Так выглядит белорусская секунда. Репортаж из института, где рассчитывается точное национальное время

Время неумолимо движется вперед, и на ход его мы повлиять не в состоянии. Остается лишь наблюдать да отсчитывать уходящие годы, месяцы, часы и секунды. Этим и занимается ученый — хранитель времени Елена Такун из Белорусского государственного института метрологии.

ÐаÑÑинки по запÑоÑÑ Ð¢Ð°Ðº вÑглÑÐ´Ð¸Ñ Ð±ÐµÐ»Ð¾ÑÑÑÑÐºÐ°Ñ ÑекÑнда. ÐобÑвали в инÑÑиÑÑÑе, где ÑаÑÑÑиÑÑваеÑÑÑ ÑоÑное наÑионалÑное вÑемÑ

Она показала Onliner.by, где хранится белорусская секунда, и рассказала, зачем та нужна.

Всего в республике насчитывается 58 эталонов различных единиц измерения. Большинство хранится именно в Белорусском государственном институте метрологии. Находится там и эталон секунды. Его создали в 1995 году самым первым среди других национальных эталонов Беларуси.

С тех пор отечественный эталон секунды пережил две модернизации, последняя закончилась в прошлом году. В России было закуплено новейшее оборудование — мазеры, в которых и происходит вся магия по измерению времени.

Существует семь основных единиц измерения: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. Почти в половине из них секунда задействована в формуле расчета. Например, эталон длины опирается на путь, пройденный светом в вакууме за 1/299 792 458 секунды. Это однозначно фундаментальная единица, на точность которой возлагаются большие надежды. Согласно принятой большинством стран мира Международной системе единиц, секунда в свою очередь опирается на частоту излучения цезия-133. Если говорить очень просто, то она равна времени, за которое происходит 9 192 631 770 колебаний этого атома.

Сектор измерений времени и частоты занимает два больших помещения. В одном располагаются персонал и оборудование, на которое выводится поступающая от измерительных приборов информация и картинка из второй комнаты. В последней за стальной дверью прячутся сами приборы.

Как поясняет Елена Такун, долго в комнате, где хранится эталон времени, находиться нельзя. Чем больше там народу, тем выше поднимается температура в помещении. А она поддерживается на одном уровне с помощью кондиционеров, чтобы свести на нет погрешности в измерениях.

Раньше персонал обслуживал эталон круглосуточно в три смены. Сегодня создана система, которая позволяет не сидеть за пультом постоянно. В комнате, где находится эталон, установлена видеосистема, система пожаротушения и перехода на резервное питание. Дизельные источники питания позволяют поддерживать работу эталона в течение двух часов.

— Единица времени сейчас — это частота перехода между двумя тонкими структурами атома, — рассказывает ученый — хранитель времени. Эта должность официально так уже не называется, но звучит она куда приятнее, чем ведущий инженер по метрологии — исследователь. — Согласно решению, принятому Международной системой единиц, этим атомом должен быть цезий-133. Но в наших измерительных приборах используется водород.

Эталон — это большой и сложный комплекс. Условно я его делю на несколько частей. Первый — это сердце эталона, где работает вся ядерная физика.

Сердце белорусского эталона секунды заключено в водородном мазере, которые разрабатывают в Нижнем Новгороде. Внизу этого шкафчика, у истока квантового водородного генератора, находится источник атомарного водорода (интерметаллическое соединение LaNi5Hx).

В высокочастотном разряде при нагревании молекулярный водород распадается на два атома, после чего попадает в очиститель — тонкостенную никелевую спиральную трубку. Оттуда — в разрядную колбу и сортирующую систему, а после — в накопительную колбу, которая прячется глубоко в корпусе мазера.

Эти колбы делают из кварцевого стекла, которое с внутренней стороны покрыто фторопластом. Внутри этой колбы атомы сталкиваются друг с другом и не меняют своего квантового состояния благодаря покрытию. Влияние внешних электромагнитных полей снижается за счет пятислойного магнитного экрана, который в миллион раз снижает магнитное поле внутри прибора.

Скриншот из видео «Роскосмоса»

Накопительную колбу накрывает резонатор, который настроен на частоту атомного перехода. Излучение атомов сигналом через петлю съема поступает на электронный блок и передается на кварцевый генератор. Он синхронизируется с поступающим сигналом от квантового водородного генератора и в свою очередь излучает достаточно сильный сигнал, который можно использовать для сверхточного хранения времени. На выходе из мазера формируется выходной сигнал в 1 Гц, который по сути и является той самой секундой.

В комнате находится шесть таких мазеров, в которых и генерируется сигнал. На передней части их корпусов беспрерывно мигают зеленые лампочки, которые отсчитывают бег времени.

— Приборы рассчитаны на 10 лет работы. Процесс в них не вечный. Это как двигатель внутреннего сгорания — ему дали толчок, и он работает. Выключать их нельзя. Чем они дольше работают, тем точнее становятся.

Данные с самого точного мазера подаются на другой блок, на котором ученый — хранитель времени может корректировать и отстраивать частоту. На этих же приборах установлены экранчики, на которых отображается текущее время.

