недорогих индивидуальных часов - карманных, а затем и наручных, - а равно и с развитием науки, когда потребность в точных измерениях физических величин встала во весь рост, причём измерениях быстрых, а не длиной в сутки или тем более в год (наиболее точным промежутком времени, измеряемым по солнцу или по звёздам, был именно год, а не сутки), встала и необходимость эталонных часов. Да, морской хронометр, изобретённый в конце 18 века, был удивительно точным инструментом, особенно когда он не мотался по морям, по волнам, а стоял в лабораторных условиях. И точности этого хронометра более-менее хватало.

Но затем открыли пьезоэффект, и оказалось, что куда более точный хронометр можно сделать на правильно обработанной пластинке кварца. Тут-то и выяснилось, что солнечная секунда вовсе не является безусловно стабильной. Что вращение Земли со временем замедляется, поэтому брать за эталон солнечные или звёздные сутки несерьёзно. Ято это за эталон, который меняется со временем...

Только и пьезоэффект не самый точный задатчик времени. Во-первых, кристаллы стареют и точность хода пьезокристаллических часов со временем ухудшается. Во-вторых, и "в-главных", от эталона требуется не только точность, но и воспроизводимость. Возможность создавать вторичные эталоны (для национальных палат мер и весов, например, или даже лабораторные эталоны), по точности не уступающие первичному.

Вот поэтому и возникла отчётливая тенденция перехода на природные эталоны, которые вообще ни от чего не зависят и которые воспроизводимы. Для секунды в качестве такого эталона была принята "атомная секунда", выраженная через определённое число колебаний, излучаемых возбуждёнными атомами цезия-133. Время, задаваемое природными эталонами, не зависит ни от температуры, ни от широты местности, где проводятся измерения, ни от чего-то ещё, а зависит только от фундаментальных свойств атомов. Которые одни и те же везде и всегда.

Видимо, вопрос об эталоне.

Вся штука в том, что секунда - это основная, другими словами - базовая единица. Через нее определяют очень много других величин, которыми пользуются в науке и технике.

Измерить какую-то величину - это значит сравнить измеряемую величину с образцом, эталоном. Точность измерений порой должна быть очень большой. Таким образом, люди должны иметь эталон, который не зависит от различных факторов и, в идеале, хорошо воспроизводится на практике.

Считается, что атомы (как и другие стабильные частицы) не меняет свои свойства никогда. Поэтому договорились в качестве эталона секунды выбрать излучение атома цезия-133.