Получаването на времеви точки решава само първата задача на услугата за време. Следващата задача е да съхраним точното време в интервалите между астрономическите му определения. Тази задача се решава с помощта на астрономически часовник.

За да се получи висока точност на отчитане на времето при производството на астрономически часовници, доколкото е възможно, се вземат предвид и елиминират всички източници на грешки и се създават максимално благоприятни условия за тяхната работа.

Най-важната част от часовника е махалото. Пружините и колелата служат като предавателен механизъм, стрелките служат като указатели, а махалото измерва времето. Ето защо в астрономическите часовници те се опитват да създадат възможно най-добрите условия за неговата работа: да направят температурата в помещението постоянна, да премахнат ударите, да отслабят съпротивлението на въздуха и накрая да направят механичното натоварване възможно най-малко.

За да се гарантира висока точност, астрономическият часовник се поставя в дълбоко мазе, защитено от удари.В помещението се поддържа постоянна температура през цялата година. За да се намали съпротивлението на въздуха и да се елиминира влиянието на промените в атмосферното налягане, махалото на часовника се поставя в корпус, в който налягането на въздуха е леко намалено (фиг. 20).

Астрономическият часовник с две махала (часовникът на Шорт) има много висока точност, от които едното - несвободно или "подчинено" - е свързано с предавателни и показващи механизми и се управлява от друго - свободно махало, а не свързани с всякакви колела и пружини (фиг. 21).

Свободното махало се поставя в дълбок сутерен в метална кутия. Този случай създава намалено налягане. Връзката на свободно махало с несвободно се осъществява чрез два малки електромагнита, близо до които се люлее. Свободното махало контролира "подчиненото" махало, което го кара да се люлее в синхрон със себе си.

Възможно е да се постигне много малка грешка в показанията на часовника, но тя не може да бъде напълно отстранена. Ако обаче часовникът върви неправилно, но се знае предварително, че бързат или изостават с определен брой секунди на ден, тогава не е трудно да се изчисли точното време от такива неправилни часовници. За да направите това, достатъчно е да знаете какъв е ходът на часовника, тоест колко секунди на ден бързат или изостават. Корекционните таблици се съставят за даден екземпляр на астрономически часовник в продължение на месеци и години. Стрелките на астрономическите часовници почти никога не показват точно времето, но с помощта на корекционни таблици е напълно възможно да се получат времеви отпечатъци с точност до хилядни от секундата.

За съжаление, часовникът не остава постоянен. Когато външните условия се променят - стайна температура и налягане на въздуха - поради винаги съществуващите неточности в производството на части и работата на отделните части, един и същ часовник може да промени хода си във времето. Промяната или вариацията на хода на часовника е основният показател за качеството на работата му. Колкото по-малка е вариацията на тактовата честота, толкова по-добър е часовникът.

По този начин един добър астрономически часовник може да е твърде прибързан и твърде бавен, може да изпреварва или да изостава дори с десети от секундата на ден, но въпреки това те могат надеждно да следят времето и да дават достатъчно точни показания, само ако поведението им е постоянно, т.е. дневната вариация е малка.

В астрономическия часовник с махало на Шорт дневната вариация на скоростта е 0,001-0,003 сек. Дълго време такава висока точност остава ненадмината.През петдесетте години на нашия век инженер Ф. М. Федченко подобрява окачването на махалото и подобрява термичната му компенсация. Това му позволи да проектира часовник, чиято ежедневна вариация на скоростта беше намалена до 0,0002-0,0003 секунди.

През последните години дизайнът на астрономически часовници се заема не от механици, а от електротехници и радиоинженери. Те направиха часовници, в които вместо трептения на махалото, за отчитане на времето се използват еластични вибрации на кварцов кристал.

Плоча, изрязана по подходящ начин от кварцов кристал, има интересни свойства. Ако такава плоча, наречена пиезокварц, се компресира или огъне, тогава върху нейните противоположни повърхности се появяват електрически заряди с различни знаци. Ако се приложи променлив електрически ток към противоположните повърхности на пиезоелектричната плоча, тогава пиезокварцът осцилира. Колкото по-ниско е затихването на осцилаторното устройство, толкова по-постоянна е честотата на трептене. Пиезокварцът има изключително добри качества в това отношение, тъй като затихването на неговите трептения е много малко. Това се използва широко в радиотехниката за поддържане на постоянна честота на радиопредавателите. Същото свойство на пиезокварца - високата постоянство на честотата на трептене - направи възможно изграждането на много точни астрономически кварцови часовници.

Кварцовите часовници (фиг. 22) се състоят от радиотехнически генератор, стабилизиран от пиезоелектричен кварц, каскади с честотно деление, синхронен електродвигател и циферблат със стрелки-стрелки.

Радиогенераторът генерира променлив ток с висока честота, а пиезокварцът поддържа постоянна честота на своите трептения с голяма точност. В стъпалата с честотно разделяне честотата на променливия ток се намалява от няколкостотин хиляди до няколкостотин трептения в секунда. Синхронен електродвигател, работещ с променлив ток с ниска честота, върти стрелки, затваря релета, които дават времеви сигнали и т.н.

Скоростта на въртене на синхронен електродвигател зависи от честотата на променливия ток, от който се захранва. По този начин в кварцовия часовник скоростта на въртене на стрелките на показалеца в крайна сметка се определя от честотата на трептене на пиезокварца. Високото постоянство на честотата на трептене на кварцовата плоча осигурява равномерност на хода и висока точност на показанията на кварцовия астрономически часовник.

В момента се произвеждат кварцови часовници различни видовеи срещи с ежедневна промяна на хода, не надвишаваща стотни и дори хилядни от секундата.

Първите дизайни на кварцови часовници бяха доста обемисти. В края на краищата естествената честота на трептенията на кварцова плоча е сравнително висока и за да се броят секунди и минути, е необходимо да се намали с помощта на редица каскади за разделяне на честотата. Междувременно ламповите радиоустройства, използвани за тази цел, заемат много място. През последните десетилетия полупроводниковата радиотехника се развива бързо и на нейна основа е разработено миниатюрно и микроминиатюрно радио оборудване. Това направи възможно изграждането на малки преносими кварцови часовници за морска и въздушна навигация, както и за различни експедиционни дейности. Тези преносими кварцови хронометри не са по-големи и по-тежки от конвенционалните механични хронометри.

Въпреки това, ако механичен морски хронометър от втори клас има дневна грешка на скоростта не повече от ±0,4 сек, а от първи клас - не повече от ±0,2 сек, тогава съвременните кварцови преносими хронометри имат дневна нестабилност на скоростта от ±0,1 ; ±0,01 и дори ±0,001 сек.

Например произведеният в Швейцария "Хронотом" е с размери 245X137X100 мм, а нестабилността на хода му за денонощие не надвишава ±0,02 секунди. Стационарният кварцов хронометър "Изотом" има дългосрочна относителна нестабилност не повече от 10 -8, т.е. грешката в дневния цикъл е около ±0,001 сек.

Кварцовите часовници обаче не са лишени от сериозни недостатъци, чието наличие е от съществено значение за високоточните астрономически измервания. Основните недостатъци на кварцовите астрономически часовници са зависимостта на честотата на кварцовите колебания от температурата на околната среда и "стареенето на кварца", т.е. промяната на честотата на неговите колебания с течение на времето. Първият недостатък беше преодолян чрез внимателен контрол на температурата на частта от часовника, в която се намира кварцовата плоча. Все още не е елиминирано стареенето на кварца, което води до бавно движение на часовника.

"Молекулярен часовник"

Възможно ли е да се създаде устройство за измерване на времеви интервали, което да има по-висока точност от астрономическите часовници с махало и кварц?

В търсене на подходящи методи за това учените се обърнаха към системи, в които възникват молекулярни вибрации. Такъв избор, разбира се, не беше случаен и именно той предопредели по-нататъшния успех. „Молекулярните часовници“ позволиха първоначално да се увеличи точността на измерване на времето с хиляди и чрез заемане стотици хиляди пъти. Пътят от молекулата до индикатора за време обаче се оказва сложен и много труден.

Защо не беше възможно да се подобри точността на астрономическите часовници с махало и кварца? По какъв начин молекулите се оказаха по-добри от махалата и кварцовите плочи по отношение на измерването на времето? Какъв е принципът на действие и устройството на молекулярния часовник?

Спомнете си, че всеки часовник се състои от блок, в който възникват периодични колебания, механизъм за отчитане на техния брой и устройство, в което се съхранява енергията, необходима за поддържането им. Въпреки това, точността на часовника е главно зависи от стабилността на работата на този елементкойто измерва времето.

За да се увеличи точността на астрономическите часовници с махало, тяхното махало е изработено от специална сплав с минимален коефициент на топлинно разширение, поставено в термостат, окачено по специален начин, разположено в съд, от който се изпомпва въздух и т.н. Както е известно, всички тези мерки направиха възможно намаляването на вариациите в хода на астрономическите часовници с махало до хилядни от секундата на ден. Въпреки това, постепенното износване на движещи се и триещи се части, бавните и необратими промени в структурните материали, като цяло - "стареенето" на такива часовници не позволяват по-нататъшно подобряване на тяхната точност.

В астрономическите кварцови часовници времето се измерва от осцилатор, стабилизиран от кварц, а точността на показанията на тези часовници се определя от постоянството на честотата на трептене на кварцовата плоча. С течение на времето настъпват необратими промени в кварцовата плоча и свързаните с нея електрически контакти. Така този главен елемент на кварцовия часовник "остарява". В този случай честотата на трептене на кварцовата плоча се променя донякъде. Това е причината за нестабилността на такива часовници и поставя граница за по-нататъшното повишаване на тяхната точност.

Молекулярните часовници са проектирани по такъв начин, че техните показания в крайна сметка се определят от честотата на електромагнитните вибрации, абсорбирани и излъчвани от молекулите. Междувременно атомите и молекулите абсорбират и излъчват енергия само периодично, само в определени части, наречени енергийни кванти. Понастоящем тези процеси се представят по следния начин: когато атомът е в нормално (невъзбудено) състояние, тогава неговите електрони заемат по-ниските енергийни нива и в същото време са на най-близкото разстояние от ядрото. Ако атомите абсорбират енергия, като например светлина, тогава техните електрони скачат на нови позиции и се намират малко по-далеч от техните ядра.

