为什么原子钟是世界上最准确的钟？

2025-02-11 16:16:03

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回答1：

在现代科学技术飞跃发展的今天，原子能、航天技术和高能物理对时间的计量要求更加精密。一些同位素和各种粒子在百亿分之一秒内就蜕变。现代电子计算机在几千万分之一秒、几亿分之一秒，甚至十几亿分之一秒内要进行计算。

现代技术需要有一种更精确的国际标准时间。因为，如要有一秒钟误差，用六分仪导航的海员就可能产生1／4英里的偏差；相差1‰秒，宇宙飞船能飞出10米；每一秒钟，电子计算机可运算80万次……格林威治时间已不够精确，可是它已在世界上用惯了，需要有一个折衷办法来解决。

从60年代开始，国际时间局决定了世界协调的时间，使时间既保证了均匀性，又能反映出地球自转的特点。国际天文学界于1967年定义了原子秒，引进了原子时的计时系统。1967年，国际计量大会确定的秒长定义是“秒（S）是铯－133原子基态的两个超精细能级之间跃进所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间”。这就是说，原子钟采用了铯原子内部的某一运动状态计量时间。

原子钟是世界上最准确的钟。原来，原子内部的电子在跃迁时会辐射出电磁波，而它的跃迁频率是极其稳定的。利用这种电磁波来控制电子振荡器，从而控制钟的走时，这就是原子钟。

国际规定，在1958年元旦零时，原子时同世界时一致，而同历书时相差32.15秒。这叫国际原子时，记作TAT。

从1972年元旦零时起，它通过专用无线电台广播世界时，由TAT改为协调世界时，记作UTC。所谓协调世界时，就是经过国际原子时协调的世界时。它既不同于国际原子时，又不同于原子的世界时。但是，它同国际原子时的差值，总是完整的秒数；它同TAT的差值，总是在0.9秒以内。

原子时能提供均匀的时间间隔，提供标准的秒长，这可以符合无线电、物理学等方面的需要，用它来量度时段是十分精确的。原子钟计算基本粒子“介子”的寿命约0.000002秒；蜜蜂鼓动翅膀一次约需0.005秒；宇宙飞船飞往月球时，每秒飞行了10公里；光在真空中每29992458分之一秒所走的距离是1个标准米。

协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长，当它的时刻与世界时的时刻差超过0.9秒的时候，就在世界时上引进一个闰秒。

为了协调世界各国的时间计量工作，在法国巴黎设立了国际时间局。它保持着国际原子时尺度，并且为各国的授时中心提供准确的时间数据。

国际时间局每年进行两次调整，并通过标准时间电台向世界各地发射标准时间信号。增1秒叫正闰秒，减少1秒叫负闰秒。这样，可以把格林威治时间产生的误差调整过来。1979年除夕和1981年6月30日，世界时分别增加了1“闰秒”的修正时间，时间老人两次都迟到了。

这就是目前民用的世界时，也是天文测量、大地测量和人造卫星跟踪等工作所用的时间。

世界第一架原子钟——氨钟，是美国国家标准局于1949年制成的，这标志着时间计量和导时进入了新纪元。随后的十几年中，原子钟技术有了很大发展，先后又制成了铷钟、铯钟、氢钟等。到了1992年，原子钟已在世界上普遍使用。我国先后制成了铷原子钟和氢原子钟，在计时方面跨入了世界先进行列。

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