Приборы связаны с третьей системой, которая носит название системы внешних сличений. По антеннам она принимает сигнал от спутников навигации. Здесь надо сделать небольшое отступление и заметить, что на этих спутниках установлены собственные атомные часы, которые являются краеугольным камнем в принципе работы навигационных систем. Подробнее об этом можно почитать в нашей предыдущей статье о GPS-спутниках. Бортовые часы на всех навигационных спутниках синхронизированы как между собой, так и с приемными станциями. Также они привязаны к системному времени.

— Чем точнее время, тем с большей точностью можно вычислять расстояния. Сейчас мы пришли к точности до минус 16-го знака. Если у нас уход 1 секунды теоретически случается раз в 360 млн лет, то сейчас передовые атомные часы доходят до показателей в миллиарды лет с секундной погрешностью.

Атомные часы можно совершенствовать и дальше, но все упирается в системы передачи, которые бы отвечали таким требованиям. Сейчас сигнал передается по оптоволокну на определенное расстояние, и без усиливающего передатчика все равно будет появляться погрешность. Конечно, можно возить сам стандарт к потребителю, у которого будет проводиться синхронизация и поверка времени, но где гарантия, что во время транспортировки стандарт не собьется.

Наш стандарт времени сравнивается с данными, поступающими из космоса. Они обрабатываются и отправляются в Международное бюро мер и весов.

— И каждый раз они нам присылают данные о том, где мы стоим на координированной всемирной шкале времени (UTC). Таким образом мы формируем национальную шкалу времени. У каждой страны есть такой маленький или большой эталон.

Имеется в этой комнатке и система внутренних сличений. С ее помощью сравнивают данные со всех мазеров, которые находятся в комнате, и выбирают лучший показатель, который будет ведущим в ближайший год.

Зачем нужен эталон секунды?

Последняя из самых важны систем эталона — это передача данных потребителю. Институт закупил сервер времени, который позволяет синхронизировать время на потребительских компьютерах. Это тот самый загадочный чекбокс в настройках времени в Windows — «Выполнять синхронизацию с сервером времени в Интернете». Есть выделенная оптоволоконная линия, по которой точным временем обеспечивают местных провайдеров. А на белорусском радио, например, до сих пор можно услышать «шеститочку» — короткие сигналы в прямом эфире, которые отсчитывают точные секунды, а последний сигнал означает начало нового часа. Данные для «шеститочки» поступают именно из этой комнатки.

Но не это самое главное применение эталона:

— Средства измерения регулярно проходят процедуру метрологического контроля, поверки, калибровки, аттестации, чтобы подтвердить их правильное и точное функционирование. Конечно, далеко не все приборы проходят эти процедуры. Все зависит от важности сферы, в которых они применяются. Существует сфера законодательной метрологии, где государство решает, что подлежит обязательной поверке.

Часовой завод «Луч», например, использует свои средства измерения времени-частоты, которые проходят метрологический контроль в виде поверки и калибровки. Естественно, точность у самих наручных часов не та, чтобы для их калибровки нужен был непосредственно сам эталон. Есть менее точные приборы, которые позволяют произвести контроль заводских средств измерений, применяемых для производства часов.

Это нужно для того, чтобы защитить потребителей, граждан от последствий неточный измерений. Первичная поверка производится на всех новых средствах измерения, которые производятся в Беларуси или ввозятся в нашу страну. Периодическая поверка нужна для поддержания точности приборов в актуальном состоянии.

В сфере законодательной метрологии есть перечень областей, в которых средства измерений можно использовать только если их поверка происходит с определенной периодичностью. Например, металлические измерительные рулетки в осуществлении торговли должны проходить поверку раз в год. С такой же периодичностью поверке подлежат GPS-приемники, которые используются в геодезии. При этом либо на саму рулетку или приемник, либо на их эксплуатационную документацию наносится специальный штамп о прохождении поверки.

Например, такие штампы

Такая же процедура поверки проводится для секундомеров (механических, электрических и электронных), которые используются в области защиты жизни и здоровья человека, на диагностических станциях, где проводится техосмотр, в области проведения экспертиз и регистрации спортивных рекордов.

Ну и как мы уже упоминали в начале статьи, секунда является фундаментально важной для определения с большой точностью эталона длины — метра. В современном мире на производстве требуются сверхточные измерения. И отступление даже на капельку в ту или иную сторону может дорого обойтись предприятию, которое выпустит партию устройств, не соответствующих стандарту.