Нека обозначим енергията на атома, съответстваща на най-ниското положение на електрона, чрез Ei, а енергията, съответстваща на по-отдалеченото му местоположение от ядрото, чрез E 2 . Когато атомите излъчват електромагнитни трептения(например светлина), от възбудено състояние с енергия E 2 преминават в невъзбудено състояние с енергия E 1, тогава излъчената част от електромагнитната енергия е равна на ε = E 2 -E 1 . Лесно се вижда, че дадената връзка не е нищо друго освен един от изразите на закона за запазване на енергията.

Междувременно е известно, че енергията на светлинния квант е пропорционална на неговата честота: ε = hv, където ε е енергията на електромагнитните трептения, v е тяхната честота, h = 6,62 * 10 -27 erg * sec е константата на Планк. От тези две отношения не е трудно да се намери честотата v на светлината, излъчвана от атома. Очевидно v \u003d (E 2 - E 1) / h сек -1

Всеки атом от даден вид (например атом водород, кислород и др.) има свои собствени енергийни нива. Следователно всеки възбуден атом, по време на прехода към по-ниски състояния, излъчва електромагнитни трептения с точно определен набор от честоти, т.е. дава характерно само за него сияние. Ситуацията е абсолютно същата с молекулите, с единствената разлика, че те имат редица допълнителни енергийни нива, свързани с различното разположение на съставните им частици и с взаимното им движение,

По този начин атомите и молекулите са способни да абсорбират и излъчват електромагнитни вибрации само с ограничена честота. Стабилността, с която атомните системи правят това, е изключително висока. Тя е милиарди пъти по-висока от стабилността на всякакви макроскопични устройства, които възприемат или излъчват определени видове вибрации, например струни, камертони, микрофони и др. Това се обяснява с факта, че във всички макроскопични устройства, например машини , измервателни уреди и др., силите, които осигуряват тяхната стабилност, в повечето случаи са само десетки или стотици пъти по-големи от външните сили. Следователно, с течение на времето и с промяната на външните условия, свойствата на такива устройства се променят донякъде. Ето защо музикантите трябва да настройват своите цигулки и пиана толкова често. Напротив, в микросистемите, като атомите и молекулите, толкова големи сили действат между частиците, които ги изграждат, че обикновените външни влияния са много по-малки по величина. Следователно обикновените промени във външните условия - температура, налягане и т.н. - не предизвикват забележими промени в тези микросистеми.

Това обяснява високата точност на спектралния анализ и много други методи и инструменти, базирани на използването на атомни и молекулярни вибрации. Това е, което прави толкова привлекателно използването на тези квантови системи като главен елемент в астрономическите часовници. В края на краищата такива микросистеми не променят свойствата си с течение на времето, тоест не „остаряват“.

Когато инженерите започнаха да проектират молекулярни часовници, методите за възбуждане на атомни и молекулярни вибрации вече бяха добре известни. Една от тях е, че върху съд, пълен с един или друг газ, се прилагат високочестотни електромагнитни трептения. Ако честотата на тези трептения съответства на енергията на възбуждане на тези частици, тогава възниква резонансно поглъщане на електромагнитна енергия. След известно време (по-малко от една милионна от секундата) възбудените частици (атоми и молекули) спонтанно преминават от възбудено в нормално състояние и в същото време сами излъчват кванти електромагнитна енергия.

Изглежда, че следващата стъпка в проектирането на такъв часовник трябва да бъде преброяването на броя на тези трептения, тъй като броят на люлеенето на махалото се изчислява в часовника на махалото. Такъв пряк, "челен" път обаче се оказа твърде труден. Факт е, че честотата на електромагнитните трептения, излъчвани от молекулите, е много висока. Например в молекулата на амоняка за един от основните преходи той е 23 870 129 000 периода в секунда. Честота на излъчваните електромагнитни трептения различни атоми, е от същия порядък или дори по-висок. Нито едно механично устройство не е подходящо за преброяване на броя на такива високочестотни вибрации. Освен това конвенционалните електронни устройства също се оказаха неподходящи за това.

Изход от тази трудност е намерен с помощта на оригинален обиколен път. Газът амоняк се поставя в дълга метална тръба (вълновод). За по-лесно боравене тази тръба е навита. Високочестотните електромагнитни трептения се подават от генератора към единия край на тази тръба, а в другия край е монтирано устройство за измерване на интензитета им. Генераторът дава възможност в определени граници да се променя честотата на възбудените от него електромагнитни трептения.

За прехода на молекулите на амоняка от невъзбудено във възбудено състояние е необходима точно определена енергия и съответно точно определена честота на електромагнитните трептения (ε = hv, където ε е квантовата енергия, v е честотата на електромагнитни трептения, h е константата на Планк). Докато честотата на електромагнитните трептения, произведени от генератора, е по-голяма или по-малка от тази резонансна честота, молекулите на амоняка не абсорбират енергия. Когато тези честоти съвпадат, значителен брой амонячни молекули абсорбират електромагнитна енергия и преминават във възбудено състояние. Разбира се, в този случай (поради закона за запазване на енергията) в края на вълновода, където е монтиран измервателният уред, интензитетът на електромагнитните трептения е по-малък. Ако плавно промените честотата на генератора и запишете показанията на измервателното устройство, тогава при резонансната честота се открива спад в интензитета на електромагнитните трептения.

Следващата стъпка в проектирането на молекулярен часовник е точно да се използва този ефект. За това беше сглобено специално устройство (фиг. 23). В него високочестотен генератор, оборудван със захранване, генерира високочестотни електромагнитни трептения. За да се увеличи постоянството на честотата на тези трептения, генераторът се стабилизира с. с помощта на пиезоелектричен кристал. В съществуващите устройства от този тип честотата на трептене на високочестотния генератор е избрана на няколкостотин хиляди периода в секунда в съответствие със собствената честота на трептене на използваните в тях кварцови пластини.

Ориз. 23. Схема на "молекулярния часовник"

Тъй като тази честота е твърде висока, за да може директно да се управлява всяко механично устройство, тя се намалява до няколкостотин трептения в секунда с помощта на устройство за разделяне на честотата и едва след това се подава към сигнални релета и синхронен електродвигател, който върти стрелките на показалеца разположен на циферблата на часовника. Така тази част от молекулярния часовник повтаря схемата на описаните по-рано кварцови часовници.

За да се възбудят молекулите на амоняка, част от електромагнитните трептения, генерирани от високочестотния генератор, се прилагат към умножител на честотата на променлив ток (виж Фиг. 23). Коефициентът на умножение на честотата в него е избран така, че да го доведе до резонансния. От изхода на честотния умножител електромагнитните трептения влизат във вълновода с газ амоняк. Устройството на изхода на вълновода - дискриминаторът - отбелязва интензивността на електромагнитните трептения, преминали през вълновода, и действа върху високочестотния генератор, променяйки честотата на възбудените от него трептения. Дискриминаторът е проектиран по такъв начин, че когато на входа на вълновода постъпят трептения с честота под резонансната, той настройва генератора, увеличавайки честотата на неговите трептения. Ако обаче на входа на вълновода постъпят трептения с честота, по-висока от резонансната, то той намалява честотата на генератора. В този случай настройката към резонанс е толкова по-точна, колкото по-стръмна е кривата на поглъщане. По този начин е желателно спадът в интензитета на електромагнитните трептения, дължащ се на резонансното поглъщане на тяхната енергия от молекулите, да бъде възможно най-тесен и дълбок.

Всички тези взаимосвързани устройства - генератор, умножител, вълновод на газ амоняк и дискриминатор - са верига обратна връзка, при който молекулите на амоняка се възбуждат от генератора и същевременно го контролират, принуждавайки го да генерира трептения с желаната честота. По този начин молекулярният часовник в крайна сметка използва молекули амоняк като стандарт за честота и време. В първия часовник с молекулярен амоняк, разработен съгласно този принцип от G. Lions през 1953 г., нестабилността на скоростта е около 10 -7, т.е. промяната на честотата не надвишава десет милионни. Впоследствие нестабилността е намалена до 10 -8 , което съответства на грешка при измерване на времеви интервали с 1 секунда за няколко години.

Като цяло това, разбира се, е отлична точност. Оказа се обаче, че в конструирания апарат кривата на поглъщане на електромагнитната енергия далеч не е толкова остра, колкото се очакваше, а по-скоро „размазана“. Съответно точността на цялото устройство се оказа значително по-ниска от очакваната. Внимателните изследвания на тези молекулярни часовници, проведени през следващите години, позволиха да се установи, че техните показания зависят до известна степен от дизайна на вълновода, както и от температурата и налягането на газа, съдържащ се в него. Установено е, че тези ефекти са източници на нестабилност на такива часовници и ограничават тяхната точност.

В бъдеще тези дефекти в молекулярния часовник не са напълно елиминирани. Въпреки това беше възможно да се измислят други, по-напреднали видове квантови измерватели на времето.

Атомен цезиев часовник

Допълнително подобрение на стандартите за честота и време е постигнато въз основа на ясното разбиране на причините за недостатъците на амонячните молекулярни часовници. Спомнете си, че основните недостатъци на амонячните молекулярни часовници са известно "размазване" на резонансната крива на поглъщане и зависимостта на изобразяването на тези часовници от температурата и налягането на газа във вълновода.

Какви са причините за тези дефекти? Могат ли да бъдат елиминирани? Оказа се, че разпространението на резонанса възниква в резултат на топлинното движение на газовите частици, запълващи вълновода. В края на краищата някои от частиците на газа се движат към електромагнитната вълна и следователно за тях честотата на трептене е малко по-висока от тази, дадена от генератора. Други газови частици, напротив, се движат от входящата електромагнитна вълна, сякаш бягат от нея; за тях честотата на електромагнитните трептения е малко по-ниска от номиналната. Само за относително много Голям бройнеподвижни газови частици, честотата на възприеманите от тях електромагнитни трептения е равна на номиналната, т.е. дадено от генератора.

