Чему равна 1 микросекунда? - ответы на вопросы

Места хранения эталона времени

1. Международные атомные часы

В настоящее время основным международным эталоном времени являются атомные часы, использующие колебания атомных ядер для измерения времени. Эти часы хранятся в специальной лаборатории и регулярно подвергаются проверке и корректировке.

2. Национальные временные службы

Каждая страна имеет свою национальную временную службу, ответственную за хранение и обслуживание национального эталона времени. В России, например, такой службой является ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физических и технических измерений».

3. Временные лаборатории

Кроме этого, существуют и другие временные лаборатории, которые хранят эталоны времени и обеспечивают их точность. Эти лаборатории могут быть как национальными, так и частными организациями.

Важно отметить, что хранение эталона времени требует соблюдения строгих условий, включая постоянную стабилизацию температуры, защиту от электромагнитных полей и других внешних воздействий, а также регулярную проверку и калибровку

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.

Чьи часы лучше?

Вообще есть две важные метрики: стабильность (precision, stability) и точность (accuracy):

Credit: J. R. Vig Quartz crystal resonators and oscillators

Точность говорит о том, насколько близко наше измерение лежит к правильному значению. Если согласно СИ частота часового перехода в цезии равна 9 192 631 770 Гц, то мы хотим, чтобы генератор наших цезиевых часов работал в точности на этой частоте. Единственный способ измерить точность часов – это сравнить их с другими часами: другого стандарта частоты в природе просто не существует.

Стабильность показывает, насколько хорошо измерения повторяются. Общепринятая метрика стабильности – Аллановская дисперсия (Allan deviation, ADEV). При желании можно впечатлиться математикой на википедии, но вообще идея очень простая: любое измерение содержит в себе шум. Если мы проведем несколько измерений и усредним результаты, то шум может уменьшиться. В этом и есть суть ADEV: её график показывает, насколько погрешность измерения (ось Y) изменяется при усреднении по все большему и большему количеству измерений (ось X):

ADEV каких-то часов. Обе оси в логарифмическом масштабе, но к нему за последние годы все привыкли.

Важных участков на этом графике три:

Синий: чем больше мы усредняем, тем сильнее падает шум. Если проводить измерение не секунду, а полминуты, то погрешность упадет аж в десять раз!
Зеленый: плато. В течение 100-200 секунд показания часов начинают заметно уходить из-за их несовершенства. Усреднение больше не помогает: оно сглаживает шум, но начинает усреднять разные результаты. Это предел работы часов: он задает минимально достижимую погрешность (на нашем графике это 5х10-11) и максимальное время, в течение которого часы сохраняют стабильность (250 секунд).
Красный. За 300 секунд часы гарантированно успевают уйти. Усреднять что-либо на таких промежутках времени бессмысленно.

По графикам ADEV невероятно удобно сравнивать разные часы:

На временах около секунды самыми неточными оказываются коммерческие цезиевые/рубидиевые стандарты, потом идут термостабилизированные кварцевые часы, цезиевые фонтаны и, наконец, водородные мазеры. Если вам не нужно отмерять больше нескольких секунд, берите хороший кварц: будет и дешевле, и точнее.
Стабильность кварцев не превышает нескольких минут, водородных мазеров – нескольких часов, а вот цезиевые стандарты сохраняют её в течение дней.
Время можно одинаково точно измерить разными часами. Но, скажем, фонтаны достигают погрешности 10-13 за несколько секунд, а пучковые цезиевые стандарты — за несколько часов.
Отдельной строкой идут навигационные спутники (GNSS), часы на которых постоянно подводятся с наземных стандартов. На коротких промежутках времени они проигрывают даже кварцу, зато дают впечатляющую стабильность после усреднения в течение суток. Хитрый бюджетный финт ушами — комбинация хорошего кварца и спутникового приемника (GNSS-disciplined oscillator): кварц держит время на коротких промежутках времени, спутник — на длинных.

Вопрос из зала: для фонтанов Δf около одного Герца, а f около 9 гигагерц. Разве относительная погрешность не будет равна Δf/f ≈ 10-10?