метрология
Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции
Автор
(0 оценок)
Актуальность
(0 оценок)
Изложение
(0 оценок)
Я рекомендую
Пока никто не рекомендует

Комментарии

1
Фото
Благодаря звонку неравнодушного гражданина в среду был задержан 31-летний водитель, управлявший микроавтобусом "Форд" в состоянии опьянения. Причем сама история достаточно интересная. Около 2 часов ночи в дежурную часть ГАИ поступило сообщение о том, что во дворе дома по улице Доватора компания людей, находящаяся возможно в пьяном состоянии, на автомобиле "Форд" шумит, сигналит и "газует". Сотрудники оперативно прибыли к указанному адресу, но никого там не...
Важно
Беларусь завершила внутригосударственные процедуры по соглашениям с Европейским союзом об упрощении визового режима и реадмиссии. Об этом сообщил сегодня журналистам начальник управления информации и цифровой дипломатии - пресс-секретарь МИД Анатолий Глаз, передает корреспондент БЕЛТА. "Главой государства принято решение, которое сегодня будет опубликовано, о подписании соглашений с Европейским союзом об упрощении выдачи виз и по реадмиссии. Это непростое...
Общество
Безвиз и Декрет № 7 о развитии предпринимательства дали заметный толчок для развития сферы обслуживания. В Гродно за два с половиной года открыто более 40 объектов общественного питания общей вместимостью 1300 мест. Наиболее популярными становятся бары и кафе нового формата. Изменения в первую очередь замечают сами гродненцы. Людмила и Геннадий, которые гуляли по городским улицам, отметили, что по количеству и качеству пищевого сервиса Гродно приближается...
Видео
В четверг на улице Ожешко водитель Toyota устроил «разрыв шаблона» и это попало на видео. Toyota выехала с парковки железнодорожного вокзала и, вопреки предписывающему знаку, повернула налево. Далее водитель решил не пересекать двойную сплошную линию разметки и поехал по встречной полосе, рассказывает АвтоГродно. Даже когда произошла аварийная ситуация со встречным транспортом, водитель остался верен себе и линии разметки не пересек. Видеозаписью делится...
Происшествия
С какой целью неизвестный совершил угон «Жигулей» второй модели 1973 года выпуска, логике не поддается, ведь сие деяние уголовно наказуемо (и действительно, по данному факту Лидским РОСК возбуждено уголовное дело). Возможно, неустановленный пока гражданин заметил, что автомобиль не заперт, и решил этим воспользоваться. Подобрал ключ, замкнул провода – и был таков, рассказывает "Лидская газета". Правда, проехал немного: изначально автомобиль стоял у магазин...
Погода
Предстоящие выходные в Гродно будут по-осеннему холодными. В ближайшие дни синоптики обещают переменную облачность с высокой вероятностью дождей. Осадки прекратятся лишь к началу новой недели. Распогодится, но...теплее не станет. Фото: @photoxmi В пятницу, 20 сентября, переменная облачность, днем возможен дождь. Ветер северо-западный 6-8 м/с, с порывами до 13 м/с. Относительная влажность воздуха 50%, атмосферное давление 767 мм.рт.ст. Температура воздуха д...
Фото
В мире немало людей, которые находят в каждом новом дне череду счастливых совпадений и примет. А кто-то даже верит в магию цифр. И пусть все привыкли, что традиционными «свадебными» днями становятся пятница и суббота, сегодняшний четверг дал им фору по количеству регистраций браков. Уникальным делает этот день и приближение знакового юбилея Гродненской области. Выяснить, верят ли в удачу сегодняшние молодожены, или же 19.09.2019 – скорее простое совпадение...
Фотофакт
Сегодня утром на Румлёвском мосту в направлении к ГАИ образовалась небольшая пробка. Причиной стало пробитое колесо в машине Range Rover с российскими номерами. Неизвестно, насколько по времени затянулся затор, если бы не проезжающие мимо инспектора батальона ДПС ГАИ Гродно. Экипаж с бортовым номером 553 помог девушке в замене колеса, после чего она смогла ехать дальше, пишет портал Гродно Newgrodno.by. Наверное, это тот самый случай, когда сотрудники ГАИ...
Интервью
Стараниями одной группы из Санкт-Петербурга все мы очень четко знаем, с каким нецензурным словом можно удачно зарифмовать аббревиатуру ЗОЖ. Интересно, что кто-то воспринимает получающееся в результате утверждение как правдивое. Удивительно, но таких людей немало. Что вызывает сомнения у противников массового движения за здоровый образ жизни? Вполне вероятно, многие из них предполагают, что далеко не всякое занятие спортом может быть полезным, а иногда стан...
Новости по теме
So close. Президент Лукашенко решил подписать соглашение с ЕС по визам за 35 евро
Парадокс. В Гродно почти каждую неделю открываются бары и кофейни, но их все равно не хватает
Любителям осени посвящается. Погода в Гродно на выходные
Три девятки как залог семейного благополучия. В Гродно 19.09.19 заключили брак 19 пар
До сорока пил, потом побежал и умер. Врач из Гродно рассказывает, существует ли «смертельный ЗОЖ»
Слонимское ЖКХ оштрафовали более чем на 12 тысяч рублей
Проект решения о смягчении визового режима ЕС и Беларуси готов. Осталось согласовать и утвердить
Тепловая модернизация домов обойдется белорусам в сумму до 40 рублей за 1 квадратный метр
Губернатор Гродненщины: пуск первого блока БелАЭС пройдет в начале 2020-го года
В Гродно прошёл очередной аукцион по продаже земли и недвижимости: участок в Барановичах "ушел" за $12 тысяч