Описаното явление е добре познатият надлъжен ефект на Доплер. Той е този, който води до факта, че резонансната крива е сплескана и размазана и се намира зависимостта на силата на тока на изхода на вълновода от скоростта на газовите частици, т.е. върху температурата на газа.

Група учени от Американското бюро по стандартизация успяха да се справят с тези трудности. Но това, което направиха, беше като цяло нов и много по-точен стандарт за честота и време, въпреки че бяха използвани някои вече известни неща.

Това устройство вече не използва молекули, а атоми. Тези атоми не просто изпълват съда, но се движат в лъч. И така, че посоката на тяхното движение да е перпендикулярна на посоката на разпространение на електромагнитната вълна. Лесно е да се разбере, че в този случай няма надлъжен ефект на Доплер. Устройството използва цезиеви атоми, чието възбуждане се извършва при честота на електромагнитни трептения, равна на 9 192 631 831 периода в секунда.

Съответното устройство е монтирано в тръба, в единия край на която има електрическа пещ 1, която нагрява металния цезий до изпаряване, а в другия край има детектор 6, който отчита броя на цезиевите атоми, които са достигна до него (фиг. 24). Между тях са: първият магнит 2, вълноводът 3, който доставя високочестотни електромагнитни трептения, колиматорът 4 и вторият магнит 5. полета, създадени от постоянни магнити и висока честота електромагнитно поле, сумирани с помощта на вълновод от генератора към тръбата, така че посоката на разпространение на вълната да е перпендикулярна на посоката на полета на частиците.

Такова устройство позволява да се реши първата част от задачата: да се възбудят атомите, тоест да се прехвърлят от едно състояние в друго и в същото време да се избегне надлъжният ефект на Доплер. Ако изследователите се бяха ограничили само до това подобрение, тогава точността на устройството щеше да се увеличи, но не много. Наистина, в лъч от атоми, излъчван от източник с нажежаема жичка, винаги има невъзбудени и възбудени атоми. По този начин, когато атомите, които са излетели от източника, летят през електромагнитното поле и се възбуждат, тогава определен брой възбудени атоми се добавят към вече съществуващите възбудени атоми. Следователно промяната в броя на възбудените атоми се оказва относително не много голяма и следователно ефектът от действието на електромагнитните вълни върху лъча от частици се оказва не много рязък. Ясно е, че ако първоначално изобщо не е имало възбудени атоми и след това са се появили, тогава общият ефект би бил много по-контрастен.

И така, възниква допълнителна задача: в участъка от източника до електромагнитното поле пропуснете атомите, които са в нормално състояние, и премахнете възбудените. Не трябваше да се измисля нищо ново, за да се разреши, тъй като още през четиридесетте години на нашия век Раби, а след това Рамзи, разработиха съответните методи за спектроскопски изследвания. Тези методи се основават на факта, че всички атоми и молекули имат определени електрически и магнитни свойства, като тези свойства са различни за възбудените и невъзбудените частици. Следователно в електрическите и магнитните полета възбудените и невъзбудените атоми и молекули се отклоняват по различен начин.

В описания атомен цезиев часовник, по пътя на лъча от частици между източника и високочестотното електромагнитно поле, постоянният магнит 2 (виж Фиг. 24) беше инсталиран така, че невъзбудените частици бяха фокусирани върху процепа на колиматора и развълнуваните бяха отстранени от лъча. Вторият магнит 5, стоящ между високочестотното електромагнитно поле и детектора, напротив, беше инсталиран по такъв начин, че невъзбудените частици бяха отстранени от лъча и само възбудените бяха фокусирани върху детектора. Такова двойно разделяне води до факта, че само онези частици достигат до детектора, които са били невъзбудени преди да влязат в електромагнитното поле и след това в това поле са преминали във възбудено състояние. В този случай зависимостта на показанията на детектора от честотата на електромагнитните трептения се оказва много остра и съответно резонансната крива на поглъщане на електромагнитната енергия се оказва много тясна и стръмна.

В резултат на описаните мерки задвижващият блок на атомния цезиев часовник се оказа способен да реагира дори на много малка разстройка на високочестотния генератор и по този начин беше постигната много висока точност на стабилизиране.

Останалата част от устройството като цяло повтаря принципната диаграма на молекулярния часовник: високочестотен генератор управлява електрически часовник и едновременно с това възбужда частици чрез вериги за умножение на честотата. Дискриминатор, свързан към цезиева тръба и високочестотен генератор, реагира на работата на тръбата и настройва генератора така, че честотата на генерираните от него трептения да съвпада с честотата, на която се възбуждат частиците.

Цялото това устройство като цяло се нарича атомен цезиев часовник.

В първите модели цезиеви часовници (например цезиевия часовник на Националната физическа лаборатория на Англия) нестабилността е само 1 -9 . В устройства от този тип, разработени и построени през последните години, нестабилността е намалена до 10 -12 -10 -13 .

Вече беше казано, че дори и най-добрите механични астрономически часовници, поради износването на техните части, променят курса си с времето. Дори кварцовите астрономически часовници не са лишени от този недостатък, тъй като поради стареенето на кварца има бавно отклонение на техните показания. Не е открито дрейф на честотата в цезиевите атомни часовници.

При сравняване на различни екземпляри на тези часовници се наблюдава съвпадение на честотата на техните трептения в рамките на ± 3 * 10 -12, което съответства на грешка от само 1 секунда за 10 000 години.

Това устройство обаче не е лишено от недостатъци: изкривяванията на формата на електромагнитното поле и относителната кратка продължителност на въздействието му върху атомите на лъча ограничават по-нататъшното увеличаване на точността на измерване на времеви интервали с помощта на такива системи.

Астрономически часовник с квантов генератор

Друга стъпка към повишаване на точността на измерване на времеви интервали беше направена с помощта молекулярни генератори- уреди, които използват излъчване на електромагнитни вълни от молекули.

Това откритие беше неочаквано и естествено. Неочаквано - защото изглеждаше, че възможностите на старите методи бяха изчерпани, а други нямаше. Естествен - защото редица добре познати ефекти вече съставляват почти всички части на новия метод и остава само да се комбинират правилно тези части. Новата комбинация от известни неща обаче е същността на много открития. Винаги е необходима много смелост да мислиш, за да го измислиш. Доста често, след като това е направено, всичко изглежда много просто.

Устройствата, в които радиацията от молекули се използва за получаване на честотен стандарт, се наричат ​​мазери; тази дума се формира от началните букви на израза: микровълново усилване чрез стимулирано излъчване на радиация, т.е. усилване на радиовълни от сантиметров обхват с помощта на индуцирано лъчение. В момента устройства от този тип най-често се наричат ​​квантови усилватели или квантови генератори.

Какво подготви откриването на квантовия генератор? Какъв е неговият принцип на действие и устройство?

Изследователите знаеха, че когато възбудени молекули, като амоняк, преминават към по-ниски енергийни нива и излъчват електромагнитно излъчване, естествената ширина на тези емисионни линии е изключително малка, поне много пъти по-малка от ширината на линията на поглъщане, използвана в молекулярните часовници. Междувременно, когато се сравнява честотата на две трептения, остротата на резонансната крива зависи от ширината на спектралните линии, а постижимата точност на стабилизиране зависи от остротата на резонансната крива.

Ясно е, че изследователите са били изключително заинтересовани от възможността за постигане на по-висока точност при измерване на времеви интервали, използвайки не само абсорбцията, но и излъчването на електромагнитни вълни от молекулите. Изглежда, че всичко вече е налице за това. Наистина, във вълновода на молекулярния часовник възбудените молекули на амоняка спонтанно излъчват светлина, т.е. преминават към по-ниски енергийни нива и в същото време излъчват електромагнитно излъчване с честота 23 870 129 000 периода в секунда. Ширината на тази спектрална емисионна линия наистина е много малка. В допълнение, тъй като вълноводът на молекулярния часовник е изпълнен с електромагнитни трептения, доставяни от генератора, и честотата на тези трептения е равна на честотата на енергийните кванти, излъчвани от молекулите на амоняка, тогава във вълновода индуциранизлъчване на възбудени амонячни молекули, чиято вероятност е много по-голяма от спонтанното. Така този процес се засилва общ бройдействия на радиация.

Въпреки това, за наблюдението и използването на молекулярно лъчение, система като вълновод с молекулен часовник се оказа напълно неподходяща. Всъщност в такъв вълновод има много повече невъзбудени амонячни частици, отколкото възбудени, и дори като се вземе предвид индуцираното излъчване, актовете на абсорбция на електромагнитна енергия се случват много по-често от актовете на излъчване. Освен това не е ясно как да се изолират енергийните кванти, излъчвани от молекули в такъв вълновод, когато същият обем е изпълнен с електромагнитно излъчване от генератора и това излъчване има същата честота и много по-висок интензитет.

Не е ли вярно, че всички процеси се оказват толкова смесени, че на пръв поглед изглежда невъзможно да се открои правилният от тях? Обаче не е така. В края на краищата е известно, че възбудените молекули се различават по своите електрически и магнитни свойства от невъзбудените и това прави възможно разделянето им.

През 1954-1955г. този проблем беше блестящо решен от Н. Г. Басов и А. М. Прохоров в СССР и от Гордън, Зейгер и Таунс в САЩ*. Тези автори се възползват от факта, че електрическото състояние на възбудените и невъзбудените молекули на амоняка е малко по-различно и, летейки през нехомогенно електрическо поле, те се отклоняват по различен начин.

* (J. Singer, Mathers, IL, M., 1961; Басов Н. Г., Летохов В. С. Оптични честотни стандарти, UFN, том 96, бр. 4, 1968 г.)

Спомнете си, че между две електрически заредени успоредни плочи, например плочите на кондензатор, се създава равномерно електрическо поле; между заредена плоча и точка или две заредени точки – нееднородни. Ако електрическите полета се изобразяват с помощта на силови линии, тогава равномерните полета се представят с линии с еднаква плътност, а нехомогенните полета с линии с различна плътност, например по-малко близо до равнината и повече близо до точката, където линиите се събират. Методите за получаване на нехомогенни електрически полета от една или друга форма са отдавна известни.

