Кои часовници в света са най-точни и как работят

От време на време трябва да коригираме часовниците си, тъй като те започват да изостават или да избързват. Но има устройства, на които са им нужни цели три милиона години, за да изостанат от еталонното време само с една секунда.

В класическата физика времето е априорна характеристика, която не се определя от нищо. Това означава, че всъщност човек сам е измислил такова понятие като времето и е задал неговите характеристики. По-конкретно, човекът е измислил такава мярка за време като секундата.

В Древния Египет хората са измервали времето с точност до часове: те разделяли деня и нощта на 12 равни части, с които и оперирали. По-късно в ежедневието на хората се появяват и минутите, които представлявали час, разделен на 60 равни части. Защо 60? Защото така са решили жителите на Вавилония, които даже деня са делили на 60 части. По-късно, с изобретяването на часовника, хората започват да измерват времето все по-точно.

Така през 1579 г. швейцарският часовникар Йост Бюрги произвежда първия часовник, който може да измерва секундите. По-късно обаче астрономът Тихо Брахе се оплаква, че показанията на различните часовници в неговата обсерватория се различават с четири секунди. Такава точност за учения е била неприемливо ниска. По-късно майсторите започват да правят часовник със секундно махало, което увеличава точността им. Но досега не е ясно какво представлява секундата.

През 1956 г. тази единица за измерване е определена като „1/31 556 925,9747 част от тропическата година на 0 януари 1900 г.  в 12 часа ефемеридно време".

Но 10 години по-късно - през 1967 г., учените решават да преразгледат това определение и да опишат секундата по нов начин. В резултат те стигат до приетата днес дефиниция: „Секунда - това е продължителността на 9 192 631 770 осцилации на електромагнитното поле, възбуждащо преход между свръхфините компоненти на основното състояние на 133Cs  (цезий 133)“.

Именно на принципа на прехода на атома между двете състояния са изградени най-точните часовници в света - атомните. Те се състоят от две части: в първата стават трептения на атомите на точно определен изотоп, които се фиксират от приборите. Във втората част на часовника трепти кварцов кристал с постоянна, известна честота. Самият кварцов кристал може да се използва за определяне на времето, тъй като той трепти с точно известна постоянна честота.

Въпреки това, след време стабилността на кристала може да бъде нарушена и измереното с него време няма да бъде толкова точно. Затова във втората част на конструкцията на атомните часовници се използва устройство за генериране на атомни трептения - часовниковият механизъм сверява двете стойности и настройва показанията на кварцовия генератор към това, което показва детекторът на атомните вибрации. В резултат се получава часовник, който се отклонява от еталонното време с една секунда за три милиона години.

Още по-прецизни са така наречените оптични атомни часовници, при които се използват атомни преходи в оптичния и близкия ултравиолетов спектрален диапазон.