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您肯定已经听说过原子钟这个词，但可能并不清楚它到底是什么，也不知道它的位置。在本文中，我们将为您介绍这个提供精确时间的钟的位置，以及原子钟的一些背景知识。
原子钟的位置
德国有四台原子钟在运行。它们都位于布伦瑞克联邦物理技术研究院内。
- 其中一台铯钟 CS2 自 1991 年以来一直为我们提供准确的时间。您家中的或佩戴在手腕上的无线电钟就会接收来自这台原子钟的准确时间。
- 奥地利有几台原子钟在运行。负责管理这些原子钟的是总部位于维也纳的联邦计量和测量局。
- 原子时间 TAI 来自瑞士的一台原子钟。位于伯尔尼瓦伯恩的联邦计量局的时间和频率实验室也运行着几台原子钟。
关于原子钟的知识
原子钟以其非常精确的时间而著称。自 1967 年以来，该时间已成为标准时间。其使用的单位是秒。
- 一秒钟相当于铯辐射的 9,192,631,770 次微波振荡。这些振荡是我们原子钟和时间的基础。
- 正如预期的那样，原子钟的工作原理基于物理学，但也基于化学。当今的原子钟使用铯 133 同位素。
- 其工作原理非常复杂。简而言之，原子钟与其他钟表一样，由计数器和时钟组成。
- 铯在原子钟中充当时钟。首先，铯在炉中蒸发，然后在真空环境中聚集成束。铯原子处于基态。
- 在磁微波场中，原子以一定的概率改变其状态，然后被计数。
- 微波场被设置为尽可能计数最多的原子。一秒钟内，上述 9,192,631,770 次微波振荡就会发生。
- 由于铯原子过渡的辐射频率几乎恒定，因此时间非常精确。布伦瑞克原子钟每年的误差仅为 13 亿分之一秒。
- 顺带一提，原子钟并不是从 1967 年定义秒这个时间单位后才出现的。
- 第一台原子钟是在 1949 年由美国国家标准局开发的。但当时的时钟还不是铯原子，而是氨分子。
为什么原子钟决定着我们的生活
如果没有原子钟，我们的日常生活就会完全失调。尽管它们看不见，但许多现代系统都直接依赖于它们的精确性。
- GPS导航：卫星根据精确的时间差计算距离。即使只有十亿分之一秒的偏差，也会导致几米的位置误差。
- 电信：移动网络和互联网服务通过原子时间同步数据包。
- 电网：电网频率和负荷分配基于精确的时间同步。
- 金融市场：证券交易所和交易系统需要精确到毫秒的时间戳来记录交易。
因此，原子钟通过国际时间协调为数字联网世界提供了秩序。
精度比较：原子钟、石英钟和机械钟
原子钟的精度到底如何？与其他计时器相比，它的表现如何？
- 机械表每天可能会偏差几秒钟，而石英表每月只会偏差几秒钟。而铯原子钟的误差则每百万年不到一秒。
- 现代 光学原子钟 的精度更高：它们借助激光测量锶或镱等原子的振动，其稳定性非常高，只有 超过 300 亿年后 才会出现一秒钟的误差。
