Борис Шатров – Удивительный мир, в котором мы живем: захватывающие путешествия по астрономии, физике и истории (страница 14)
Вслед за Англией вся Европа постепенно перешла на секунды. Первыми это сделали страны, в которых активно развивалась наука. Ведь для проведения различных экспериментов необходимо было знать точное время с секундами. Особенно если учесть, что с конца XIX века ученые всего мира активно изучали молекулярную и атомную химию и физику, а, как известно, некоторые соединения способны существовать всего несколько секунд или доли секунды, и, чтобы иметь возможность их выделить и изучить, нужно было четко знать время их «жизни». В следующие годы секунда стала столь популярной, что постепенно была включена во многие международные системы измерения.
Следует отметить, что до 1967 года применялась солнечная секунда, вычисляемая по солнечным суткам из соотношений, что сутки делятся на 24 часа, один час – 60 минут, и одна минута – 60 секунд.
3.8. Атомные часы и атомные секунды
3.8.1. Земля замедляет свое вращение, и день становится длиннее
К середине ХХ века ученые экспериментально доказали, что Земля вращается вокруг своей оси и Солнца неравномерно, в отличие от того, как это считалось ранее. Она то замедляется, то, наоборот, ускоряется нерегулярными скачками. Кроме того, Земля имеет глобальную тенденцию к замедлению, скорость ее суточного вращения постепенно уменьшается – сутки становятся немного длиннее, и астрономическая секунда тоже, так как она определяется как 1/86400-я часть суток (одни сутки, деленные на 24 часа, на 60 минут в одном часе и на 60 секунд в одной минуте).
Основываясь на данных об исторических затмениях и других наблюдений, ученые подсчитали, что Земля как инструмент определения времени (как часы!) потеряла более трех часов за последние 2 000 лет. Для наручного хронометра не такой уж и плохой результат, но это не годится для научных вычислений. Получается, что стандартная единица времени, основанная на астрономическом исчислении, непостоянна!
Чтобы исправить это упущение, виднейшие математики и физики пытались вычислить средний солнечный год или составить таблицы изменения его длительности. Однако в дальнейшем ситуация решилась более простым способом. В начале 1960-х годов в качестве эталона для измерения времени стали применять не солнечные сутки и их дольные единицы, а атомные. Они измерялись при помощи так называемых атомных часов.
По сути, работа часов сводится к подсчету повторяющихся с известной частотой событий, например колебаний маятника. В эталонных атомных часах, которые применяются в настоящее время, таким повторяющимся событием являются резонансные колебания электронов атома цезия-133, вызывающие испускание фотонов электромагнитного излучения с частотой в микроволновом диапазоне спектра.
Для многих это набор непонятных слов, и ничего более. Чтобы разобраться в этой абракадабре, рассмотрим принцип действия атомных часов.
3.8.2. Маятниковый механизм и принцип действия атомных часов
Как известно, атом состоит из ядра (оно, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов) и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Электроны располагаются на разных энергетических уровнях. Чем дальше орбита электрона от ядра, тем большей энергией он обладает.
Вспомните рогатку из детства, она заряжена камнем в кожанке рогатки. Чем больше вы растянете резинку рогатки, тем дальше полетит камень, то есть чем больше расстояние, на которое вы растягиваете резинку, тем больше вы передаете энергии для камня. Подобным образом и электрон: когда он получает энергию извне в виде электромагнитного излучения, он поглощает энергию и переходит на более высокую орбиту – это как вы растягиваете резинку рогатки, – но состояние на высокой орбите неустойчивое, и электрон возвращается на нижнюю орбиту. При переходе электрона на уровень ниже атом испускает энергию в виде фотона, как когда вы отпускаете растянутую резинку и камень вылетает из рогатки, так и фотон вылетает из атома.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.