1. 时候的测量历史姐姐射
当然周期的不雅察:
早期东说念主类通过不雅察当然状态,如日落、日出、月相和季节变化,运转了对时候的感知。这些当然周期成为最早的时候测量单元。
天文不雅测:
古代时髦,尤其是巴比伦、埃及、印度和中国的天文体家,通过不雅察星体畅通和建造天文不雅测仪器,开展了对时候的系统测量。举例,日晷、水钟和日期系统的发展。
日期系统的设立:
不同时髦制定了各式日期系统,以便更准确地测量时候。埃及的太阳历、巴比伦的月亮历、罗马的儒略历等齐是历史上紧迫的日期系统。
机械时钟的发明:
中叶纪,机械时钟的发明对时候的测量和纪录起到了紧迫作用。最早的机械时钟出当今欧洲修说念院,自后在城市和教堂中无为使用。
天文钟和天文台的拓荒:姐姐射
在文艺回话时代,天文钟和天文台的拓荒进一步提升了时候测量的精度。天文体家通过不雅测星体位置来精确测量时候。
格林尼治天文台的设立:
19世纪中期,跟着铁路和大师交通的发展,关于准确的时候测量需求增多。1851年,格林尼治天文台在伦敦设立,成为外洋时候的基准点,象征着大师圭表时候的运转。
原子钟的发明:
20世纪中叶,原子钟的发明鼓吹了时候测量的准确性。铯原子钟和氢原子钟成为咫尺外洋上使用的圭表,其闲适性和准确性高于任何机械时钟。
大师卫星导航系统:
大师卫星导航系统(如GPS)的设立使得大师限度内的时候同步成为可能。这些系统依赖于原子钟的高精度,为当代科技和浅近生存提供了准确的时候信息。
2. 时候“秒”的界说-原子钟
寰宇上最精确的时钟之一是由好意思国的国度圭表与技巧征询院(NIST)瞻仰的气体原子钟。这个时钟基于铯原子的悠扬频率,被称为铯原子钟。铯原子钟的使命旨趣触及到铯原子的两个能级之间的跃迁频率,这个频率被界说为外洋单元制(SI)中的秒。
NIST的铯原子钟的不笃定度极小,不错在数百万年内唯有一秒的弊端。但是,即使是这么的原子钟,也还不是完好意思精确的,因为它们仍然受到一些要素的影响,比如外部的磁场或温度变化。
3. 咫尺发达
德国Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)的科学家刚刚在《 Physical Review Letters》杂志上发表了一篇干系历史上最精确的计时装配的论文。它打败了往时的冠军---原子钟,以致比原子钟精确许多。实质上,新的单离子时钟尽头精确,以至于可能迫使咱们重新界说“秒”是什么。
丝袜写真要了解单离子时钟,您必须了解其前身原子时钟。科学家们花了许多时候不雅察原子。他们发现,原子的电子从原子的能级跃迁到其他能级时,它们会作念许多可预计和可检测的事情(还牢记您必须在学校学的那些电子云能级跃迁吗?)。在原子钟中,原子被动相对静止,然后以已知频率的能量(举例激光或微波)爆炸。电子由于这种能量爆炸而转移,况且时钟对这些转移进行计数。时钟通过将两个已知的事物(电子的手脚和能量爆炸的特质)连合起来,找出一个未知的事物(历程了几许时候),从而知说念历程了几许时候。
计时的准确性是通过每个“刻度”的长度与每个其他“刻度”的长度匹配的精确度来忖度的。原子钟的计时风景如斯精确,以至于咱们现时对“秒”的界说来自咫尺最佳的原子钟-铯原子钟。科学家通过他们的系统不笃定性水平来测量时钟精度,这是一种演叨率。
德国东说念主的单离子钟使原子钟的计时功能更胜一筹。它的系统不笃定性是3 x 10^-18姐姐射。这比铯原子钟好100倍。