I likhet med andre størrelser er den andre bare et relativt begrep som er basert på en avtale om
I 1875 ble 17 ledende land på den tiden, bl.asom var, inkludert, Østerrike-Ungarn, det russiske og osmanske riket, Frankrike, Tyskland, USA og Brasil, undertegnet den metriske konvensjonen - en internasjonal traktat som sikrer enhet av målestandarder i forskjellige land. For å utvikle enhetlige prinsipper og utføre referansemålinger opprettet statene International Bureau of Weights and Measures.
På den 27. konferansen om vekter og målRepresentanter for forskjellige land var enige om at den moderne definisjonen av den andre slutter å tilfredsstille den nødvendige nøyaktigheten av målinger og krever revisjon. Veikartet legger opp til at landene på neste møte om fire år må velge et nytt, mer nøyaktig referansesystem og endre ordlyden i det andre.
Første målinger på et sekund
I århundrer har folk målt tid etterjordens rotasjon. Fra de gamle egypterne til de greske astronomene og babylonerne endret menneskeheten gradvis nøyaktigheten av målingene, noe som krevde nye tidsenheter, og med utviklingen av teknologi, deres forening og synkronisering.
De aller første mekaniske klokkene som dukket opp iXIV århundre, var det ikke engang minutter. Urskivene ble delt inn i halvdeler, tredjedeler, kvarter og noen ganger til og med i 12 deler av en time, men aldri i 60. De første mekaniske klokkene som viser minutter dukket opp mot slutten av 1500-tallet. Samtidig, i motsetning til solur, som viste tilsynelatende tid, byttet mekaniske klokker til gjennomsnittlig tid.
Faktum er at banebevegelsen til jorden rundtSolen fører til ujevn lengde på dagen. Tilsynelatende soltid bruker tiden mellom de to gangene stjernen vår er på topp som sin definisjon av dag. I dette tilfellet bestemmes brøkdeler (timer og minutter) basert på solens bevegelse.
Faktisk når målt basert påalternative systemer, for eksempel antall bevegelser av pendelen i en mekanisk klokke, viser det seg at varigheten av slike dager er forskjellig. Lengden på en soldag varierer gjennom året, og den kumulative effekten gir sesongmessige avvik på opptil 16 minutter fra gjennomsnittet.
De første klokkene som viser sekunder dukket oppandre halvdel av 1500-tallet. Tidligste kjente vårur med sekundviser: datert til rundt 1560–1570. Samtidig var alle de første analogene ikke tilstrekkelig nøyaktige.
I 1656, den nederlandske vitenskapsmannen Christiaan Huygensoppfant den første pendelklokken. Den hadde en pendel i underkant av en meter lang, noe som ga den ett sekunds sving, og en utløsermekanisme som tikket hvert sekund. Det antas at dette var den første klokken som nøyaktig kunne vise tiden i sekunder.
Henlein lommeur, tidlig på 1500-tallet. Bilde: Germanisches National Museum
Fra en brøkdel av en dag til jordens banerotasjon og atommålinger
Ved slutten av det 19. århundre, nøyaktigheten av å måle sekundernådde slike høyder at de dannet grunnlaget for det internasjonale metriske systemet til ISS, som ble fastsatt av General Conference on Weights and Measures i 1889. Måleren ble godkjent som grunnenhet for lengde, kilogram for vekt, og den andre for tid. Sistnevnte ble definert som 1/86400 av gjennomsnittlig soldag.
Siden jordens bane rundt solenmer stabil enn rotasjonen til en planet rundt sin akse, ble denne definisjonen senere endret og uttrykt som en brøkdel av et år: 1⁄ 31.556.925.9747 av et år. For å redusere usikkerheten ytterligere ble det samtidig brukt en ephemeris-tidsskala, beregnet ut fra plasseringen av banene til planeter og stjerner i 1900.
I 1967, etter tiår med forskning,forskere forlot jordens rotasjonsmetode og redefinerte tid, i stedet for å måle bevegelsene til partikler i et atom. Spesielt bruker den nåværende definisjonen den naturlige frekvensresonansen til cesium-133 for å beregne. Fra det øyeblikket bestemmes den andre av en fast numerisk verdi av vibrasjonsfrekvensen til cesiumatomet.
Hvordan fungerer atomtid?
Tidlige atomare tidsskalaer besto avkvartsklokker med frekvenser kalibrert med atomklokker alene. De er basert på et system av atomer som kan være i en av to mulige energitilstander.
En gruppe atomer i en tilstand gjennomgårmikrobølgestråling. Hvis strålingen har riktig frekvens, vil en rekke atomer flytte til en annen energitilstand. Jo nærmere frekvensen er den naturlige vibrasjonsfrekvensen til atomene, jo flere atomer vil bytte tilstand.