Ответ: Δf — это ширина наблюдаемого резонанса. Нас же интересует не она, а положение его максимума. Так как резонанс красивый и симметричный, его положение можно измерить на несколько порядков точнее. На самом деле всю кривую не прописывают, достаточно двух точек по две стороны резонанса:

Вот это мой любимый момент: в обеих точках атом остается на экваторе сферы Блоха и вероятность измерить его на северном полюсе составляет ровно 50%. То есть в этих точках часы превращаются в… подбрасывание монетки! Если генератор попал точно в резонанс, то обе монетки будет симметричными, орлов и решек будет выпадать поровну. Если же резонанс сдвинулся, то на одной из монеток будет выпадать больше орлов, на другой — решек. Восхитительно, не правда ли?

Еще вопрос: нет, я понимаю, что кварцевые часы уходят. Но атомные? Абсолютное время, вот это все, разве нет?

Ответ: нет в мире совершенства: все резонансы подвержены — хоть и в малой степени — куче разных факторов, от остаточного влияния окружающих полей до столкновений между атомами. Частота водородных мазеров вообще зависит от геометрии резонатора. Хотя на самом деле все еще интереснее, ведь в любом измерении есть…

Воспроизведение — единица — время

Воспроизведение единиц времени обеспечивается со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 1 10 — 14 за три месяца.

Воспроизведение единицы времени — секунды, и частоты — сек 1, осуществляют эталонным методом с помощью эталонных групп кварцевых часов, отрегулированных по среднему солнечному или звездному времени. В последние годы созданы новые молекулярные и атомные эталоны частоты и времени, основанные на способности молекул и атомов излучать и поглощать энергию во время перехода между двумя энергетич.

Таким образом, воспроизведение единиц времени, частоты и длины осуществляется единым техническим комплексом — государственным первичным эталоном единиц времени, частоты и длины.

В целях дальнейшего повышения точности воспроизведения единицы времени и частоты XII Генеральная конференция по мерам и весам и Международный комитет мер и весов в 1965 г. приняли для временного применения определение секунды, основанное на атомном эталоне частоты.

Расширить с помощью РОЧМ диапазон воспроизведения единиц времени и частоты до видимой части спектра электромагнитных волн не удается. Между тем именно оптический диапазон наиболее удобен для перехода интерферометрическим методом от длин волн электромагнитного излучения к концевым и штриховым мерам длины. Поэтому по Не — Ne / CH4 — лазеру, входящему в состав государственного первичного эталона времени и частоты и шкалы времени Советского Союза аттестуется гелий-неоновый лазер, стабилизированный по линии насыщенного поглощения иода-127. На специальной установке, основу которой составляет вакуумированный модуляционный интерферометр Фабри-Перо, сравнивается количество длин волн излучения лазера Не-Ne / CH4 и Не-Ne / I2, укладывающихся на одном и том же элементе длины. По их отношению с эталонной точностью определяется длина волны излучения Не-Ne / I2-лазера.

Расширить с помощью РОЧМ диапазон воспроизведения единиц времени и частоты до видимой части спектра электромагнитных волн не удается. Между тем именно оптический диапазон наиболее удобен для перехода интерферометрическим методом от длин волн электромагнитного излучения к концевым и штриховым мерам длины. Поэтому по Не — Ne / CH4 — лазеру, входящему в состав государственного первичного эталона времени и частоты и шкалы времени Советского Союза аттестуется гелий-неоновый лазер, стабилизированный по линии насыщенного поглощения иода-127. На специальной установке, основу которой составляет вакуумированный модуляционный интерферометр Фабри-Перо сравнивается количество длин волн излучения лазера Не-Ne / CH4 и He-Ne / I2, укладывающихся на одном и том же элементе длины. По их отношению с — эталонной точностью определяется длина волны излучения Не-Ne / I2-лазера.

Точность воспроизведения единиц времени и частоты является наивысшей по сравнению с другими единицами электрических величин, а передача их размера на любые расстояния не вызывает в настоящее время каких-либо технических затруднений. Это позволяет проектировать аппаратуру для частотно-временных измерений, обладающую высокой точностью.