Молекулярният генератор е комбинация от източник на молекули, електрически сепаратор и резонатор, събрани в тръба, от която се изпомпва въздух. За дълбоко охлаждане тази тръба се поставя в течен азот. Така се постига висока стабилност на цялото устройство. Източникът на частици в молекулярния генератор е бутилка с тесен отвор, пълна с газ амоняк. През този отвор тесен сноп от частици навлиза в тръбата с определена скорост (фиг. 25а).

Лъчът винаги съдържа невъзбудени и възбудени молекули на амоняк. Обикновено обаче има много повече невъзбудени, отколкото развълнувани. В тръбата, по пътя на тези частици, има зареден с електричество кондензатор, състоящ се от четири пръчки, така нареченият квадруполен кондензатор. В него електрическото поле е нехомогенно и има такава форма (фиг. 25, б), че, преминавайки през него, невъзбудените молекули на амоняка се разпръскват настрани, а възбудените се отклоняват към оста на тръбата и по този начин се фокусират. Следователно частиците се разделят в такъв кондензатор и само възбудени амонячни молекули достигат до другия край на тръбата.

В този друг край на тръбата има съд с определена големина и форма – т. нар. резонатор. Попадайки в него, възбудените молекули на амоняка след известен кратък период от време спонтанно преминават от възбудено състояние в невъзбудено състояние и в същото време излъчват електромагнитни вълниопределена честота. За този процес казват, че молекулите са подчертани. Така е възможно не само да се получи молекулярно лъчение, но и да се изолира.

Обмисли по-нататъчно развитиетези идеи. Електромагнитното излъчване с резонансна честота, взаимодействайки с невъзбудени молекули, ги прехвърля във възбудено състояние. Същото лъчение, взаимодействайки с възбудени молекули, ги прехвърля в невъзбудено състояние, като по този начин стимулира тяхното излъчване. В зависимост от това кои молекули са повече, невъзбудени или възбудени, преобладава процесът на поглъщане или индуцирано излъчване на електромагнитна енергия.

Чрез създаване в определен обем, например резонатор, значително преобладаване на възбудени амонячни молекули и прилагане на електромагнитни колебания на резонансната честота към него, е възможно да се усили микровълновата честота. Ясно е, че това усилване възниква поради непрекъснатото изпомпване на възбудени амонячни молекули в резонатора.

Ролята на резонатора не се ограничава до факта, че той е съд, в който се извършва излъчването на възбудени молекули. Тъй като електромагнитното излъчване на резонансната честота стимулира излъчването на възбудени молекули, колкото по-голяма е плътността на това излъчване, толкова по-активно протича този процес на индуцирано излъчване.

Чрез избора на размерите на резонатора в съответствие с дължината на вълната на тези електромагнитни трептения е възможно да се създадат условия за възникване на стоящи вълни в него (подобно на избора на размерите на органните тръби за възникване на стоящи вълни на съответните еластични звукови трептения в тях). След като сте направили стените на резонатора от подходящ материал, е възможно да се гарантира, че те отразяват електромагнитните трептения с най-малко загуби. И двете мерки позволяват да се създаде висока плътност на електромагнитната енергия в резонатора и по този начин да се увеличи ефективността на цялото устройство като цяло.

При равни други условия печалбата в това устройство е толкова по-голяма, колкото по-висока е плътността на потока на възбудените молекули. Забележително е, че при някаква достатъчно висока плътност на потока на възбудени молекули и подходящи параметри на резонатора, интензитетът на излъчване на молекулите става достатъчно голям, за да покрие различни загуби на енергия и усилвателят се превръща в молекулярен генератор на микровълнови трептения - т.н. наречен квантов генератор. В този случай вече не е необходимо да се подава високочестотна електромагнитна енергия към резонатора. Процесът на стимулирано излъчване на едни възбудени частици се поддържа от излъчването на други. Освен това при подходящи условия процесът на генериране на електромагнитна енергия не спира дори ако част от нея се отклони настрани.

Квантов осцилатор с много висока стабилност Дава високочестотни електромагнитни трептения със строго определена честота и може да се използва за измерване на времеви интервали. Не е необходимо да работи непрекъснато. Достатъчно е периодично на определени интервали да се сравнява честотата на електрическия генератор на астрономическия часовник с този стандарт на молекулярната честота и, ако е необходимо, да се въведе корекция.

В края на петдесетте години е построен астрономически часовник, коригиран от генератор на молекулен амоняк. Тяхната краткосрочна нестабилност не надвишава 10 -12 за 1 минута, а дългосрочната нестабилност е около 10 -10, което съответства на изкривявания в броенето на времеви интервали само с 1 секунда за няколкостотин години.

По-нататъшно подобряване на стандартите за честота и време беше постигнато на базата на същите идеи и използването на някои други частици като работна среда, като талий и водород. В този случай квантовият генератор, работещ върху сноп от водородни атоми, разработен и построен в началото на шейсетте години от Голденберг, Клепнер и Рамзи, се оказа особено обещаващ. Този генератор също се състои от източник на частици, сепаратор и резонатор, монтирани в тръба (фиг. 26), потопена в подходящ охладител. Източникът излъчва сноп от водородни атоми. В този лъч има невъзбудени и възбудени водородни атоми, като има много повече невъзбудени, отколкото възбудени.

Тъй като възбудените водородни атоми се различават от невъзбудените по своето магнитно състояние (магнитен момент), тяхното разделяне вече не е електрическо, а магнитно поле, създадено от двойка магнити. Резонаторът на водородния генератор също има значителни характеристики. Изработен е под формата на колба от стопен кварц, чиито вътрешни стени са покрити с парафин. Поради множеството (около 10 000) еластични отражения на водородните атоми от парафиновия слой, дължината на полета на частиците и съответно времето на престоя им в резонатора в сравнение с молекулярния генератор се увеличава хиляди пъти. По този начин е възможно да се получат много тесни спектрални емисионни линии на водородни атоми и, в сравнение с молекулярен генератор, да се намали нестабилността на цялото устройство с фактор хиляди.

Съвременните дизайни на астрономически часовници с водороден квантов генератор са надминали стандарта за атомен лъч на цезий по своята производителност. Не е установено системно отклонение. Тяхната краткосрочна нестабилност е само 6 * 10 -14 на минута, а дългосрочната - 2 * 10 -14 на ден, което е десет пъти по-малко от това на цезиевия стандарт. Възпроизводимостта на показанията на часовника с водороден квантов генератор е ±5*10 -13, докато възпроизводимостта на цезиевия стандарт е ±3*10 -12. Следователно водородният генератор е около десет пъти по-добър и в този показател. Така с помощта на водороден астрономически часовник е възможно да се осигури точност на измерване на времето от порядъка на 1 секунда за интервал от около сто хиляди години.

Междувременно редица изследвания през последните години показват, че тази висока точност на измерване на времеви интервали, постигната на базата на генератори на атомни лъчи, все още не е границата и може да бъде подобрена.

Предаване на точния час

Задачата на службата за време не се ограничава до получаване и съхраняване на точното време. Не по-малко важна част от него е такава организация на предаването на точното време, при която тази точност да не се губи.

В старите времена предаването на сигнали за време се извършваше с помощта на механични, звукови или светлинни устройства. В Петербург оръдие гръмна точно по пладне; човек също може да свери часовника си с часовника на кулата на Института по метрология, сега кръстен на Д. И. Менделеев. AT морски пристанищаЗа сигнал за време се използва падаща топка. От корабите в пристанището се виждаше как точно по обяд топката се откъсва от върха на специална мачта и пада в подножието й.

За нормалното протичане на съвременния интензивен живот е много важно да се осигури точен час железници, пощи, телеграфи и големите градове. Не се изисква такава висока точност, както при астрономическата и географската работа, но е необходимо с точност до минута във всички части на града, във всички части на нашата необятна страна, всички часовници да показват времето в същия начин. Тази задача обикновено се решава с помощта на електрически часовник.

В часовникарската индустрия на железниците и комуникационните институции, в часовникарската индустрия модерен граделектрическите часовници играят голяма роля. Устройството им е много просто, но въпреки това с точност до една минута показват едно и също време във всички точки на града.

Електрическите часовници са първични и вторични. Първичните електрически часовници имат махало, колела, изходен механизъм и са измерватели на реално време. Вторичните електрически часовници са само стрелки: в тях няма часовников механизъм, а има само сравнително просто устройство, което движи ръцете веднъж на минута (фиг. 27). При всяко отваряне на тока електромагнитът освобождава котвата и "кучето", прикрепено към котвата, опирайки се в храповото колело, го завърта с един зъб. Сигналите за електрически ток се подават към вторичния часовник или от централната инсталация, или от първичния електрически часовник. През последните години имаше говорещ часовник, изграден на принципа на звуковите филми, които не само показват, но и разказват времето.

За предаване точно времесега обслужват главно електрически сигнали, изпращани по телефон, телеграф и радио. През последните десетилетия техниката на тяхното предаване се усъвършенства и точността съответно се увеличи. През 1904 г. Бигурдан предава ритмични времеви сигнали от Парижката обсерватория, които са получени от обсерваторията Монсури с точност от 0,02-0,03 сек. През 1905 г. Вашингтонската военноморска обсерватория започва редовно предаване на сигнали за време; от 1908 г. започват да се предават ритмични сигнали за време от Айфеловата кула, а от 1912 г. от обсерваторията в Гринуич.

В момента предаването на сигнали за точно време се извършва в много страни. В СССР такива предавания се извършват от Държавния астрономически институт на името на V.I. P. K. Sternberg, както и редица други организации. В същото време се използват редица различни програми за предаване на показанията на средното слънчево време по радиото. Например програмата за сигнал за време на излъчване се предава в края на всеки час и се състои от шест кратки импулса. Началото на последния от тях съответства на времето на този или онзи час и 00 минути 00 секунди. В морската и въздушна навигация се използва програма от пет серии от 60 импулса и три серии от шест къси сигнала, разделени от по-дълги сигнали. Освен това има редица специални програми за времеви сигнали. Информация за различни програми за специални времеви сигнали се публикува в специални публикации.

Грешката в предаването на времеви сигнали за излъчваните програми е около ±0,01 - 0,001 сек, а за някои специални ±10 -4 и дори ±10 -5 сек. По този начин вече са разработени методи и устройства, които правят възможно получаването, съхраняването и предаването на времето с много висока степен на точност.

