Секундочку ...

Атомные часы





Дом Флемстида в Королевской обсерватории закрыт на капитальный ремонт до 31 марта 2022 года, а некоторые галереи будут закрыты. Остальная часть исторической обсерватории остается открытой, и посетители могут воспользоваться скидкой 50% на вход в течение этого периода. Шоу в планетарии также будут проходить в обычном режиме.



Место нахождения Королевская обсерватория

23 июн 2015



Вы когда-нибудь мечтали, чтобы в дне было больше часов? Если это так, то вам может быть приятно узнать, что вторник, 30 июня 2015 г., на самом деле будет немного дольше обычного в этом году; не по часам, а по одной секунде - секунда координации.



Это своеобразное дополнение к нашей гражданской шкале времени - случайное событие, которое обычно происходит в конце июня или декабре. Дополнительные секунды применяются для корректировки незначительных отклонений в скорости вращения Земли, а также несоответствия между продолжительностью секунды в системе СИ и истинной дробной частью нашего астрономического года. Объявление было сделано 5 января 2015 года Международной службой систем вращения и отсчета Земли ( ИРЛАНДСКИЙ ), которые сопоставляют международные наблюдения за движением Земли и определяют, когда требуется дополнительная секунда, чтобы наша гражданская шкала времени соответствовала вращению Земли. IERS выпускает два раза в год бюллетень для передачи информации о том, будет ли выполняться корректировка секунды координации. Эти бюллетени дают предупреждение чуть менее чем за шесть месяцев.



Сообщение о дополнительной секунде в бюллетене C49

История дополнительной секунды неразрывно связана с Луной и, следовательно, с интересами Королевской обсерватории, которая, в конце концов, была создана для предоставления данных для навигации. лунное расстояние возможный. Намеки на нестабильность Земли как хронометриста восходят к 17 веку. В 1695 году талантливый астроном и математик, Эдмунд Галлей , согласно его анализу исторических лунных затмений, лунный цикл ускорился. Позже это исправил немецкий философ, Иммануил Кант , который предположил, что Земля может быть не таким стабильным хронометристом, как предполагалось, и что приливное трение, вызванное притяжением Луны, действует как тормоз, замедляя вращение Земли.



Эдмонд Галлей, Томас Мюррей, около 1690 г. Королевское общество

Это понимание не оказало серьезного влияния на хронометраж, поскольку технология часов была далека от стабильности Земли как хронометриста. Так продолжалось до начала 20 века, когда появились такие часы, как Shortt 16, что у астрономов и ученых был эталон времени, который впервые оказался более надежным, чем сама Земля. В следующие 25 лет наблюдалось быстрое развитие точного хронометража, в первую очередь с появлением кварцевых часов, за которым последовали новаторские достижения Луи Эссена и Джека Парри, которые успешно управляли своими часами. цезиевые атомные часы в Национальной физической лаборатории в Теддингтоне, Великобритания, впервые шестьдесят лет назад. По словам Эссена, новые часы в конечном итоге станут смертью астрономической секунды и рождением атомного времени.

Shortt 16 был установлен в Гринвиче в 1927 году и использовался для ритмического сигнала времени регби.
NMM (Ссылка ZAA0544)

1950-е годы стали поворотным десятилетием в истории современного хронометража. Улучшение часов для обсерваторий и лабораторий создало потребность в более совершенном стандарте времени, согласованном на международном уровне. В 1952 году Международный астрономический союз (МАС) согласился, что Эфемеридное время (ET) должно заменить время, основанное на астрономических днях. Вновь определенная секунда составляла долю года, а не 24 часа, что помогло уменьшить ошибки, вызванные кратковременными ускорениями и замедлениями вращения Земли. ET не обошлось без осложнений. Потребовались длительные периоды астрономических наблюдений, чтобы собрать данные для определения астрономического времени с использованием астрономических инструментов следующего поколения, таких как Данжонская астролябия а также Марковиц лунная камера. Используемые данные были получены из наблюдений, проведенных до рубежа 20-го века, и поэтому репрезентативны для периода, когда астрономический день был немного короче. Секунда ET стала стандартом СИ в 1960 году и была переопределена как атомная единица в 1967 году в соответствии с поведением атома цезия 133. Именно это переопределение так важно для дополнительной секунды. Секунде СИ сейчас более века, и, в основном, благодаря гравитационному влиянию Луны, она немного короче, чем требуется для нашего времени. Наши атомные часы идут быстрее, чем наш основной хронометр, Земля, и к тому времени, когда 30 июня будет добавлена ​​дополнительная секунда, наша гражданская шкала времени UTC будет на 36 секунд медленнее, чем Международное атомное время (TAI). Если вспомнить то время, когда была добавлена ​​первая дополнительная секунда, наша технология была совсем другой. В 1972 году модульный компьютер, такой как HP 3000 занимал большую часть комнаты разумного размера и рекламировался как способный обслуживать до 64 пользователей с несколькими активными программами одновременно.



1972 г. Рекламная фотография HP 3000.
Музей компьютеров HP

Как сообщается, HP 3000 не оправдал своих требований, и введение дополнительной секунды, вероятно, было наименьшей из его проблем. Однако сегодня все обстоит иначе. Популярные серверы обрабатывают ошеломляющие объемы крошечных информационных пакетов, каждый из которых получает отметку времени, когда они проходят через множество ворот между отправителем и получателем. Аномальная отметка времени, показывающая 23 часа 59 минут 60 секунд, представляет собой логическую проблему, которая может вызвать катастрофический сбой. Причина в том, что мы только время от времени сталкиваемся с сетью неудачи во время вставки дополнительной секунды это связано с тем, что относительно легко сообщить системам с помощью нескольких строк кода, что в последнюю минуту месяца будет дополнительная секунда. Есть и другие способы борьбы с дополнительной секундой, например Google високосный мазок подход, и некоторое оборудование имеет встроенную способность обрабатывать дополнительную секунду, например наши атомные часы HP 5071A.



Цезиевые атомные часы HP 5071A со встроенной регулировкой секунды координации
NMM (Ссылка ZBA2599)

В этом году может произойти еще одна веха в истории гражданского хронометража, поскольку Международный союз электросвязи (МСЭ) планирует объявить об отмене дополнительной секунды на Всемирной конференции радиосвязи, которая состоится в Женеве в ноябре 2015 года. связь между гражданским временем и вращением Земли прервана, и, учитывая, что сейчас разница в 32 секунды между TAI и UTC, маловероятно, что мы заметим последствия, но наследием отмены смертной казни для наших потомков будет увеличивающееся неравенство между гражданскими время и среднее солнечное время. Если вам интересно узнать больше и изучить дискуссию о дополнительной секунде, доступны результаты общественного диалога в Великобритании в 2014 году. здесь .