W miarę zbliżania się czasu letniego zobaczysz wiele przypomnień, aby przesunąć zegary o godzinę do przodu tuż przed pójściem spać w sobotę wieczorem. To sprawiło, że zaczęliśmy myśleć o ustawionych zegarach. Dostępne zegary za jedyne 10 USD lub 15 USD, te zegary radiowe są coraz bardziej popularne, ponieważ dostosowują się automatycznie do przesunięć czasowych i będą działać praktycznie w dowolnym miejscu w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych. Możesz już mieć jednego z nich. Ale możesz nie wiedzieć, jak one działają.
powiązana zawartość
- Czy dźwięk może wyjaśnić 350-letnią tajemnicę zegara?
Niski poziom technologiczny tego zegara kryje skomplikowany system umożliwiający precyzyjne dostosowanie go do tego, co National Institute of Standards and Technology uznaje za oficjalny czas: zegar skalibrowany przez ruch skupiska atomów cezu w Boulder w Kolorado. Jest to oficjalny zegar atomowy, który mieści się w Laboratorium Pomiarów Fizycznych NIST i zachowuje czas dla całego kraju.
Wyrafinowany aparat - znany jako NIST-F1 - jest najnowszym z linii zaawansowanych technologicznie zegarów atomowych i został oficjalnie przyjęty jako amerykański standard czasowy w 1999 r. Dokładność NIST-F1 stale się poprawia, a od 2010 r. Naukowcy obliczył, że jego niepewność została zredukowana do tego stopnia, że ani nie zyska ani nie straci sekundy w ciągu 100 milionów lat.
Taki stopień dokładności osiąga się dzięki złożonej konfiguracji technologicznej. W 1967 r. Międzynarodowe Biuro Miar i Wag oficjalnie zdefiniowało jedną sekundę jako czas, w którym pojedynczy atom cezu przechodzi między poziomami energii określoną liczbę razy - to znaczy częstotliwość rezonansu naturalnego cezu. NIST-F1 jest znany jako zegar atomowy z fontanną cezową, ponieważ wykorzystuje podobny do fontanny układ laserów do manipulowania atomami cezu i wykrywania tej częstotliwości tak dokładnie, jak to możliwe.
Wewnątrz urządzenia sześć silnych laserów jest skierowanych na gaz zawierający atomy cezu, spowalniając ich ruch i schładzając je do temperatur zaledwie milionowych stopni powyżej zera absolutnego. Następnie para pionowych laserów popycha zbitą kulę atomów cezu o około metr w górę w komorze wypełnionej promieniowaniem mikrofalowym. Gdy dryfuje z powrotem w dół, kolejny laser jest skierowany na atomy i wykrywa, ile z nich zostało zmienionych przez mikrofale. Naukowcy kalibrują częstotliwość mikrofal, aby zmaksymalizować liczbę atomów.
NIST wykorzystuje tę miarę częstotliwości rezonansowej cezu jako oficjalną sekundę dla amerykańskiego standardu czasu pierwotnego. Ale jak trafia do twojego zegara sterowanego radiowo? Oficjalny standard czasu jest wysyłany do WWVB, krótkofalowej stacji radiowej NIST w Fort Collins w Kolorado. Raz na minutę WWVB używa pięciu anten do nadawania kodu cyfrowego wskazującego oficjalny czas - w tym rok, datę, godzinę, minutę i informację, czy obowiązuje czas letni - w całym kraju.
Większość zegarów sterowanych radiowo jest zaprogramowana na odbieranie tego sygnału raz dziennie za pomocą wbudowanych odbiorników i odpowiednią kalibrację czasu. Eksperci twierdzą, że zegar sterowany radiowo będzie działał najlepiej, gdy zostanie umieszczony w pobliżu okna wychodzącego na źródło transmisji, Fort Collins. Wiele innych krajów ma własne oficjalne transmisje czasowe, oparte na innych zegarach atomowych.
Zegar, który pozostaje dokładny przez 100 milionów lat, jest całkiem niezły, prawda? Nie dla NIST. W 2010 r. Ogłosili postępy w opracowaniu nowego „zegara logiki kwantowej”, który utrzymuje czas w oparciu o pojedynczy atom aluminium. Naukowcy podają, że nowy zegar nie zyskuje ani nie traci sekundy w ciągu 3, 7 miliarda lat, nadając mu tytuł najbardziej precyzyjnego zegara na świecie.
Więc w tym roku, jeśli Twój zegar automatycznie skacze o godzinę w drugą niedzielę o 2 nad ranem, pamiętaj, że powodem jest skomplikowana konfiguracja laserów i atomów oddalonych o tysiące mil. Na pewno daleka droga od oglądania zegarów słonecznych i krętych zegarków.