AT последно времеРеализирани са съществено нови идеи в областта на съхранението и предаването на точното време. Да предположим, че е необходимо в редица точки на всяка територия точността на показанията на стоящите там часовници да не е по-лоша от ± 30 секунди, при условие че всички тези часовници работят непрекъснато през цялата година. Такива изисквания важат например за градските и железопътните часовници. Изискванията не са много строги, но за да ги изпълните с помощта на автономни часовници, е необходимо дневната скорост на всеки екземпляр от часовника да бъде по-добра от ± 0,1 секунди, а това изисква прецизни кварцови хронометри.

Междувременно, ако този проблем бъде разрешен с помощта на обща система за време, състоящ се от първични часовници и голям брой вторични часовници, свързани с тях, тогава само първичните часовници трябва да имат висока точност. Следователно, дори при увеличени разходи за първичния часовник и съответно ниски разходи за вторичния часовник, може да се постигне добра точност в цялата система при относително ниски общи разходи.

Разбира се, в този случай трябва да сте сигурни, че самият вторичен часовник не въвежда грешки. Описаният по-горе вторичен часовник с храпово колело и палец, при който стрелката се движи веднъж на минута по сигнал, понякога се поврежда. Освен това с течение на времето грешката на техните показания се натрупва. В съвременните вторични часовници се използват различни видове проверка и корекция на показанията. Още по-голяма точност се осигурява от вторичния часовник, който използва променлив ток с индустриална честота (50 Hz), чиято честота е строго стабилизирана. Основната част на този часовник е синхронен електрически двигател, задвижван от променлив ток. Така в този часовник самият променлив ток е непрекъснат времеви сигнал с период на повторение от 0,02 секунди.

В момента е създадена световната синхронизация на атомните часовници (WOSAC). Основният първичен часовник на тази система се намира в Рим, Ню Йорк, САЩ, и се състои от три атомни цезиеви часовника, показанията на които са осреднени. Така точността на отчитането на времето е равна на (1-3)*10 -11 . Тези първични часовници са свързани към световна мрежа от вторични часовници.

Тестът показа, че при предаване на точни сигнали за време чрез WHOAC от щата Ню Йорк (САЩ) до остров Оаху (Хавай), т.е. приблизително 30 000 км, индикациите за време са координирани с точност до 3 микросекунди.

Високата точност на съхранение и предаване на времеви марки, постигната днес, позволява да се решават сложни и нови проблеми на навигацията в дълбокия космос, както и макар и стари, но все още важни и интересни въпроси за движението на земната кора.

Накъде отиват континентите?

Сега можем да се върнем към проблема за движението на континентите, описан в предишната глава. Това е още по-интересно, защото през половин век, изминал от появата на трудовете на Вегенер до наше време, научните спорове около тези идеи все още не са утихнали. Например У. Мунк и Г. Макдоналд пишат през 1960 г.: „Някои от данните на Вегенер са неоспорими, но повечето от неговите аргументи са изцяло базирани на произволни предположения.“ И по-нататък: "Големи размествания на континентите са станали преди изобретяването на телеграфа, средни - преди изобретяването на радиото, а след това практически не се наблюдават размествания."

Тези язвителни забележки не са безпочвени, поне в първата си част. Наистина, надлъжните измервания, които Wegeper и неговите сътрудници някога са извършили по време на своите експедиции до Гренландия (в една от които Wegener трагично загина), са извършени с точност, недостатъчна за строгото решение на проблема. Това е отбелязано и от неговите съвременници.

Един от най-убедените поддръжници на теорията за движението на континентите в съвременната й версия е П. Н. Кропоткин. През 1962 г. той пише: „Палеомагнитните и геоложки данни показват, че през мезозоя и кайнозоя лайтмотивът на движението на земната кора е раздробяването на два древни континента – Лавразия и Гондвана и разпространението на техните части към Тихия океан и към геосинклиналния пояс Тетис." Спомнете си, че Лавразия покри Северна Америка, Гренландия, Европа и цялата северна половина на Азия, Гондвана - южните континентии Индия. Океанът Тетис се простира от Средиземно море през Алпите, Кавказ и Хималаите до Индонезия.

Същият автор пише по-нататък: „Единството на Гондвана вече е проследено от предкамбрия до средата на креда и нейното раздробяване сега изглежда като дълъг процес, започнал през палеозоя и достигнал особено голям мащаб от средата на Креда.Оттогава са изминали осемдесет милиона години.Следователно разстоянието между Африка и Южна Американараства с 6 см на година. Същата скорост се получава от палеомагнитни данни за движението на Индустан от южното полукълбо към северното.„След като реконструира местоположението на континентите в миналото, използвайки палеомагнитни данни, П. Н. Кропоткин стигна до заключението, че“ - по това време континентите наистина бяха сглобени в такъв блок, който наподобяваше очертанията на основната континентална платформа на Вегенериан".

И така, сумата от данните, получени чрез различни методи, показва, че сегашното местоположение на континентите и техните очертания са се формирали в далечното минало в резултат на поредица от разломи и значително движение на континентални блокове.

Въпросът за текущото движение на континентите се решава въз основа на резултатите от надлъжни изследвания, проведени с достатъчна точност. Какво в този случай означава достатъчна точност може да се види от факта, че например на географската ширина на Вашингтон промяна в географската дължина от една десет хилядна от секундата съответства на изместване от 0,3 см. Тъй като изчислената скорост на движение е около 1 m на година, а съвременните услуги за време вече Ако е възможно да се определят времеви точки, да се съхранява и предава точното време с точност до хилядни и десет хилядни от секундата, тогава за получаване на убедителни резултати е достатъчно извършват подходящи измервания на интервали от няколко години или няколко десетки години.

За целта през 1926 г. е създадена мрежа от 32 пункта за наблюдение и са извършени астрономически надлъжни изследвания. През 1933 г. са извършени повторни астрономически надлъжни изследвания и 71 обсерватории вече са включени в работата. Тези измервания, извършени на добро съвременно ниво, макар и за не много дълъг интервал от време (7 години), показаха по-специално, че Америка не се отдалечава от Европа с 1 m годишно, както смята Вегенер, а се приближава с приблизително скорост 60 cm годишно.

Така с помощта на много точни надлъжни измервания беше потвърдено наличието на съвременно движение на големи континентални блокове. Освен това беше възможно да се установи, че отделни части от тези континентални блокове имат малко по-различно движение.

Всяко астрономическо наблюдение трябва да бъде придружено с данни за времето на извършването му. Точността на момента на времето може да бъде различна, в зависимост от изискванията и свойствата на наблюдаваното явление. Така например при обикновени наблюдения на метеори и променливи звезди е напълно достатъчно да се знае моментът с точност до минута. Наблюдения слънчеви затъмнения, закриване на звезди от Луната и по-специално наблюдения на движението изкуствени спътнициЗемите изискват маркировки на моменти с точност не по-малка от една десета от секундата. Точните астрометрични наблюдения на денонощното въртене на небесната сфера налагат използването на специални методи за регистриране на моменти от време с точност до 0,01 и дори 0,005 секунди!

Ето защо една от основните задачи на практическата астрономия е да получи точно време от наблюдения, да го съхранява и да съобщи данните за времето на потребителите.

За да поддържат времето, астрономите имат много точни часовници, които редовно проверяват, като определят моментите на кулминациите на звездите с помощта на специални инструменти. Предаването на сигнали за точно време по радиото им позволи да организират услуга за световно време, тоест да свържат всички обсерватории, занимаващи се с наблюдения от този вид, в една система.

Отговорността на Time Services, освен излъчването на точни часови сигнали, включва и предаването на опростени сигнали, които са добре познати на всички радиослушатели. Това са шест кратки сигнала, "точки", които се подават преди началото на новия час. Моментът на последната "точка", до стотна от секундата, съвпада с началото на нов час. Астрономът-любител се съветва да използва тези сигнали, за да свери часовника си. Когато проверяваме часовника, не трябва да го превеждаме, тъй като в този случай аз развалям механизма, а астрономът трябва да се грижи за часовника си, тъй като това е един от основните му инструменти. Той трябва да определи "корекцията на часовника" - разликата между точното време и техните показания. Тези корекции трябва да се определят систематично и да се записват в дневника на наблюдателя; по-нататъшното им изучаване ще ви позволи да определите хода на часовника и да ги проучите добре.

Разбира се, желателно е да разполагате с възможно най-добрия часовник. Какво трябва да се разбира под термина "добри часове"?

Необходимо е те да поддържат курса си възможно най-точно. Нека сравним две копия на обикновени джобни часовници:

Положителният знак на корекцията означава, че за да се получи точното време, е необходимо да се добави поправка към показанието на часовника.

В двете половини на таблета има записи на корекциите на часовника. Като извадим горната корекция от долната корекция и разделим на броя на дните, изминали между определянията, получаваме дневната скорост на часовника. Данните за напредъка са дадени в същата таблица.

Защо наричаме едни часовници лоши, а други добри? За първите часове корекцията е близка до нулата, но курсът им се променя неравномерно. При второто - корекцията е голяма, но ходът е равномерен. Първият часовник е подходящ за такива наблюдения, които не изискват по-точен времеви печат от минутата. Техните показания не могат да бъдат интерполирани и трябва да се проверяват няколко пъти на нощ.

Вторият, "добър часовник", е подходящ за извършване на по-сложни наблюдения. Разбира се, полезно е да ги проверявате по-често, но е възможно да интерполирате показанията им за междинни моменти. Нека покажем това с пример. Да приемем, че наблюдението е направено на 5 ноември в 23:32:46. според нашето работно време. Проверката на часовника, извършена в 17 часа на 4 ноември, даде корекция от +2 м. 15 с. Дневният ход, както се вижда от таблицата, е +5,7 s. От 17:00 часа на 4 ноември до момента на наблюдението са изминали 1 ден и 6,5 часа или 1,27 дни. Умножавайки това число по дневната норма, получаваме +7,2 s. Следователно корекцията на часовника в момента на наблюдение не е била 2 м. 15 с, а +2 м. 22 с. Добавяме го към момента на наблюдение. И така, наблюдението е направено на 5 ноември в 23:35:8.