Кварцевые эталоны частоты калибруют по естественному эталону — периоду вращения Земли вокруг своей оси. Однако многочисленные астрономические исследования показали, что во вращении Земли имеются неравномерности. Это послужило причиной разработки новых эталонов для воспроизведения единиц времени и частоты, в которых используются спектральные линии некоторых атомов и молекул, лежащие в диапазоне радиочастот. С этими линиями, служащими опорными частотами, называемыми реперами частоты, сличают частоту кварцевого генератора. Возможна и автоматическая система подстройки частоты кварцевого генератора по спектральной линии.

Принятое XVII Генеральной конференцией по мерам и весам в 1983 г. новое определение метра как длины пути, проходимого светом в вакууме за 1 / 299792458 долю секунды, создает предпосылки для реализации единого эталона длины — частоты — времени, что позволит в ближайшем будущем увеличить точность воспроизведения единицы длины приблизительно на два порядка. Новое определение метра предусматривает, что скорости света в вакууме приписано значение с 299792458 м / с точно. Таким образом, воспроизведение единицы длины связывается с воспроизведением единицы времени или частоты.

История создания секунды эталон

Секунда – это единица измерения времени, которая в настоящее время используется во всем мире. Но как и когда была создана эта эталонная единица измерения времени?

История создания секунды эталон начинается в древности, когда люди пытались измерить и учесть прошедшее время. Однако в то время отсчет времени был не столь точным и единообразным, что делало его использование ограниченным.

Первые попытки создать более точную и единообразную систему измерения времени были предприняты в Древнем Египте и Месопотамии. В этих древних цивилизациях использовались солнце и песочные часы для отсчета времени, а также водные часы и светильники.

С развитием науки и технологий стало возможным создать более точные средства для измерения времени. В 16 веке голландский ученый Кристиан Гюйгенс изобрел маятниковые часы, которые стали широко использоваться.

В 17 веке началась работа по созданию единых единиц измерения времени. В 1750 году французский астроном Жан-Леонор Джинделен Джинсы предложил использовать сутки разделенные на 86 400 частей, каждая из которых получила название «секунда». Это предложение было принято и секунда стала основной единицей измерения времени.

В дальнейшем, секунда была уточнена и определена на основе колебаний атомов и молекул. В 1967 году Международным комитетом по величинам и единицам было принято определение секунды как «длительности 9 192 631 770 переходов между двумя уровнями основного состояния атома цезия-133».

Секунда эталон играет важную роль во множестве научных и практических областей, включая физику, астрономию, технику и многое другое. Ее точность и единообразие позволяют людям измерять и сравнивать временные интервалы с высокой степенью точности и надежности.

Сверим часы

Единственный способ узнать, что систематические погрешности были оценены верно — сравнить двое часов. На сегодня это рутинная процедура, и все мировые стандарты регулярно попарно синхронизируются одним из двух способов:

через выделенный спутниковый канал с гарантированной одинаковой задержкой передачи сигнала в обе стороны (это называется TWSTFT и очень дорого);
одновременно сравнивая двое наземных часов с часами на спутнике GPS/Глонасс (гораздо дешевле, но менее точно).

Результаты всех измерений и калибровок выкладываются на сайте Палаты мер и весов. Она же отвечает за расчет Всемирного координированного времени UTC и внесение поправок в показания часов в отдельных странах.

Лаборатории, участвующие в определении UTC. Отсюда..

Вопрос из зала: так все-таки, чьи часы хранят мировое время лучше всех? Американские? Французские? Или все-таки наши?

Ответ: только все вместе и никак иначе. Стандарт времени — это уже давно не сферический конь из Палаты мер и весов. Это рецепт: возьмите атом цезия, проведите с ним такие-то манипуляции, подтвердите такую-то стабильность. Получилось? Добро пожаловать в клуб! Показания всех первичных стандартов усредняются и таким образом вносят свой вклад в UTC. Международное время — это, пожалуй, самое демократичное явление в нашем мире: десятки коллективов, решающих одну и ту же задачу разными способами в разных местах, гарантируют, что результат не будет зависеть ни от локальных неурядиц, ни от конструктивных ошибок.

