Zeit ist ein abstraktes Konzept, mit dem sich jeder Mensch täglich befasst. Aber hat jemand darüber nachgedacht, woher die Zeit kommt? Wer bestimmt genau, wie spät es ist? Es gibt einen bestimmten Zeitstandard, der sich an der ganzen Welt orientiert.
Was ist eine Zeitreferenz?
Der Zeitstandard ist eine wissenschaftliche Zeiteinheit, die vom Primärstandard mit größtmöglicher Genauigkeit reproduziert wird. Die Bezugszeiteinheit ist eine Sekunde. Sekunde und Hertz sind die Standardeinheiten für Zeit und Frequenz.
Die Wissenschaftler mussten mehrere Schwierigkeiten überwinden, um die genaueste konstante Maßeinheit zu ermitteln. Anfänglich wurde die Zeit basierend auf der Drehung des Planeten um die Achse gemessen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Gezeiten die Dauer eines sonnigen Tages beeinflussen können.
In der nächsten Phase wurde ein tropisches Jahr (von einem Äquinoktium zum anderen) zur Messung verwendet. Die Genauigkeit der Ergebnisse nahm zu - die zweite entsprach 1/31556925.9447 des tropischen Jahres. Anhand dieser Studien erfanden die Wissenschaftler Pendel- und Quarzuhren.
In Zukunft bestand Bedarf an neuen Messmethoden, da Quarzuhren genauer waren als der natürliche Standard. Es gab also einen Quantengenerator, einen molekularen Chronometer, und 1967 verwendeten sie die Atommethode, um die Referenzeinheit zu berechnen.
Dank ihm konnte der Fehler bei der Berechnung der Referenzsekunde minimiert werden.Mit dem Aufkommen dieser Methode begann die zweite 9 192 631 770 Schwingungen elektromagnetischer Strahlung zu entsprechen, die während des Übergangs zwischen den beiden Ebenen der Hyperfeinstruktur des Cäsium-133-Atoms auftreten.
Interessante Tatsache: In verschiedenen Ländern wurden nationale Zentren eingerichtet, um Messstandards zu untersuchen. In Russland ist dies das Allrussische Forschungsinstitut für physikalische, technische und radiotechnische Messungen.
Atomuhr
Eine Referenz-Atomuhr bestimmt die Zeit anhand von Schwingungen, die mit Prozessen auf molekularer und atomarer Ebene verbunden sind. Das Wesentliche ihrer Arbeit ist, dass Atome unter bestimmten Bedingungen elektromagnetische Wellen derselben Frequenz aussenden. Das Cäsium-133-Atom wird als allgemein anerkannter Standard ausgewählt.
Das Gerät spielt eine wichtige Rolle bei der Navigation, da es ohne es unmöglich wäre, den Standort von Fahrzeugen, Raketen und auch die Satellitenkommunikation zu bestimmen. Sie bestehen aus einem Diskriminator, einem Generator und einem Elektronikkomplex.
Für ihre Entstehung sind nur bestimmte Atome geeignet - solche, die unabhängig von äußeren Einflüssen sind, wie z. B. Felder unterschiedlicher Herkunft (z. B. magnetisch). Geeignete Atome sind Cäsium, Calcium, Rubidium usw. Der primäre Standard ist der Übergang des Cäsiumatoms. Der Rest gilt als sekundär und wird mit Cäsium verglichen - der Referenz.
Genauigkeit der Referenzuhr
Für die Referenzuhr haben wir eine Zeitskala entwickelt - AT. Dieses Gerät weist jedoch auch einen bestimmten Fehler auf. Daher wird International Atomic Time - TAI verwendet.Es wird durch Vergleich der Messwerte von Atomuhren ermittelt, die in verschiedenen messtechnischen Einrichtungen auf der ganzen Welt installiert sind.
Insgesamt gibt es rund 400 solcher Uhren. Durch einfaches Vergleichen ihrer Indikatoren wird die Genauigkeit der Referenzuhr überprüft. In der Stadt Sevres (Frankreich) befindet sich das Internationale Büro für Gewichte und Maße (BIPM).
Es wurde 1875 als Institution gegründet, in der Standards für Maßeinheiten gespeichert, messtechnische Arbeiten durchgeführt, Forschungsarbeiten durchgeführt und die Existenz eines einheitlichen Messsystems sichergestellt werden. Durch regelmäßigen Vergleich der Leistung von Atomuhren mit den Referenzuhren analysieren die Bürospezialisten die Daten und nehmen gegebenenfalls Korrekturen an den Messwerten vor.
Es gibt auch eine koordinierte Weltzeit - UTC. Nach diesem Standard sind Uhren weltweit reguliert. Es basiert auf dem TAI-Messsystem, aber UTC wird im Alltag als bequemer angesehen. In regelmäßigen Abständen wird die UTC-Zeit 1-2 Mal pro Jahr (30. Juni oder 31. Dezember) durch Hinzufügen einer Sekunde angepasst.
Interessante Tatsache: Die Koordination der UTC-Zeit erfolgt gemäß der Weltzeit (UT), die in direktem Zusammenhang mit der Rotation der Erde um ihre Achse steht. Da sich unser Planet allmählich langsamer dreht (aufgrund der globalen Erwärmung), wird es in Zukunft notwendig sein, UTC häufiger zu ändern.
Der Zeitmaßstab ist TAI. Die Referenzuhr wird in einem speziellen internationalen Büro für Gewichte und Maße in Frankreich aufbewahrt.Ihre Messwerte werden regelmäßig mit mehreren hundert anderen Atomuhren an verschiedenen Messstationen verglichen. Basierend auf den empfangenen Daten werden gegebenenfalls Korrekturen vorgenommen.
