OQ-3 · B2 · Технология
Атомдық сағат секундты қалай жасайды?
Атомдық сағат цезий атомдарының резонанстық жиілігін тірек етіп, электрондық генераторды үздіксіз түзетеді. Дәл уақыт бір ғана атомнан емес, өлшеу, кері байланыс және бірнеше сағатты салыстыру жүйесінен туады.
Мәтін
Кез келген сағатқа бірқалыпты қайталанатын тербеліс және сол тербелісті санайтын құрылғы керек. Механикалық сағат маятникті, электрондық сағат кварц кристалын пайдаланады. Бірақ температура, материалдың қартаюы немесе сыртқы әсер олардың жиілігін аздап өзгертеді. Ұсақ ауытқу ұзақ уақыт ішінде елеулі уақыт айырмасына айналады.
Атомдық сағат табиғаттағы тұрақтырақ тіректі қолданады. Цезий-133 атомы белгілі жиіліктегі микротолқынды жұтқанда ішкі энергетикалық күйін өзгертеді. Бұл құбылыс резонанс деп аталады. Халықаралық секунд цезий-133 резонансына сәйкес келетін 9 192 631 770 тербеліс кезеңінің ұзақтығы ретінде анықталған.
Микротолқын генераторы сигналды цезий атомдарына бағыттайды. Детектор қанша атомның энергетикалық күйі өзгергенін өлшейді. Егер жауап ең жоғары мәнге жетпесе, басқару жүйесі генератор жиілігін сәл түзетеді. Осы кері байланыс электрондық сигналды атомдық резонансқа жақын ұстайды, ал санауыш тербеліс кезеңдерін секундқа айналдырады.
Демек атом жеке өзі дайын уақытты көрсетпейді. Атом өзгермейтін салыстыру нүктесін береді, ал микротолқын генераторы, детектор және есептеу жүйесі сол нүктені өлшейді. Сағаттың дәлдігі атомға ғана емес, жабдықтың шуына, сыртқы өрістерге және өлшеу әдісіне де тәуелді.
Ұлттық зертханалар бір ғана сағатқа сенбейді. Олар бірнеше атомдық сағаттың сигналын салыстырып, тұрақтырақ сағаттарға көбірек салмақ беретін уақыт шкаласын жасайды. Әртүрлі елдердің зертханалары деректерін халықаралық ұйымға жібереді, ал сол деректер үйлестірілген дүниежүзілік уақытты қалыптастыруға қатысады.
Атомдық уақыт навигация, байланыс желісі, электр жүйесі және қаржы операциялары сияқты салаларды синхрондауға көмектеседі. Дегенмен зертханадағы дәл сигнал қолданушы құрылғысына бір сәтте жетпейді: радио немесе интернет арқылы таратуға уақыт кетеді. Сондықтан уақыт қызметтері сигналдың таралу кідірісін де есепке алады.
Тапсырмалар
Жауаптарды интерактивті нұсқада орындаңыз. Бұл бет тапсырманың мазмұнын алдын ала көруге мүмкіндік береді.
- Тірек пен сағатМәтінге сай атомның негізгі қызметін таңда.
- Кері байланыс ретіКезеңдерді мәтіндегі жұмыс ретімен қой.
- Бөлік пен қызметӘр бөлікті мәтіндегі қызметімен сәйкестендір.
- Мәтіндегі бір сөзБос орынды мәтіндегі БІР СӨЗБЕН толтыр.
- Дұрыс, бұрыс, мәтінде айтылмағанӘр тұжырымды мәтін бойынша бағала.
- Синхрондау салаларыМәтінде атомдық уақыт қолданылатын сала ретінде аталған барлық нұсқаны таңда.
Мәтін сөздігі
- тербелісБелгілі уақыт аралығында қайталанатын қозғалыс немесе сигнал өзгерісі.
- жиілікБір секундта қайталанатын тербеліс саны.
- резонансЖүйенің өзіне сәйкес жиіліктегі әсерге күшті жауап беруі.
- детекторБелгілі құбылысты байқап, оны өлшенетін сигналға айналдыратын құрылғы.
- кері байланысНәтижені пайдаланып, жүйенің келесі әрекетін түзету үдерісі.
- тұрақтылықСигнал немесе өлшемнің уақыт өте аз өзгеру қасиеті.
- уақыт шкаласыБір немесе бірнеше сағат дерегінен жасалған келісілген уақыт жүйесі.
Дереккөздер
- NIST - How Do Atomic Clocks Work?Тербеліс, атомдық резонанс, цезий жиілігі және секунд анықтамасы.
- NIST - How Does Atomic Time Get to Your Computer?Бірнеше сағаттан уақыт шкаласын жасау, халықаралық салыстыру және уақытты тарату.