Атомное время — что это, зачем нужно и где используется?

Международное атомное время (TAI — Temps Atomique International) — это время, в основе которого находятся электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами во время перехода из одного энергетического состояния в другое.

Атомная шкала времени появилась в 1955 году — именно тогда ученые открыли сверхстабильные эталоны частоты, основанные на квантовых переходах между энергетическими уровнями атомов и молекул.

Атомные часы — это физическое воспроизведение шкалы ET (эфемеридное время). Масштаб TAI равен масштабу эфемеридного времени. Точность воспроизведения времени — до 2*10 в минус двенадцатой степени. В 1967 году XIII Генеральная конференция мер и весов приравняла 1 атомную секунду продолжительности 9 192 631 770 периодов излучения. Это соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями состояния атома цезия-133.

У атомного времени нет ни вековых, ни суточных колебаний. Оно не стареет и обладает достаточной точностью, определенностью и воспроизводимостью.

Как работают атомные часы?

Банально, но атомное время используется в атомных часах. Принцип их работы заключается в следующем — часы получают электрический импульс, что выводит колебательную систему из состояние равновесия.

В атомных часах есть небольшая частица кварца, атомы которого колеблются со скорость 5 000 000 колебаний за секунду. Один импульс подобного масштаба позволяет с точностью до одной секунды считать время на протяжении долго периода — около 90 000 лет.

Чтобы атомные часы считали время еще точнее, импульсы нужно обновлять. Затухание кварцевых часов определяет цезий — когда колебания прекращаются, цезий сразу дает сигнал для нового электрического импульса. По этой причине атомные часы никогда не отстают.

Такая точность во времени нужна по нескольким причинам, и одна из них — GPS-навигация. Она состоит из спутников, которые вращаются вокруг Земли. Например, смартфон использует четыре спутника — таким образом, устройство определяет точное местоположение владельца. Один спутник показывает местоположение гаджета, а три других считают время, за которое сигнал доходит до устройства. Благодаря высокой точности атомных часов, спутники могут идеально определять местоположение.