И тем не менее, мы абсолютно уверены, что время можно хранить лучше и точнее. В мире есть вещи совершеннее цезиевых фонтанов.

День завтрашний: оптические часы

Измерение ширины резонансов достигло своего технологического предела на Δf около одного Герца. Но мы можем поднять добротность, увеличивая частоту f: в атомах есть множество интересных резонансов, например, в видимом оптическом диапазоне. Их частоты превышают 1014 Гц — на пять порядков больше микроволновых переходов! Оптические стандарты частоты обещают небывалое увеличение стабильности:

Но такое улучшение не дается бесплатно: в конструкции часов придется менять примерно все. Давайте пробежимся по самым главным изменениям.

Хард и софт

Раз уж мы на Хабре, то стоит упомянуть про железо и софт, управляющие всем этим. На самом деле все самое интересное делается аналоговой электроникой (часто самодельной, это отдельное искусство), и системе управления остаются совсем прозаичные задачи: сначала выдать нужную последовательность управляющих импульсов, потом измерить процент атомов в нужном состоянии. Первую задачу обычно решает какая-нибудь FPGA с кучей цифровых выходов, которая раздает сигналы на затворы лазеров и аналоговую электронику. Есть промышленные, есть и самодельные:

Управляющие FPGA из университета Оксфорда. Credit: R. Hobson, S. Donnellan

Измерение числа атомов устроено еще проще: их освещают в один из резонансов и измеряют яркость свечения одиночным фотодиодом; чем ярче свечение, тем больше атомов.

То же самое с софтом: здесь нет ни сложных вычислений, ни тяжелых баз данных, ни других серьезных требований. Поэтому пишут кто во что горазд. Наша группа начинала с LabVIEW для взаимодействия с железом и Excel со скриптами для подготовки управляющих последовательностей. Но в последние годы наметился уверенный переход к более-менее стандартным опенсоурсным решениям.

Эталон времени в Европе

ET — это стандартное время, также известное как зимнее время, которое действительно в многих частях Европы с октября по март каждого года.

ЕС, согласно Директиве 2000/84 / ЕС, вводит европейскую летнюю дату изменения времени (EUTD), чтобы гармонизировать сезонную переустановку времени между членами ЕС. Это означает, что летнее время (MT — Middle Time) начинается в последнее воскресенье марта и заканчивается в последнее воскресенье октября. Целью замены времени является максимизация использования света дневного света и придание согласованности времени между различными странами.

Второе применяемое время в Европе — Greenwich Mean Time (GMT), известное также как Universal Coordinated Time (UTC) или Zulu Time (Z). Как интернетовский эталон, GMT+0 используется в качестве точки отсчета для других часовых поясов.

В общем, единый эталон времени в Европе обеспечивает согласованность и удобство в путешествиях и коммуникации. Учет времени в Европе особенно важен в век информационных технологий и глобализации.

Эволюция приборов для измерения точного времени

Первобытные люди для измерения времени довольствовались восходами и закатами, не учитывая изменение продолжительности дня и ночи

Но уже древние египтяне обратили внимание на изменение длины тени от предметов по мере движения солнца днем и изменение видимой карты звездного неба ночью. Догадавшись разделить ночь на 12 равных временных отрезков, каждый из которых знаменовался появлением звезды, египтяне получили первые часы, а заодно и деление суток на 24 равные части. Также египтянам принадлежит авторство солнечных часов

Также египтянам принадлежит авторство солнечных часов.

Солнечные часы

Две тысячи лет назад для измерения точного времени применялись еще песок и вода. Понятно, что такими приборами измерять время можно было с точностью до часа.

Песочные часы

Переломным моментом в истории часов стало изобретение механической конструкции 1400 лет назад. Основной частью такого механизма была катушка с цепочкой и грузом — груз тянул цепочку вниз, вращая катушки и передвигая стрелки.

Механические часы

Измерение времени с точностью до секунды стало возможным только в 1860 году, когда лондонский часовщик сделал механизм, отсчитывающий часы, минуты, секунды.