Dette tillater svært presis frekvensinnstilling.mikrobølgestråling. Når mikrobølgestrålingen er innstilt til en kjent frekvens, kan den brukes som en tidsgenerator for å måle medgått tid.
Internasjonal atomtid eret tidsvektet gjennomsnitt på mer enn 450 atomklokker i mer enn 80 nasjonale laboratorier rundt om i verden. Denne tilnærmingen lar oss unngå forvrengninger forbundet med gravitasjonstidsdilatasjon.
Timene i ulike institusjoner sammenlignes jevnligmed hverandre ved hjelp av satellittkommunikasjon og GPS. Bureau International des Poids et Mesures (BIPM, Frankrike) kombinerer disse målingene for å beregne et retrospektivt vektet gjennomsnitt som danner en mest mulig stabil tidsskala.
Verdens første atomklokke. Bilde: National Physical Laboratory, Public domain, via Wikimedia Commons
Hva vil de endre?
Videreutvikling av teknologi tillater enda merforbedre målenøyaktigheten ytterligere. For eksempel, som et alternativ til den klassiske cesiumklokken, foreslår fysikere å bruke en optisk klokke. Disse klokkene bruker høyere frekvens "tikk" av elementer som strontium og ytterbium, slik at de kan bryte ned tiden i enda mindre biter.
Vanskeligheten så langt ligger i at den offisielletid kan ikke genereres med klokker alene. Metrologer må snitte avlesningene på hundrevis av timer rundt om i verden. For cesiumklokker kan tiden overføres ved hjelp av mikrobølgesignaler, men slik stråling er for lavfrekvent til å overføre tikken til en optisk klokke.
Tvert imot, overføring av signaler gjennom luften tilOptiske bølgelengder er ikke så enkelt som å sende mikrobølger fordi molekyler i luften lett absorberer lys, noe som reduserer signalstyrken dramatisk. I tillegg kan turbulens lede laserstrålen bort fra målet.
Det er imidlertid endringer i denne retningenfremskritt, for eksempel, nylig presenterte kinesiske forskere resultatene av deres arbeid med synkronisering av optiske klokker i en avstand på 117 km. Dette er sju ganger den forrige rekorden. Videre utvikling i denne retningen vil bidra til å forbedre nøyaktigheten ved å bestemme sekundet med 100 ganger eller mer.
Etter vedtak fra konferansen om vekter og måldeltakerne oppfordres til å fortsette å utvikle alternative metoder for måling og synkronisering av tid. På bakgrunn av dem skal forslag til ny standard og overgangsperiode utformes til neste møte i 2026.
Ytterbium optisk atomklokke. Bilde: NIST
Sprangsekund
Hvis dette fortsatt er et spørsmål om den nye standardenliten usikkerhet, så aksepteres endelig en annen endring som vil påvirke de foreløpige standardene. Allerede i 2035 burde verden forlate hoppsekunder.
Poenget er at i overgangen til presis målingtid basert på atomklokker, har forskere funnet ut at gjennomsnittsdagen ikke er lik 86 400 standardsekunder. Forskjellen er bare noen få millisekunder, men akkumuleres over tid.
Løsningen var skuddsekunder:ett sekunds korreksjoner ble brukt i slutten av desember eller juni på ad hoc-basis. Endringene ble planlagt for å sikre at tidtakingssystemet vi bruker, Coordinated Universal Time (UTC), aldri skiller seg med mer enn 0,9 sekunder fra atomtid.
Siden slike endringer var engangskarakter, skapte «sprang»-sekunder store vanskeligheter for programvare, energi og satellittsystemer. For det første er det vanskelig å forutsi nøyaktig når neste sprangsekund er nødvendig, så programutviklere kan ikke forberede seg på ryddige, regelmessige innsettinger. Derfor har ulike nettverk utviklet sine egne inkonsekvente metoder for å inkludere sprangsekundet.
Dessuten moderne global databehandlingsystemer har blitt tettere sammen og mer avhengig av supernøyaktig timing, noen ganger ned til milliarddeler av et sekund. Å legge til et ekstra sekund øker risikoen for at systemer som er ansvarlige for telekommunikasjonsnettverk, kraftoverføring, økonomiske transaksjoner og andre viktige virksomheter mislykkes eller ikke klarer å synkronisere.
For å unngå dette problemet har forskere tatt i bruken beslutning om å fase ut disse innleggene fra 2035. Siden 1972, i løpet av de siste 50 årene, har forskjellen mellom UTC og internasjonal atomtid bare vært 37 s, med 10 s lagt til umiddelbart og ytterligere 27 s satt inn senere. Forskere foreslår å fikse forskjellen som vil bli akkumulert innen 2035 og ikke endre den i minst de neste 100 årene.
Les mer:
En magnetisk storm er i ferd med å treffe jorden
Den sanne betydningen av mumifisering blir avslørt: hele denne tiden tok forskerne feil
Kåret til hovedfaren ved måneoppdraget "Artemis"