Щастлив съм да живея образцово и просто:
Като слънце - като махало - като календар
М. Цветаева

Урок 6/6

ТемаОснови на измерването на времето.

Цел Помислете за системата за отчитане на времето и нейната връзка с географската дължина. Дайте представа за хронологията и календара, определяйки географските координати (дължина) на района според астрометричните наблюдения.

Задачи :
1. образователен: практическа астрометрия за: 1) астрономически методи, инструменти и мерни единици, броене и отчитане на времето, календари и хронология; 2) определяне на географските координати (дължина) на района според данните от астрометричните наблюдения. Служби на Слънцето и точно време. Приложение на астрономията в картографията. За космическите явления: въртенето на Земята около Слънцето, въртенето на Луната около Земята и въртенето на Земята около оста си и техните последствия - небесни явления: изгрев, залез, дневно и годишно видимо движение и кулминации на светила (Слънце, Луна и звезди), промяна на фазите на Луната.
2. подхранване: формиране на научен мироглед и атеистично образование в хода на запознаване с историята на човешкото познание, с основните видове календари и хронологични системи; развенчаване на суеверия, свързани с понятията "високосна година" и превода на датите на юлианския и Григориански календари; политехническо и трудово обучение при представяне на материали за уреди за измерване и запаметяване на време (часове), календари и системи за летоброене и практически методи за прилагане на астрометричните знания.
3. Образователни: формиране на умения: решаване на проблеми за изчисляване на времето и датите на хронологията и прехвърляне на време от една система за съхранение и акаунт в друга; изпълняват упражнения по прилагането на основните формули на практическата астрометрия; използват мобилна карта на звездното небе, справочници и астрономическия календар за определяне на положението и условията за видимост на небесните тела и хода на небесните явления; определяне на географските координати (дължината) на района според астрономическите наблюдения.

Зная:
1-во ниво (стандартно)- системи за отчитане на времето и мерни единици; концепцията за обяд, полунощ, ден, връзката на времето с географската дължина; нулев меридиан и всемирно време; поясно, местно, лятно и зимно време; методи за превод; нашето смятане, произходът на нашия календар.
2-ро ниво- системи за отчитане на времето и мерни единици; понятие за пладне, полунощ, ден; връзка на времето с географската дължина; нулев меридиан и всемирно време; поясно, местно, лятно и зимно време; методи за превод; назначаване на точен час на обслужване; понятието хронология и примери; понятието календар и основните видове календари: лунен, лунно-слънчев, слънчев (юлиански и григориански) и основи на хронологията; проблемът за създаване на постоянен календар. Основни понятия на практическата астрометрия: принципите за определяне на времето и географските координати на района според астрономическите наблюдения. Причини за ежедневно наблюдавани небесни явления, породени от революцията на Луната около Земята (промяна на фазите на Луната, видимо движение на Луната в небесната сфера).

Умейте да:
1-во ниво (стандартно)- Намерете световното време, средно, зоново, местно, лятно, зимно;
2-ро ниво- Намерете световното време, средно, зоново, местно, лятно, зимно; конвертиране на дати от стари към нов стили обратно. Решете задачи за определяне на географските координати на мястото и времето на наблюдение.

Оборудване: плакат "Календар", ПКЗН, махало и слънчев часовник, метроном, хронометър, кварцов часовник Земен глобус, таблици: някои практически приложенияастрономия. CD- "Червена смяна 5.1" (Time-show, Истории за Вселената = Време и сезони). Модел на небесната сфера; стенна карта на звездното небе, карта на часовите зони. Карти и снимки на земната повърхност. Таблица "Земята в открития космос". Фрагменти от филмови ленти„Видимо движение на небесни тела”; „Развитие на представите за Вселената”; Как астрономията опроверга религиозни представленияза вселената"

Интердисциплинарна комуникация: Географски координати, времеброене и методи за ориентиране, картна проекция (география, 6-8 клас)

По време на часовете

1. Повторение на наученото(10 минути).
а) 3 човека на индивидуални карти.
1. 1. На каква височина в Новосибирск (φ= 55º) Слънцето кулминира на 21 септември? [за втората седмица на октомври по ПКЗН δ=-7º, тогава h=90 o -φ+δ=90 o -55º-7º=28º]
2. Къде на земята не се виждат звезди от южното полукълбо? [на северния полюс]
3. Как да се ориентираме по терена по слънцето? [март, септември - изгрев на изток, залез на запад, обяд на юг]
2. 1. Височината на слънцето през деня е 30º, а деклинацията му е 19º. Определете географската ширина на мястото за наблюдение.
2. Как са дневните пътеки на звездите спрямо небесния екватор? [успоредно]
3. Как да се ориентирате в терена с помощта на Полярната звезда? [посока север]
3. 1. Каква е деклинацията на звезда, ако кулминира в Москва (φ= 56 º ) на височина 69º?
2. Как е оста на света спрямо земната ос, спрямо равнината на хоризонта? [успоредно, под ъгъла на географската ширина на мястото за наблюдение]
3. Как да се определи географската ширина на района от астрономически наблюдения? [измерете ъгловата височина на Полярната звезда]

б) 3 души на дъската.
1. Изведете формулата за височината на осветителното тяло.
2. Дневни пътища на светилата (звездите) на различни географски ширини.
3. Докажете, че височината на световния полюс е равна на географската ширина.

в) Останалите сами .
1. Каква е най-високата височина, която Вега достига (δ=38 o 47") в Cradle (φ=54 o 04")? [максимална височина при горната кулминация, h=90 o -φ+δ=90 o -54 o 04 "+38 o 47"=74 o 43"]
2. Изберете който и да е ярка звездаи запишете координатите му.
3. В кое съзвездие се намира Слънцето днес и какви са неговите координати? [за втора седмица на октомври по ПКПД в конс. Дева, δ=-7º, α=13 h 06 m]

г) в "Червена смяна 5.1"
Намерете слънцето:
Каква информация може да се получи за Слънцето?
- какви са координатите му днес и в какво съзвездие се намира?
Как се променя деклинацията? [намалява]
- коя от звездите, които имат собствено име, е най-близо до Слънцето по ъглово разстояние и какви са неговите координати?
- докажете, че Земята в момента се движи в орбита, приближаваща се до Слънцето (от таблицата за видимост - ъгловият диаметър на Слънцето нараства)

2. нов материал (20 минути)
Трябва да се плати вниманието на ученика:
1. Продължителността на деня и годината зависи от отправната система, в която се разглежда движението на Земята (дали е свързано с неподвижни звезди, Слънце и др.). Изборът на референтна система се отразява в името на единицата за време.
2. Продължителността на единиците за отчитане на времето е свързана с условията на видимост (кулминации) на небесните тела.
3. Въвеждането на атомния стандарт за време в науката се дължи на неравномерността на въртенето на Земята, която беше открита с нарастваща точност на часовника.
4. Въвеждането на стандартно време се дължи на необходимостта от координиране на икономическите дейности на територията, определена от границите на часовите зони.

Системи за отчитане на времето. Връзка с географската дължина. Преди хиляди години хората са забелязали, че много неща в природата се повтарят: Слънцето изгрява на изток и залязва на запад, лятото следва зимата и обратно. Тогава се появиха първите единици за време - ден месец Година . С помощта на най-простите астрономически инструменти е установено, че една година има около 360 дни, като за около 30 дни силуетът на луната преминава през цикъл от едно пълнолуние до следващото. Затова халдейските мъдреци възприели шестдесетичната бройна система като основа: денят бил разделен на 12 нощни и 12 дни часа , кръгът е 360 градуса. Всеки час и всеки градус бяха разделени на 60 минути , а всяка минута - с 60 секунди .
Последвалите по-точни измервания обаче безнадеждно развалиха това съвършенство. Оказа се, че Земята прави пълна обиколка около Слънцето за 365 дни 5 часа 48 минути и 46 секунди. Луната, от друга страна, отнема от 29,25 до 29,85 дни, за да заобиколи Земята.
Периодични явления, придружени от ежедневно въртене на небесната сфера и видимото годишно движение на Слънцето по еклиптиката са в основата на различни системи за отчитане на времето. време- основното физическо количество, характеризиращо последователната промяна на явления и състояния на материята, продължителността на тяхното съществуване.
Къс- ден, час, минута, секунда
Дълги- година, тримесечие, месец, седмица.
1. "звезден"времето, свързано с движението на звездите върху небесната сфера. Измерено от часовия ъгъл на точката на пролетното равноденствие: S \u003d t ^; t \u003d S - a
2. "слънчева„време, свързано: с видимото движение на центъра на слънчевия диск по еклиптиката (истинско слънчево време) или движението на „средното слънце“ – въображаема точка, движеща се равномерно по небесния екватор в същия интервал от време като истинското Слънце (средно слънчево време).
С въвеждането през 1967 г. на стандарта за атомно време и международната система SI, атомната секунда се използва във физиката.
Второ- физическа величина, числено равна на 9192631770 периода на излъчване, съответстваща на прехода между свръхфините нива на основното състояние на атома цезий-133.
Всички горепосочени "времена" се съгласуват едно с друго чрез специални изчисления. Средното слънчево време се използва в ежедневието . Основната единица за сидерично, истинско и средно слънчево време е денят.Получаваме звездни, средни слънчеви и други секунди, като разделяме съответния ден на 86400 (24 часа, 60 метра, 60 секунди). Денят стана първата единица за измерване на времето преди повече от 50 000 години. ден- периодът от време, през който Земята прави едно пълно завъртане около оста си спрямо който и да е ориентир.
звезден ден- периодът на въртене на Земята около оста си спрямо неподвижните звезди се определя като времевия интервал между две последователни горни кулминации на пролетното равноденствие.
истински слънчев ден- периодът на въртене на Земята около оста си спрямо центъра на слънчевия диск, дефиниран като интервала от време между две последователни едноименни кулминации на центъра на слънчевия диск.
Поради факта, че еклиптиката е наклонена към небесния екватор под ъгъл 23 o 26 ", а Земята се върти около Слънцето по елиптична (леко удължена) орбита, скоростта видимо движениеСлънцата в небесната сфера и, следователно, продължителността на истинския слънчев ден ще се променят постоянно през годината: най-бързо близо до равноденствията (март, септември), най-бавно близо до слънцестоенето (юни, януари). За опростяване на изчисленията на времето в астрономията е въведено понятието среден слънчев ден – периодът на въртене на Земята около оста й спрямо „средното Слънце“.
Среден слънчев денсе определят като времевия интервал между две последователни едноименни кулминации на „средното слънце“. Те са с 3 m 55,009 s по-къси от звездния ден.
24 h 00 m 00 s звездно време са равни на 23 h 56 m 4,09 s средно слънчево време. За категоричност на теоретичните изчисления се приема ефемериди (таблица)секунда, равна на средната слънчева секунда на 0 януари 1900 г. в 12 часа, равно на текущото време, което не е свързано с въртенето на Земята.

