Для чего нужен точный эталон времени кратко 8 класс
Обновлено: 03.07.2024
Эталон времени это измерительный прибор, служащий для воспроизведения, хранения и передачи единиц времени, утвержденных в качестве исходного. Международным эталоном времени принято считать секунду. В отличие от эталонов массы, длины и иных эталонов, эталон времени невозможно "осязать" и контролировать без приборов, поэтому эталоны времени - это обычно сверхсложные приборы.
Справка. Секунда (обозначение: s, с) — единица измерения времени, одна из основных единиц СИ и СГС. Одна секунда — это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями.
Различные явления, в том числе исторические, происходящие в природе и мире людей, можно условно разделить на три группы:
1. Стационарные — явления, которые не зависят от времени.
2. Нестационарные — явления, для которых зависимость от времени принципиально важна. Данные явления, в свою очередь, могут быть периодическими, если наблюдается чёткая повторяемость событий (процессов), квазипериодическими, если они не являются в строгом смысле периодическими, например период и амплитуда колебаний не являются постоянными величинами, а также хаотическими, т.е. апериодическими явлениями.
3. Квазистационарные — явления, которые, строго говоря, нестационарны, однако при их рассмотрении временем можно пренебречь, поскольку изменений в интересующем исследователя временном отрезке практически не происходит.
Некоторые периодические процессы служат для измерения времени. В частности, настоящие процессы используются для создания часов - приборов измеряющих время. Известны солнечные, механические, электронные, атомные и прочие часы, работающие на различных физических принципах.
С небесными явлениями связаны три единицы времени, это год, месяц и сутки. Уже древние люди знали, что от восхода до восхода Солнца либо между двумя моментами стояния Солнца в зените проходит примерно одинаковое время, и называли его сутками. Еще несколько тысяч лет назад было замечено, что Луна не каждую ночь выглядит одинаково и что она время от времени вовсе исчезает с неба. Между двумя полнолуниями проходит около 30 дней, отсюда появилось еще одна важная, связанная с природными явлениями, единица времени – месяц.
Для древних египтян самой важной датой был ежегодный разлив Нила. Это событие определяло порядок течения их жизни и составляло основу существования. Разливы, время посева и сбора урожая зависело от Солнца, в связи с этим египтяне создали солнечный календарь, связанный с единицей времени, называемой год. Этот календарь оказался точнее лунного, разработанного мусульманами. Таким образом, время у нас связано с периодами вращения Земли вокруг своей оси и Солнца, явлениями, которые являются циклическими.
Еще в начале XX века считалось, что вращение Земли является самым точным периодическим процессом, и поэтому это явление было положено в основу измерения времени. Потом ученые открыли более точные периодические процессы, например колебания кристалла кварца и электромагнитное излучение атомов цезия.
Время, определяемое с помощью перечисленных эталонов, позволяет производить измерения в истории, в частности наносить события на временную ось, а это открывает возможность производить относительный анализ событий, произошедших одновременно или нет, но в разных странах и на разных континентах. Эти исследования позволяют находить причинно следственные связи в истории, экономике, социологии. Время измеряет продолжительность правления диктаторов и монархических династий, а также является исходной информацией для оценки скорости изменения внешней среды. В рамках вероятностной и квантовой историй существует проблема привязки временных координат и взаимного расположения событий в данной системе. Но проблема решается в зависимости от цели исследования, поставленной Заказчиком, который может пожелать либо минимизировать, либо максимизировать риски для целевой аудитории, т.е. множества потребителей продукта исторического исследования.
Интересно
Время – абстрактное понятие, с которым каждый человек имеет дело ежедневно. Но задумывался ли кто-нибудь о том, откуда берется время? Кто и как именно определяет, который сейчас час? Существует некий эталон времени, на который ориентируются во всем мире.
Что такое эталон времени?
Эталон времени – это научная единица измерения времени, которая воспроизводится первичным эталоном с максимально возможной точностью. Эталонная единица времени – секунда. Секунда и герц являются эталоном единицы времени и частоты.
Ученым пришлось преодолеть несколько сложностей, чтобы выделить наиболее точную постоянную единицу измерения. Первоначально время измеряли на основании вращения планеты вокруг оси. Однако выяснилось, что приливы, отливы могут влиять на продолжительность солнечных суток.