Как использовать эталон времени для настройки часов и устройств

Для использования эталонного времени вы можете:

1. Подключиться к интернету: многие устройства, такие как смартфоны и компьютеры, получают точное время от специальных серверов, синхронизированных с эталонными источниками времени, такими как Центральная лаборатория часов и стандартов США.

2. Использовать радио-сигналы: некоторые часы и устройства могут получать радиосигналы от специальных передатчиков времени, которые передают точное значение времени.

3. Использовать глобальные навигационные спутники: некоторые часы и устройства получают точное время от глобальных навигационных спутников, таких как GPS, ГЛОНАСС или Бейду.

Когда вы получите точное значение времени от эталонного источника, вы можете использовать его для настройки своих часов и устройств. Обычно это делается путем ввода точного значения времени в настройки устройства или использования специальных программ или приложений для синхронизации часов.

Использование эталонного времени позволяет вам быть уверенными в точности времени на ваших устройствах, что особенно важно в случае, когда точность времени играет решающую роль, например, при проведении научных исследований или в банковской сфере

Важность синхронизации времени в современном мире

Эффективная и надежная синхронизация времени имеет значение для различных областей и отраслей, таких как транспорт, телекоммуникации, банковское дело, производство и наука. От несоблюдения временных рамок могут зависеть жизнь и здоровье людей.

Потеря точности и синхронности времени может иметь серьезные последствия. Например, неправильная синхронизация времени может привести к авариям в воздушном и железнодорожном транспорте, потере денег в финансовой сфере или даже к угрозе национальной безопасности в случае выхода из строя систем контроля и связи.

Именно поэтому существует несколько эталонов времени в мире, которые служат основой для синхронизации времени по всей планете. Отсутствие общей точки отсчета может привести к ошибкам и несогласованности в работе различных систем и сетей.

Одним из наиболее известных эталонов времени является Всемирное координированное время (ВКВ). Это является международным эталоном времени, определяемым на основе атомных часов и использованным для синхронизации времени во всем мире. ВКВ регулярно корректируется для учета вращения Земли и других факторов, обеспечивая максимальную точность и синхронность.

Существуют также национальные эталоны времени, которые разработаны и используются отдельными странами с целью обеспечения синхронизации времени на территории каждой страны и в ее сетях и системах. Популярными являются, например, Атомные часы США (Национальная стандартизация и технология США), Часы Швейцарии (Федеральный институт метрологии) и Кварцевые часы Великобритании (Физическая лаборатория Великобритании).

Каждый из этих эталонов времени служит основой для синхронизации систем и устройств в соответствующих странах и по всему миру. Благодаря синхронизации времени с этими эталонами, достигается точность и одновременность работы различных систем и сетей, что существенно влияет на качество и безопасность жизни и работы в современном мире.

Что такое эталон времени мира?

Основной эталон времени мира называется Гринвичским средним временем (GMT). Он получил свое название от лондонского пригорода Гринвича, где находится Гринвичский меридиан, задающий начало координатного времени. GMT было выбрано в качестве эталона времени мира в 1884 году на международной конференции в Вашингтоне, США.

Однако с течением времени GMT было заменено международной системой времени (UTC), которая является еще более точным и современным эталоном времени мира. UTC основано на атомных часах и поддерживается международным временным секретариатом (International Bureau of Weights and Measures).

Эталон времени мира имеет важное значение для различных отраслей, включая телекоммуникации, авиацию, финансы, науку и технологии. Все международные события, расписания поездов и самолетов, операции на фондовых биржах и другие активности зависят от точности синхронизации времени

Главной задачей эталона времени мира является поддержание единого времени и установление надежных ссылок для всех регионов и стран. Благодаря этому, различные системы времени по всему миру могут быть согласованы, что обеспечивает эффективность и безопасность глобальных коммуникаций и операций.

Эталон времени и его значение

Эталон времени — это точка отсчета, от которой производится измерение времени. Как правило, эталон времени выбирается национальными государственными учреждениями и является мировым стандартом. Это позволяет установить единый хронологический порядок для различных регионов и стран.

Одним из самых известных эталонов времени является Гринвичское среднее время, которое используется как международный эталон времени с 1884 года. Оно основывается на среднем солнечном времени, измеренном в Гринвиче, Лондоне. В настоящее время эталон времени определяется на основе атомных часов.

Значение эталона времени заключается в том, что он позволяет людям измерять время с высокой точностью и согласовывать его в рамках мирового сообщества. Без эталона времени было бы трудно координировать международную торговлю, транспорт и коммуникации.

Кроме Гринвичского среднего времени, существуют и другие национальные эталоны времени, такие как UTC (Координированное всемирное время), USNO (Астрономический обсерватор США) и другие. Каждый эталон имеет свою специфику и используется в соответствии с национальными потребностями.

UTC: это международный эталон времени, который обеспечивает универсальное согласование времени во всем мире.
USNO: это американский эталон времени, который используется во многих важных государственных программах США.

Важно отметить, что каждый эталон времени изменяется с течением времени. Это связано с тем, что вращение Земли не является равномерным

По этой причине национальные учреждения периодически корректируют свои эталоны времени, чтобы соответствовать реальным изменениям.

В целом, эталоны времени являются важным инструментом для координации международной деятельности. Они обеспечивают надежность и точность измерений времени и необходимы для функционирования современного глобализированного мира.

Частота вращения

Частота вращения—физическая величина,
характеристика периодического
процесса, равная числу полных циклов,
совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — υ, f, ω или F. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте,
называется периодом.

Периодический
сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся скоростью изменения
фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических
спектральных составляющих, имеющих свои частоты. Свойства мгновенной частоты и
частоты спектральной составляющей различны, подробнее об этом можно прочитать,
например, в книге Финка «Сигналы, помехи, ошибки».

В
теоретической физике, а также в некоторых прикладных
электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную
величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту
(обозначается ω). Циклическая
частота связана с частотой колебаний соотношением ω=2πf. В математическом смысле циклическая
частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица
циклической частоты — радиан в секунду (рад/с,
rad/s) .

В
механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты
служит угловая скорость.

Частота
дискретных событий (частота импульсов) — физическая величина, равная числу
дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных
событий секунда в минус первой степени (с−1, s−1),
однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц.

Частота
вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за
единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени
(с−1, s−1), оборот в секунду. Часто
используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие
величины, связанные с частотой

Ширина полосы
частот —
f_max− f_min
Частотный интервал — log(f_maxf_min)
Девиация частоты —Δf/2
Период — 1/f
Длина волны — υ/f
Угловая скорость (скорость
вращения) — dφdt; 2πF_BP

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для
измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для
определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные
частотомеры, а также анализаторы спектра.

Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.

Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу.

Эталоны

Государственный
первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 —
находится во ВНИИФТРИ

Эталон единицы времени

Это определение единицы времени было связано с вращением Земли вокруг своей оси. Позже было обнаружено, что вращение этой земли было неравномерным. Тогда основой для определения единицы времени стал период вращения Земли вокруг Солнца — тропический год. Второй размер был определен как 1 31556925.9747 часть тропического года. но Однако, поскольку тропический год также изменяется только на 5 секунд на 1000 лет, тропический год был принят в качестве отправной точки во времени: 12 часов эфемеридного времени * 0 января 1900 года.

Это эквивалентно 12 часам 31 декабря 1899 года. Это второе определение было записано в международной системе единиц 1960 года как наиболее точное в то время. Прошло всего несколько лет, и в 1967 году Генеральная конференция по весу и измерениям XIII приняла второе определение нового размера, основанное на физических явлениях. Излучение Sec-9, соответствующее переходу между двумя ультратонкими уровнями в основном состоянии атомов 192631 Рис. 4 Блок-схема кварцевых часов, стабилизированных атомно-лучевой трубкой Цезий -133.

Вибрации, полученные при возбуждении цезия-133, оказались наиболее надежным хранителем в единицу времени. В решении XI Генеральной Ассамблеи о весе и измерении XI одна из основных единиц физических величин в международной системе определена в тропическом году, но новое определение секунд остается неизменным и не нарушает международную систему единиц. Устройство осталось прежним, но мы нашли способ воспроизвести его более точно и надежно. Это не отменяет и не меняет какой-либо другой, менее точный способ воспроизведения, когда не требуется чрезвычайно высокая точность.

Влияние более надежного и точного метода воспроизведения единиц интенсивности на приборы с постоянно снижающейся точностью заключается в способности лучше исследовать и изучать стабильность этих приборов. Согласно определению единицы времени, регенерация выполняется атомными лучами. Блок-схема показана на рисунке 1. 4. Электромагнитная вибрация кристалла кварца умножается на частоту спектральной линии цезия, которая становится рабочей линией.

Равномерное текущее время, определяемое временем Асгроно Резонаторы атомно-лучевой трубки * поглощают энергию высокочастотных колебаний в атомы цезия **. При отклонении частоты кристалла от номинального значения интенсивность атомных переходов уменьшается, что приводит к резкому уменьшению плотности атомного пучка на выходе из трубки. Самонастраивающийся блок, связанный с трубкой, генерирует сигнал ошибки, который возвращает частоту кварцевого генератора к ее номинальному значению.

Стабильность частоты атомно-лучевых цезиевых часов составляет 10-11. Генератор атомной частоты, основанный на использовании атомарного водорода, может повысить точность измерения частоты на порядок. И время. Государственный стандарт советского времени (и частоты) состоит из группы приборов для сравнения атомных часов, кварцевых часов и эталонных часов. Воспроизводимость стандартной частоты составляет ± (1-5) -10-2. Поэтому результаты измерения времени при наиболее благоприятных условиях теперь можно выразить в виде 12-значных чисел.

В Советском Союзе, как и во многих других странах, переход на Всемирную координированную систему времени состоялся 1 января 1972 года. Эта система основана на том факте, что опорная частота несущей и второй интервал поддерживаются постоянными и соответствуют новому определению секунды в системе SI.

Эталон единицы длины	Эталон единицы силы электрического тока
Эталон единицы массы	Эталон единицы температуры

Атомные часы и синхронизация

Атомные часы построены на основе свойств атомов, которые ресонируют со сверх точными частотами. Они измеряют время с невероятной точностью, ошибки на миллиардные и даже трллионные доли секунды. Атомные часы работают на основе процесса, называемого атомной физикой или квантовой физикой. Один из самых распространенных типов атомных часов — это резонаторы на основе рубидия или цезия.

Синхронизация атомных часов осуществляется через специальные сети передачи времени, такие как NTP (Network Time Protocol) или GPS (система глобального позиционирования). Эти сети позволяют передавать точное время с высокой точностью и установить синхронизацию между разными атомными часами.

Синхронизации атомных часов особенно важна в современном мире, где точное время используется в различных областях, от телекоммуникаций до финансовой отчетности. Например, биржевые операции требуют максимальной точности и синхронизации времени, чтобы избежать ошибок и потерь. Технологии синхронизации времени продолжают развиваться, чтобы обеспечить всю планету точным и согласованным эталоном времени.

Виды эталонов

Первичный эталон — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Эталон сравнения — эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Исходный эталон — эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчинённым эталонам и имеющимся средствам измерений.
Рабочий эталон — эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.
Государственный первичный эталон — первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.
Международный эталон — эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Самое точное время в России

Московское время больше гринвичского на 3 часа (UTC+3), но в России принято использовать систему МSK (московское время), в которой часовой пояс столицы страны принят за точку отсчета. Территория России расположилась в 11 часовых поясах. Так, самый западный часовой пояс, в котором расположился Калининград, соответствует МSK-1(UTC+2). В городах, расположенных в центральной и восточной части России, отличие от московского времени идет в большую сторону.

Часовые пояса в России

Так, в Уфе и Лангепасе время соответствует МSK+2 (UTC+5), в Новосибирске — МSK+4 (UTC+7), в Хабаровске — МSK+7 (UTC+10) и пр. Поскольку Россия отказалась от перехода на летнее время, то разница во времени с другими странами, в которых переход до сих пор применяется, как, к примеру, в Украине, изменяется в зависимости от времени года.