З давніх часів людина намагалася зрозуміти, що таке час. І, зрозуміло, виміряти його. Чого тільки не придумали люди за багато століть - від водяних, пісочних і сонячних годин до астрономічних і механічних. Більшість з них не були занадто точними, але це нікого всерйоз не турбувало. Все змінилося в епоху Великих географічних відкриттів: для морської навігації конче були потрібні точний годинник, оскільки похибка положення приводила до втрати кораблів, людей і товарів. У XVIII столітті відразу кілька морських держав (Іспанія і Португалія, Голландія, Франція і Великобританія) заснували великі грошові премії за створення точних годин, які можна було використовувати для навігаційних вимірювань. Британську премію виграв годинникар-самоучка Джон Харрісон, який сконструював годинник з середньодобовим відходом в дві секунди (це при тому, що годинник тоді вважалися особливо точними, якщо мали хвилинну стрілку), що призводило до навігаційної помилку всього в десять морських миль.
Від сонячної секунди до маятника
Промислова і наукова революція також вимагали точного вимірювання часу. Першим загальноприйнятим еталоном секунди стало її астрономічне визначення, згідно з яким 1 з дорівнює 1/86 400 сонячних діб. Пізніше з'ясувалося, що Земля обертається не зовсім рівномірно, і визначення уточнили - «середньої сонячної доби». Потім стало ясно, що в зв'язку з уповільненням обертання Землі (в основному за рахунок впливу приливних сил з боку Місяця) така секунда занадто нестабільна для еталона, і визначення змінили. Нова секунда, введена в 1957 році, базувалася на ефемеридах, тобто орбітальному русі Землі навколо Сонця, і визначалася як 1/31 556 925 9747 частка тривалості конкретного (1900-го) тропічного року. Але хоча цей еталон був більш стабільним, ніж сонячна секунда, він практично застосовувався тільки в астрономії, оскільки відтворювати його в лабораторії було досить важко.
Набагато частіше практикується отримали старі добрі маятниковий годинник, конструкція яких базувалася на класичних працях Галілео Галілея. До початку XX століття, пройшовши три століття еволюції, конструкції такого годинника досягли достатнього досконалості, щоб забезпечити вимір інтервалів часу з відносною похибкою близько 10 -7. що відповідає середньорічному догляду в одиниці секунд. Таку точність забезпечували годинник, створений британським інженером Вільямом Шортом в 1921 році. Годинники з циферблатом і стрілками, які приводилися в рух секундним маятником, синхронізувалися за допомогою електричного кола по другому, еталонному секундному маятнику, який гойдався в колбі з розрідженою атмосферою. В СРСР цей годинник був значно вдосконалені фізиком і механіком Феодосієм Федченко, який в 1950-х у Всесоюзному науково-дослідному інституті фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань (ВНИИФТРИ) створив механізм АЧФ (Астрономічний годинник Федченко) з ізохронним маятником, що забезпечував точність близько 10 - 8 (секунда за десять років). Цей годинник (поряд з появою в той час кварцовими) використовувалися в практичних цілях до 1980-х, ще кілька десятиліть після того, як в 1967 році було введено нове визначення секунди. Нова секунда перестала бути прив'язана до будь-яких астрономічних вимірів, а стала дорівнює 9 192 631 770 періодів випромінювання, відповідного переходу між двома рівнями надтонкої структури ізотопу цезію-133.
атомний маятник
Ідею використовувати атоми в якості стабільного маятника висунув лорд Кельвін в 1879 році. Правда, тоді технологія ще не забезпечувала можливість її реалізації, тому перші експерименти почалися тільки через 60 років. У 1940 роках американські фізики з Колумбійського університету під керівництвом Ісидора Рабі експериментували з цезієм-133, а в Національному бюро стандартів розробили свій еталон на основі аміаку, який, втім, за точністю поступався кварцовим осцилляторам. Вирішальний крок зробив Норман Ремсі з Гарвардського університету, який запропонував концепцію «рознесених осцилюючих полів», яка лягла в основу атомного годинника, а самому Ремсі принесла Нобелівську премію за 1989 рік.
вартові фонтани