На следующем этапе для измерения начали использовать тропический год (от одного равноденствия до другого). Точность результатов повысилась – секунда соответствовала 1/31556925,9447 тропического года. Руководствуясь данными исследованиями, ученые изобрели маятниковые и кварцевые часы.
В дальнейшем возникла необходимость в новых способах измерения, поскольку кварцевые часы оказались точнее природного эталона. Так появился квантовый генератор, молекулярный хронометр, а для вычисления эталонной единицы в 1967 начали использовать атомный метод.
Атомные часы FOCS 1 (Швейцария)
Благодаря нему удалось максимально снизить погрешность вычисления эталонной секунды. С появлением данного метода секунда начала соответствовать 9 192 631 770 колебаний электромагнитного излучения, которое возникает в процессе перехода между 2-я уровнями сверхтонкой структуры атома цезия-133.
Интересный факт: в разных странах созданы национальные центры, занимающиеся исследованием стандартов измерений. В России это Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений.
Атомные часы
Эталонные атомные часы определяют время при помощи колебаний, связанных с процессами на молекулярном и атомном уровнях. Суть их работы в том, что атомы при определенных условиях испускают электромагнитные волны одинаковой частоты. Атом цезия-133 избран в качестве общепринятого стандарта.
Устройству отводится серьезная роль в навигации, поскольку без него невозможно было бы установить местоположение транспортных средств, ракет, а также использовать спутниковую связь. Они состоят из дискриминатора, генератора и комплекса электроники.
Для их создания подходят лишь определенные атомы – те, что не зависят от внешних воздействий, таких как поля различного происхождения (например, магнитное). Подходящими являются атомы цезия, кальция, рубидия и др. Первичным стандартом является переход атома цезия. Остальные считаются вторичными и сравниваются с цезием – эталонным.
Точность эталонных часов
Для эталонных часов разработали шкалу времени – AT. Однако и этому прибору свойственна некоторая погрешность. Поэтому используется Международное атомное время – TAI. Оно определяется при помощи сравнения показаний атомных часов, которые установлены в различных метрологических учреждениях по всему миру.
В общей сложности существует около 400 таких часов. Как раз при помощи сравнения их показателей и происходит проверка точности эталонных часов. В городе Севр (Франция) располагается Международное бюро мер и весов (МБМВ).
Его основали в 1875 в качестве учреждения, где хранятся эталоны единиц измерения, проводятся метрологические работы, исследования, а также обеспечивается существование единой системы измерений. Регулярно сравнивая показатели атомных часов с эталонными, специалисты бюро анализируют данные и вносят при необходимости коррективы в показания.
Миниатюрные атомные часы, представленные американской компанией Symmetricon в 2011
Также существует такое понятие, как всемирное координированное время – UTC. Именно по этому стандарту регулируют часы во всем мире. Он основывается на системе измерения TAI, но UTC считается более удобным в повседневной жизни. Периодически время UTC корректируется 1-2 раза в год (30 июня либо 31 декабря) путем прибавления одной секунды.
Интересный факт: координирование времени UTC происходит в соответствии со всемирным временем (UT), которое напрямую связано с вращением Земли вокруг своей оси. Так как наша планета постепенно начинает вращаться медленнее (из-за глобального потепления), то в будущем придется чаще вносить поправки в UTC.
Эталоном времени является Международное атомное время TAI. Эталонные часы хранятся в специальном Международном бюро мер и весов, которое расположено во Франции. Регулярно их показания сравнивают с несколькими сотнями других атомных часов на различных метрологических станциях. На основе полученных данных при необходимости вносятся поправки.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вот, например, эталоном длины является лазерный метровый луч. Если не ошибаюсь ведь есть палата мер и весов в Париже или Брюсселе.
ЭТАЛОН ВРЕМЕНИ - измерительный прибор, служащий для воспроизведения, хранения и передачи едениц времени, утвержденных в качестве исходного. Международным эталоном времени принято считать секунду. В отличии от эталонов массы, длины и иых эталонов, эталон времени невозможно "осязать" и контролировать без приборов, поэтому эталоны времени - это обычно сверхсложные приборы.