Преди около 35 000 години хората са забелязали периодична промяна във външния вид на луната - промяна на лунните фази. Фаза Е небесно тяло(Луни, планети и т.н.) се определя от съотношението на най-голямата ширина на осветената част на диска ддо неговия диаметър д: F=г/д. Линия терминаторразделя тъмните и светлите части на диска на светилото. Луната се движи около земята в същата посока, в която земята се върти около оста си: от запад на изток. Показването на това движение е видимото движение на Луната на фона на звездите спрямо въртенето на небето. Всеки ден Луната се премества на изток с 13,5 o спрямо звездите и прави пълен кръг за 27,3 дни. Така че втората мярка за време след деня беше установена - месец.
Сидеричен (звезден) лунен месец- периодът от време, през който Луната прави едно пълно завъртане около Земята спрямо неподвижните звезди. Равно на 27 d 07 h 43 m 11,47 s .
Синодичен (календарен) лунен месец- интервалът от време между две последователни фази със същото име (обикновено нови луни) на луната. Равно на 29 d 12 h 44 m 2,78 s .
Съвкупността от явления на видимото движение на Луната на фона на звездите и промяната на фазите на Луната позволяват да се ориентирате по Луната на земята (фиг.). Луната се появява като тесен полумесец на запад и изчезва в лъчите на утринната зора със същия тесен полумесец на изток. Мислено прикрепете права линия отляво на полумесеца. Можем да прочетем на небето или буквата "P" - "расте", "рогата" на месеца са обърнати наляво - месецът се вижда на запад; или буквата "С" - "остаряване", "рогата" на месеца са обърнати надясно - месецът се вижда на изток. При пълнолуние луната се вижда на юг в полунощ.

В резултат на наблюденията на промяната в положението на Слънцето над хоризонта в продължение на много месеци възниква трета мярка за време - година.
година- периодът от време, през който Земята прави едно пълно завъртане около Слънцето спрямо която и да е референтна точка (точка).
звездна година- сидеричен (звезден) период на въртене на Земята около Слънцето, равен на 365.256320 ... средни слънчеви дни.
аномалистична година- интервалът от време между две последователни преминавания на средното Слънце през точката на неговата орбита (обикновено перихелий) е равен на 365,259641 ... средни слънчеви дни.
тропическа година- интервалът от време между две последователни преминавания на средното Слънце през пролетното равноденствие, равен на 365,2422... средни слънчеви дни или 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Универсално времедефинирано като местно средно слънчево време на нулевия (Гринуич) меридиан ( Че, UT- универсално време). Защото в ежедневието местно времене можете да го използвате (тъй като е един в люлката, а друг в Новосибирск (различен λ )), поради което беше одобрен от Конференцията по предложение на канадски железопътен инженер Санфорд Флеминг(8 февруари 1879 когато говори в Канадския институт в Торонто) стандартно време,разделяйки земното кълбо на 24 часови зони (360:24 = 15 o, 7,5 o от централния меридиан). Нулевата часова зона е разположена симетрично по отношение на нулевия (Гринуич) меридиан. Поясите са номерирани от 0 до 23 от запад на изток. Реалните граници на поясите са съобразени с административните граници на области, региони или щати. Централните меридиани на часовите зони са точно на 15 o (1 час) един от друг, така че при преминаване от една часова зона в друга времето се променя с цял брой часове, а броят на минутите и секундите не се променя. Нов календарен ден (и Нова година) Започни от линии за дата(демаркационна линия), преминавайки главно по меридиана на 180 o източна дължина близо до североизточната граница на Руската федерация. На запад от линията за дати денят от месеца винаги е с един повече, отколкото на изток от него. При пресичане на тази линия от запад на изток календарното число намалява с единица, а при пресичане на линията от изток на запад календарното число се увеличава с единица, което елиминира грешката при отчитане на времето при пътуване по света и преместване на хора от Източното до западното полукълбо на Земята.
Ето защо Международната меридианска конференция (1884 г., Вашингтон, САЩ) във връзка с развитието на телеграфа и железопътен транспортвъведено е:
- началото на деня от полунощ, а не от обяд, както беше.
- началният (нулев) меридиан от Гринуич (Гринуича обсерватория близо до Лондон, основана от Дж. Фламстид през 1675 г., през оста на телескопа на обсерваторията).
- система за броене стандартно време
Стандартното време се определя по формулата: T n = T 0 + n , където T 0 - универсално време; н- номер на часовата зона.
Лятно часово време- стандартно време, променено на цял брой часове с постановление на правителството. За Русия е равно на колана плюс 1 час.
Московско време- лятно часово време на втората часова зона (плюс 1 час): Tm \u003d T 0 + 3 (часа).
Лятно време- стандартно часово време, което се променя с допълнителен плюс 1 час с държавна заповед за периода на лятното часово време с цел пестене на енергийни ресурси. Следвайки примера на Англия, която въведе лятното часово време за първи път през 1908 г., сега 120 страни по света, включително Руската федерация, преминават ежегодно към лятно часово време.
Часови зони на света и Русия
След това учениците трябва накратко да бъдат запознати с астрономическите методи за определяне на географските координати (дължина) на района. Поради въртенето на Земята, разликата между обедните и кулминационните часове ( кулминация.Какво е това явление?) на звезди с известни екваториални координати в 2 точки е равна на разликата в географските дължини на точките, което дава възможност да се определи дължината на дадена точка от астрономически наблюдения на Слънцето и други светила и , обратно, местно време във всяка точка с известна географска дължина.
Например: единият от вас е в Новосибирск, вторият в Омск (Москва). Кой от вас ще наблюдава по-рано горната кулминация на центъра на Слънцето? И защо? (забележете, това означава, че часовникът ви е по времето на Новосибирск). Заключение- в зависимост от местоположението на Земята (меридиан - географска дължина), кулминацията на всяко светило се наблюдава в различно време, това е времето е свързано с географската дължина или T=UT+λ,и часовата разлика за две точки, разположени на различни меридиани ще бъде T 1 -T 2 \u003d λ 1 - λ 2.Географска дължина (λ ) на площта се измерва на изток от "нулевия" (Гринуич) меридиан и е числено равен на интервала от време между едноименните кулминации на същото светило на Гринуичкия меридиан ( UT)и на мястото за наблюдение ( T). Изразява се в градуси или часове, минути и секунди. За да се определи географска дължина на района, е необходимо да се определи моментът на кулминацията на всяко светило (обикновено Слънцето) с известни екваториални координати. Превеждайки с помощта на специални таблици или калкулатор времето на наблюдения от средното слънчево към звездното и знаейки от справочника времето на кулминацията на това светило на меридиана на Гринуич, можем лесно да определим географската дължина на района . Единствената изчислителна трудност е точен преводединици време от една система в друга. Моментът на кулминацията не може да бъде "пазен": достатъчно е да се определи височината (зенитното разстояние) на светилото във всеки точно фиксиран момент от времето, но тогава изчисленията ще бъдат доста сложни.
Часовниците се използват за измерване на времето. От най-простите, използвани в древността, е гномон - вертикален стълб в центъра на хоризонтална платформа с разделения, след това пясък, вода (клепсидра) и огън, до механични, електронни и атомни. Още по-точен атомен (оптичен) стандарт за време е създаден в СССР през 1978 г. Грешка от 1 секунда се появява на всеки 10 000 000 години!

Система за отчитане на времето у нас
1) От 1 юли 1919 г. се въвежда стандартно време(Постановление на Съвета на народните комисари на РСФСР от 8 февруари 1919 г.)
2) През 1930 г. се създава Москва (майчинство) времето на 2-ра часова зона, в която се намира Москва, изместване с един час напред спрямо стандартното време (+3 към универсалното или +2 към централноевропейското), за да се осигури по-светла част от денонощието през деня ( постановление на Съвета на народните комисари на СССР от 16.06.1930 г.). Разпределението на часовите зони на краищата и регионите се променя значително. Отменен през февруари 1991 г. и възстановен отново от януари 1992 г.
3) Същият указ от 1930 г. премахва преминаването към лятно часово време, което е в сила от 1917 г. (20 април и връщане на 20 септември).
4) През 1981 г. в страната се възобновява преминаването към лятно часово време. Постановление на Министерския съвет на СССР от 24 октомври 1980 г. „За реда за изчисляване на времето на територията на СССР“ се въвежда лятно часово време като премести стрелките на часовника на 0 часа на 1 април с час напред, а на 1 октомври с час назад от 1981г. (През 1981 г. лятното часово време е въведено в по-голямата част от развитите страни - 70, с изключение на Япония). В бъдеще в СССР преводът започна да се извършва в неделя, най-близка до тези дати. Резолюцията направи редица съществени промени и одобри новосъставен списък на административните територии, причислени към съответните часови зони.
5) През 1992 г. с укази на президента, отменени през февруари 1991 г., времето за майчинство (Москва) беше възстановено от 19 януари 1992 г., като същевременно се запази прехвърлянето към лятното време в последната неделя на март в 2 часа сутринта с един час напред, и към зимно време в последната неделя на септември в 3 часа през нощта преди един час.
6) През 1996 г. с Указ на правителството на Руската федерация № 511 от 23 април 1996 г. лятното часово време се удължава с един месец и сега завършва в последната неделя на октомври. AT Западен Сибиррегиони, които преди това са били в зоната MSK + 4, преминаха към време MSK + 3, присъединявайки се към времето в Омск: Новосибирска област на 23 май 1993 г. в 00:00 часа, Алтайски крайи Република Алтай 28 май 1995 г. в 4:00 часа, Томска област 1 май 2002 г. в 03:00 ч Кемеровска област 28 март 2010 г. в 02:00 ч. ( разликата с универсалното време GMT ​​остава 6 часа).
7) От 28 март 2010 г., по време на прехода към лятното часово време, територията на Русия започна да се намира в 9 часови зони (от 2-ри до 11-ти включително, с изключение на 4-ти - Самарска области Удмуртия на 28 март 2010 г. в 2 часа сутринта преминаха към московско време) със същото време във всяка часова зона. Границите на часовите зони минават по границите на субектите на Руската федерация, всеки субект е включен в една зона, с изключение на Якутия, която е включена в 3 зони (MSK + 6, MSK + 7, MSK + 8) , и регион Сахалин, който е включен в 2 зони ( MSK+7 на Сахалин и MSK+8 на Курилските острови).

Така че за страната ни през зимата T= UT+n+1 h , а през лятото T= UT+n+2 h

Можете да предложите да направите лабораторна (практическа) работа у дома: Лабораторна работа"Определяне на координатите на терена от наблюдения на Слънцето"
Оборудване: гномон; креда (колчета); "Астрономически календар", тетрадка, молив.
Работен ред:
1. Определяне на обедната линия (меридианна посока).
С ежедневното движение на Слънцето по небето сянката от гномона постепенно променя посоката и дължината си. В истинския пладне той има най-малка дължина и показва посоката на обедната линия - проекцията на небесния меридиан върху равнината на математическия хоризонт. За да се определи обедната линия, е необходимо в сутрешните часове да се отбележи точката, в която пада сянката от гномона, и да се начертае кръг през него, като се вземе гномонът за негов център. След това трябва да изчакате, докато сянката от гномона докосне линията на кръга за втори път. Получената дъга се разделя на две части. Линията, минаваща през гномона и средата на обедната дъга, ще бъде обедната линия.
2. Определяне на географската ширина и дължина на района от наблюденията на Слънцето.
Наблюденията започват малко преди момента на истинския пладне, чието начало се фиксира в момента на точното съвпадение на сянката от гномона и обедната линия според добре калибрираните часовници, работещи по стандартно време. В същото време се измерва дължината на сянката от гномона. По дължината на сянката лпо обяд в момента на възникването му T d според стандартното време, като използвате прости изчисления, определете координатите на района. Преди това от рел tg h ¤ \u003d N / l, където з- височина на гномона, намерете височината на гномона по обяд h ¤ .
Географската ширина на района се изчислява по формулата φ=90-h ¤ +d ¤, където d ¤ е слънчевата деклинация. За да определите географската дължина на района, използвайте формулата λ=12h+n+Δ-D, където н- номер на часовата зона, h - уравнение на времето за даден ден (определено според данните на "Астрономическия календар"). За зимно време D = н+1; за лятно време D = н + 2.

"Планетариум" 410.05 mb		Ресурсът ви позволява да инсталирате на компютъра на учител или ученик пълна версияиновативен учебно-методичен комплекс "Планетариум". "Планетариум" - селекция от тематични статии - са предназначени за използване от учители и ученици в уроците по физика, астрономия или природни науки в 10-11 клас. При инсталиране на комплекса се препоръчва да се използват само английски букви в имената на папките.
Демо материали 13.08 mb		Ресурсът е демонстрационни материали на иновативния учебно-методически комплекс "Планетариум".
Планетариум 2.67 mb Часовник 154.3 kb Стандартно време 374.3 kb Карта на световното време 175.3 kb

Всяко астрономическо наблюдение трябва да бъде придружено с данни за времето на извършването му. Точността на момента на времето може да бъде различна, в зависимост от изискванията и свойствата на наблюдаваното явление. Така например при обикновени наблюдения на метеори и променливи звезди е напълно достатъчно да се знае моментът с точност до минута. Наблюденията на слънчевите затъмнения, затъмненията на звездите от Луната и особено наблюденията на движението на изкуствените спътници на Земята изискват отбелязване на моментите с точност не по-малка от една десета от секундата. Точните астрометрични наблюдения на денонощното въртене на небесната сфера налагат използването на специални методи за регистриране на моменти от време с точност до 0,01 и дори 0,005 секунди!

Ето защо една от основните задачи на практическата астрономия е да получи точно време от наблюдения, да го съхранява и да съобщи данните за времето на потребителите.

За да поддържат времето, астрономите имат много точни часовници, които редовно проверяват, като определят моментите на кулминациите на звездите с помощта на специални инструменти. Предаването на сигнали за точно време по радиото им позволи да организират услуга за световно време, тоест да свържат всички обсерватории, занимаващи се с наблюдения от този вид, в една система.

Отговорността на Time Services, освен излъчването на точни часови сигнали, включва и предаването на опростени сигнали, които са добре познати на всички радиослушатели. Това са шест кратки сигнала, "точки", които се подават преди началото на новия час. Моментът на последната "точка", до стотна от секундата, съвпада с началото на нов час. Астрономът-любител се съветва да използва тези сигнали, за да свери часовника си. Когато проверяваме часовника, не трябва да го превеждаме, тъй като в този случай аз развалям механизма, а астрономът трябва да се грижи за часовника си, тъй като това е един от основните му инструменти. Той трябва да определи "корекцията на часовника" - разликата между точното време и техните показания. Тези корекции трябва да се определят систематично и да се записват в дневника на наблюдателя; по-нататъшното им изучаване ще ви позволи да определите хода на часовника и да ги проучите добре.

Разбира се, желателно е да разполагате с възможно най-добрия часовник. Какво трябва да се разбира под термина "добри часове"?

Необходимо е те да поддържат курса си възможно най-точно. Нека сравним две копия на обикновени джобни часовници:

Положителният знак на корекцията означава, че за да се получи точното време, е необходимо да се добави поправка към показанието на часовника.

В двете половини на таблета има записи на корекциите на часовника. Като извадим горната корекция от долната корекция и разделим на броя на дните, изминали между определянията, получаваме дневната скорост на часовника. Данните за напредъка са дадени в същата таблица.

Защо наричаме едни часовници лоши, а други добри? За първите часове корекцията е близка до нулата, но курсът им се променя неравномерно. При второто корекцията е голяма, но ходът е равномерен. Първият часовник е подходящ за такива наблюдения, които не изискват по-точен времеви печат от минутата. Техните показания не могат да бъдат интерполирани и трябва да се проверяват няколко пъти на нощ.

Вторият, "добър часовник", е подходящ за извършване на по-сложни наблюдения. Разбира се, полезно е да ги проверявате по-често, но е възможно да интерполирате показанията им за междинни моменти. Нека покажем това с пример. Да приемем, че наблюдението е направено на 5 ноември в 23:32:46. според нашето работно време. Проверката на часовника, извършена в 17 часа на 4 ноември, даде корекция от +2 м. 15 с. Дневният ход, както се вижда от таблицата, е +5,7 s. От 17:00 часа на 4 ноември до момента на наблюдението са изминали 1 ден и 6,5 часа или 1,27 дни. Умножавайки това число по дневната норма, получаваме +7,2 s. Следователно корекцията на часовника в момента на наблюдение не е била 2 м. 15 с, а +2 м. 22 с. Добавяме го към момента на наблюдение. И така, наблюдението е направено на 5 ноември в 23:35:8.

В обсерваториите има уреди, с помощта на които най-точно определят времето - сверяват часовника. Времето се настройва според позицията, заета от осветителните тела над хоризонта. За да може часовникът на обсерваторията да върви възможно най-точно и равномерно в интервала между вечерите, когато се проверяват по положението на звездите, часовникът се поставя в дълбоки мазета. В такива изби се поддържа постоянна температура през цялата година. Това е много важно, тъй като температурните промени влияят на работата на часовника.

За предаване на точни часови сигнали по радиото обсерваторията разполага със специално усъвършенствано часовниково, електрическо и радио оборудване. Сигналите за точно време, предавани от Москва, са сред най-точните в света. Определянето на точното време по звездите, поддържането на времето с точни часовници и предаването му по радиото - всичко това съставлява службата за време.

КЪДЕ РАБОТЯТ АСТРОНОМИ

Астрономите извършват научна работа в обсерватории и астрономически институти.

Последните се занимават основно с теоретични изследвания.

След Великия октомври социалистическа революцияВ нашата страна Институтът по теоретична астрономия е създаден в Ленинград, Астрономическият институт. П. К. Щернберг в Москва, астрофизични обсерватории в Армения, Грузия и редица други астрономически институции.

Обучението и образованието на астрономи се провежда в университетите към Механико-математическия или Физико-математическия факултет.

Основната обсерватория в страната ни е Пулково. Построен е през 1839 г. близо до Санкт Петербург под ръководството на най-големия руски учен. В много страни го наричат ​​с право астрономическата столица на света.

Обсерваторията Симеиз в Крим е напълно възстановена след Великата отечествена война, а недалеч от нея е построена нова обсерватория в село Партизанское близо до Бахчисарай, където е поставен най-големият в СССР рефлекторен телескоп с огледало с диаметър 1 ¼. м, а скоро ще бъде монтиран рефлектор с огледало с диаметър 1 ¼ м. на 2,6 м - третият по големина в света. И двете обсерватории сега образуват една институция - Кримската астрофизична обсерватория на Академията на науките на СССР. Астрономически обсерватории има в Казан, Ташкент, Киев, Харков и други места.

Във всички обсерватории, които имаме научна работапо съгласуван план. Постиженията на астрономическата наука у нас помагат на широки слоеве от трудещите се да изградят правилна, научна представа за света около нас.

Много астрономически обсерватории съществуват и в други страни. От тях най-старите от съществуващите са най-известните - Париж и Гринуич, от меридиана на които се отчитат географските дължини Глобусът(наскоро тази обсерватория беше преместена на ново място, по-далеч от Лондон, където има много смущения за наблюдения на нощното небе). Най-големите телескопи в света са инсталирани в Калифорния в обсерваториите Маунт Паломар, Маунт Уилсън и Лик. Последният е вграден края на XIXвек, а първите два – още през ХХ век.