Хранение и передача точного времени

Реферат

Каждое астрономическое наблюдение должно сопровождаться данными о моменте времени его выполнения. Точность момента времени может быть различной, в зависимости от требований и свойств наблюдаемого явления. Так, например, при обычных наблюдениях метеоров и переменных звезд вполне достаточно знать момент с точностью до минуты. Наблюдения же солнечных затмений, покрытий звезд Луной и в особенности наблюдения за движением искусственных спутников Земли требуют отметки моментов с точностью не меньшей, чем до десятой доли секунды. Точные же астрометрические наблюдения суточного вращения небесной сферы заставляют применять особые способы регистрации моментов времени с точностью до 0,01 и даже 0,005 секунды!

Поэтому одна из основных задач практической астрономии состоит в получении из наблюдений точного времени, хранении его и сообщении данных о времени потребителям.

Для хранения времени астрономы располагают очень точными часами, которые регулярно проверяют, определяя моменты кульминаций звезд при помощи специальных инструментов. Передача же сигналов точного времени по радио позволила им организовать всемирную Службу времени, т. е. связать все обсерватории, занимающиеся наблюдениями такого рода, в одну систему.

В обязанность Служб времени, помимо подачи в эфир сигналов точного времени, входит также передача упрощенных сигналов, которые всем радиослушателям хорошо известны. Это шесть коротких сигналов, «точек», которые подаются перед началом нового часа. Момент последней «точки», с точностью до сотой доли секунды, совпадает с началом нового часа. Любителю астрономии рекомендуется пользоваться этими сигналами для проверки своих часов.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ТОЧНОГО ВРЕМЕНИ

Эволюция измерений и хранения времени Развитие цивилизации непременно связано со значительным ростом науки и усложнением задач, стоящих перед людьми. Многие из них невозможны без определения точного времени. И точность, необходимая для решения этих задач, соответственно менялась. Так, к примеру, если для выбора наилучшего момента посева, сбора урожая или для определения приливов и отливов достаточно календаря и солнечных часов, то в наши дни, для запуска искусственного спутника Земли с заданными параметрами, необходимо довольно точное время с малыми погрешностями.

История «развития» времени берет начало еще в четвертом тысячелетии до н.э. с постройки египетских пирамид и использования теневых часов. В средние века мореплаватели для решения сложнейших навигационных задач использовали компас и простейшие песочные часы, имевшие погрешность 12-15 минут в сутки, не позволяющие точно определить свое местоположение, что нередко приводило к катастрофам. В1714 г. Исаак Ньютон доказал, что для нахождения долготы в море с теоретической точки зрения необходимо точное знание времени, однако в то время не существовало часов достаточно точных и пригодных для эксплуатации в морских условиях. Лишь в 1735 г. Джон Харрисон разработал часовой механизм, который имел погрешность всего 3 секунды за сутки и был способен работать при большой влажности и качке. Следующая задача заключалась в синхронизации хронометров относительно центральных часов. В 1884 году на международной конференции по меридианам в Вашингтоне как источник стандарта времени в мировом масштабе был принят Гринвичский меридиан. Гринвичское среднее время (GMT).

11 стр., 5061 слов

Часы. Закон четвертого измерения

... точный прибор. Но при помощи песочных часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, обычно не более получаса. Таким образом, самые лучшие часы того периода могли обеспечить точность измерений ... согласно которому беспрецедентно огромная по тем временам награда размером в ... уходила меньше чем на секунду в сутки. Первая ... точность его измерения стала для науки главной технической задачей. ...

Так же, на конференции было решено, что всемирные сутки должны начинаться в полночь начального меридиана.

С середины 19 века в основное оборудование для хранения времени входили часы, рефракторные телескопы, для определения перехода небесных тел через меридиан и оборудование для излучения сигналов времени, такие как акустические, оптические и электрические излучатели

— С 1910 года для передачи временных сигналов начали использоваться излучатели и приемники радиосигналов. Первые передачи по радио сигналов точного времени в России состоялись в этом же году в ходе работ по определению разности долгот Пулково – Париж, при этом был использован радиотелеграфный передатчик Русского общества беспроволочных телеграфов и телефонов в Петербурге мощностью 100 кВт. Было обнаружено, что возникает систематическая ошибка в одну-две секунды. Причиной этому послужили погрешности в наблюдении положения небесных тел, задержки в инструментах и ошибки в определении долготы, которые в сумме давали неопределенный сдвиг. Всемирное время действительно единственное по своему определению, было трудно реализуемым. И уже в 1911 году бюро долготы Парижа предложило создать международное бюро времени (BIH), которое должно было обеспечивать единственное приближение к теоретическому всемирному времени. BIH выполняло свои функции до 1988 года, после чего разделились на международное бюро мер и весов BIPM, которое занимается измерением атомного времени, и службу вращения Земли IERS для выполнения астрономических и геодезических функций.

Долгое время считалось, что вращение Земли равномерно и секунда принималась как 1/8400 часть средних солнечных суток. Однако, в первой половине 20 века, было установлено, что вращение Земли не равномерно и это необходимо учитывать при определении всемирного времени. Впервые для этого в 1955 году были введены небольшие эмпирические поправки для удаления ежегодных флуктуаций, эта шкала с поправками именовалась как UT2. С 1960 международный комитет по мерам и весам определил секунду как 1/31556925,9747 долю тропического года на 0 января 1900 года, привязывая измерения времени к конкретной эпохе. Эта эфемеридная секунда мало использовалась для повседневной жизни и не совмещалась со шкалой времени UT.

В 1955 году был разработан атомный стандарт частоты. Уже через десятилетие неопределенность частоты атомных стандартов была уменьшена до 10-12. Дальнейшее исследование квантовомеханических генераторов частоты, проведенные в течение ряда лет в различных исследовательских лабораториях многих стран, подтвердили их способность воспроизводить постоянные интервалы времени с несравненно более высокой точностью, чем это можно было осуществить, используя астрономические определения времени. Это позволило отказаться от эфемеридной секунды и ввести атомное определение единицы времени, используемое и по сегодняшний день. В 1967 году на 13-й генеральной конференции по мерам и весам секунда определена как промежуток времени, состоящий из 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133. Новая секунда имеет длительность согласно усредненным данным девятнадцатого века.

4 стр., 1856 слов

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи сигналов

... преобразователем, желательно, чтобы полученный аналоговый сигнал был максимально точной копией исходного сигнала. Если входной сигнал ... сигнала (отсутствующие в спектре исходного сигнала) получили название alias (ложная частота, побочная низкочастотная составляющая). Частота ложных компонент зависит от разницы между частотой сигнала и частотой дискретизации. Например, синусоидальный сигнал с частотой ...

Астрономические шкалы времени относятся к динамическим шкалам. При практической реализации они используют наблюдения за состоянием физической динамической системы, эволюция которой во времени известна, в которой время используется в качестве параметра. Атомные шкалы относятся к интегральным шкалам времени, такие шкалы при практической реализации используют счет событий и/или суммирование интервалов времени от начального момента времени (условного нуля).

Россия совершила значительный вклад в развитие систем единого времени и системы хранения времени. В послевоенные годы развитие ракетно-космической техники и реактивной авиации требовало создание новых измерительных средств в области частотно-временных измерений