В России главный эталон времени находится во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) под Москвой, это сложный комплекс, в который входят дающие строго определенную частоту генераторы, водородные хранители частоты, хранители шкал времени, приборы для измерения временных интервалов и другая аппаратура. Некоторые составляющие эталона уникальны, например радиооптический частотный мост, служащий для измерения частот излучения лазера. Кроме России такие мосты есть только в США, Канаде, Франции и Великобритании. Российский госэталон времени входит в группу лучших мировых эталонов, его относительная погрешность не превышает 5*10**-14, т. е. 0,000000000000005 сек, что позволяет накопить погрешность не более 1 секунды за полмиллиона лет ["НиЖ" 1976, N 11; 1999, N 1, с. 119].
Все остальные часы в стране и многих сопредельных странах контролируются этим эталоном благодаря использованию радиосигналов точного времени.
Эталон времени — это сложный комплекс, в который входят цезиевые реперы (генераторы, дающие строго определенную частоту) и водородные хранители частоты, хранители шкал времени, приборы для измерения временных интервалов и другая аппаратура. Некоторые составляющие эталона уникальны, например радиооптический частотный мост, который служит для измерения частот излучения лазеров. В мире кроме России такой мост есть только в Канаде, во Франции, в США и Великобритании. Российский государственный эталон времени входит в группу лучших мировых эталонов, его относительная погрешность не превышает 5·10-14, то есть 0,00000000000005 секунды. За полмиллиона лет эталон даст погрешность в одну секунду.
Строго говоря, на данное время время не привязано к какому-либо эталону, есть лишь определённые установки, позволяющие измерять его особо точно, также как и ни одни высокоточные атомные часы не могут работать не то что миллионы лет, а даже 2-3 дня, они включаются на очень короткое время для регистрации краткосрочных процессов.
Остальные ответы в теме, кстати, являются копипастой и не точны.
Здесь уже ответили про "цезиевые часы".
Я хотел только обратить внимание на эталон длины. Я почему-то думал что 1 метр это расстояние пройденное светом в вакууме за. 1/299792458 секунды.
И кстати! в мире остался только один артефакт - это эталонный килограм. Вот он то и хранится во всемирной палате. Хотя и от него, наверное, скоро откажутся.
Время – довольно абстрактное понятие. Несмотря на то, мы каждый день имеем дело со временем, мало кто задумывался, откуда оно берётся, кто является ответственным за его точность и как оно определяется. Ответим на вопрос, как проверяют точность времени во всём мире, и какие существуют стандарты.
Что такое эталон времени
Стандартом времени называют принятую наукой неизменную временную единицу, максимально точно воспроизводимую первичным эталоном. В процессе поиска неизменной единицы измерения учёные столкнулись со многими сложностями. Изначально время измерялось исключительно по вращению земного шара вокруг оси. В дальнейшем было доказано, что продолжительность солнечных суток зависит от приливов и отливов, поэтому учёные продолжили свои поиски.
На новом этапе измерения проводились с использованием тропического года, в результате чего удалось добиться более точных результатов. Таким образом, одна секунда приравнивалась 1/31556925,9447 тропического года. На основе этих исследований учёные представили миру две разработки - маятниковые часы (в них используется маятник, который измеряет время периодом колебаний) и кварцевые (в них в качестве колебательной системы применяется кристалл кварца).
Но, несмотря на разработки, из-за того что кварцевые часы были точнее природного эталона, потребность в изобретении новых способов измерения не отпала. Далее учёные работали над разработкой квантового генератора и молекулярного хронометра. В 1967 году для вычисления эталонной единицы стал использоваться атомный метод. Он поспособствовал снижению погрешностей при вычислении эталона секунды, которая стала равняться 9 192 631 779 электромагнитных колебаний, возникающих при переходе между двумя уровнями тонкой структуры единственного стабильного изотопа химического элемента цезия с массовым числом 133 и атомным номером 55.
Что такое сервер точного времени
Такой сервер способствует синхронизации локальных машин с эталонным временем с помощью специальных протоколов. За счёт этого обеспечивается максимальная точность всех выполняемых операций. Точность времени зависит от скорости доступа машины к серверу. Серверы точного времени используют в крупных лабораториях, на различных предприятиях, в производственной сфере. Во всех странах мира существуют глобальные серверы, использующиеся для синхронизации локальных машин.
Читайте также: