Атомные часы и замедление вращения Земли

3 октября 1956 года в Нью-Йорке показали первые атомные часы для коммерческой продажи - «Atomichron».

До того, как механические часы получили широкое распространение, время определяли при помощи солнечных часов.

В течение многих веков одна секунда равнялась 1/86400 среднего солнечного дня.

Но, исходя из того, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу, и угол наклона Земли равен 23,3 градуса, длина солнечного дня варьируется. Он может быть короче или длиннее.

Механические кварцевые часы работают с точностью ±15 секунд в месяц.

Когда кварцевый кристалл вибрирует, он теряет энергию, замедляется и «теряет время». Чаще всего такие часы спешат. Такие измерительные приборы не отвечают требованиям учёных, которым необходимо делить секунды на тысячи, миллионы или миллиарды частей. Механические компоненты нельзя заставить двигаться с такой скоростью, а если бы это удалось сделать, их компоненты изнашивались бы крайне быстро.

А вот измерение времени атомными часами не зависит от звёзд, и их не нужно подводить дважды в год.

Колебания, задающие временную периодичность в атомных часах, происходят в электронах.

Каждый электрон может быть в обычном или в возбуждённом состоянии. При переходе из возбуждённого состояния в более энергетически низкое, он излучает порцию электромагнитного излучения – фотона.

С помощью таких колебаний сейчас определяется сама секунда – это промежуток времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Благодаря атомным часам учёные сделали потрясающее открытие: они смогли доказать, что вращение Земли замедляется.

Отсюда следует увеличение длины дня. Пока что оно незаметно, но, например, сегодня день длиннее на две миллисекунды, чем 100 лет назад.

С 1972 года было добавлено 27 секунд, последняя – 31 декабря 2016 года.