夏時間が近づくと、土曜日の夜に寝る直前に時計を1時間進めるように多くのリマインダーが表示されます。 これにより、自分自身を設定するクロックについて考えるようになりました。 わずか10ドルまたは15ドルで広く入手可能なこれらの電波時計は、タイムシフトに自動的に調整され、米国本土のほぼすべての場所で機能するため、ますます人気があります。 すでにそれらの1つを所有している可能性があります。 しかし、あなたはそれらがどのように機能するかを知らないかもしれません。
関連性のあるコンテンツ
- 音は350年前の時計の謎を説明できますか？
この時計のローテクな外観は、国立標準技術研究所が公式時間と見なすものと正確に調和させるための精巧なシステムを隠しています。コロラド州ボルダーのセシウム原子の塊の動きによって較正された時計です。 NISTの物理測定研究所に収容されているこれは公式の原子時計であり、全国の時間を管理しています。
NIST-F1として知られる洗練された装置は、ハイテク原子時計のラインの最新のものであり、1999年に米国の時間標準として公式に採用されました。NIST-F1の精度は絶えず向上しています。その不確実性は、1億年にわたって1秒の増加も損失も生じない程度まで減少したと計算しました。
この程度の精度は、複雑な技術的セットアップによって達成されます。 1967年、国際重量測定局は、単一のセシウム原子が所定の回数、つまりセシウムの自然共鳴周波数の間でエネルギーレベル間を遷移するのにかかる時間として、1秒を公式に定義しました。 NIST-F1は、セシウム原子を操作し、この周波数をできるだけ正確に検出するために噴水のようなレーザーアレイを使用するため、セシウム噴水原子時計として知られています。
デバイス内では、6個の強力なレーザーがセシウム原子を含むガスに向けられており、その動きを遅くし、絶対零度の100万分の1の温度まで冷却します。 次に、一対の垂直レーザーが、マイクロ波放射で満たされた空洞内でセシウム原子の塊を約1メートル押し上げます。 下にドリフトすると、別のレーザーが原子に向けられ、マイクロ波によって変更されたレーザーの数が検出されます。 科学者は影響を受ける原子の数を最大化するためにマイクロ波周波数を較正します。
NISTは、セシウムの共振周波数のこの測定値を、米国のプライマリ時間標準の公式の秒として使用します。 しかし、どのようにして電波時計に到達するのでしょうか？ 公式の時間標準は、コロラド州フォートコリンズにあるNISTの短波ラジオ局WWVBに送信されます。 1分間に1回、WWVBは5つのアンテナを使用して、年、日付、時間、分、夏時間が有効かどうかを含む公式時間を示すデジタルコードを全国にブロードキャストします。
ほとんどの電波時計は、内蔵の受信機で1日1回この信号を受信し、それに応じて時刻を調整するようにプログラムされています。 専門家は、あなたの電波時計が放送の源であるフォート・コリンズに面した窓の近くに置かれたときに最もうまく機能すると言います。 他の多くの国では、他の原子時計に基づいた独自の公式時間放送があります。
1億年の間正確を保つ時計はかなり良いですよね？ NIST用ではありません。 2010年に、彼らはアルミニウムの単一原子に基づいて時間を維持する新しい「量子論理クロック」の開発の進歩を発表しました。 研究者は、この新しい時計は37億年にわたって1秒を獲得したり失ったりすることはなく、世界で最も正確な時計のタイトルを与えています。
そのため、今年、日曜日の午前2時に時計が自動的に1時間進んでいる場合、レーザーと原子の複雑なセットアップが何千マイルも離れていることが思い出されます。 私たちは日時計を見たり、時計を巻き上げたりすることから確実に長い道のりを歩んできました。
