Kwantowa regularność
Atomy mogą pochłaniać i emitować energię wyłącznie przy ściśle określonych częstotliwościach. Ta niezmienność sprawia, że są idealnym oscylatorem — dokładniejszym niż jakikolwiek kryształ kwarcowy czy mechanizm zegarowy.
Czas Atomowy — UTC
Zegar Atomowy precyzja nie z tej Ziemi
Jedna sekunda — zdefiniowana przez 9 192 631 770 drgań atomu cezu-133. Odkryj, jak najbardziej precyzyjne urządzenia, jakie stworzył człowiek, odliczają czas i kształtują naszą cywilizację.
9 192 631 770
Drgań / sekunda (Cs-133)
10⁻¹⁸
Dokładność zegarów optycznych
300 mln lat
Błąd 1s po tym czasie
1967
Rok redefinicji sekundy SI
Na żywo
Aktualny Czas w Polsce
Aktualny czas polski (CET zimą, CEST latem) — zsynchronizowany z Twoim urządzeniem. Zegary atomowe na świecie odliczają każdą milisekundę z identyczną precyzją.
Wprowadzenie
Czym jest zegar atomowy?
Zegar atomowy to najdokładniejszy przyrząd pomiarowy stworzony przez człowieka — mierzy czas na podstawie regularnych drgań atomów, zjawiska przewidywalnego z absolutną precyzją.
Definicja sekundy SI
Od 1967 roku oficjalna definicja sekundy opiera się na zegarze atomowym. Jedna sekunda = 9 192 631 770 pełnych drgań promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami energetycznymi cezu-133.
Fundament nowoczesności
GPS, internet, transakcje bankowe, sieci 5G, badania naukowe — każda z tych dziedzin opiera się na precyzji zegara atomowego. Bez czas atomowego, moderna cywilizacja cyfrowa po prostu by nie działała.
Cezowy wzorzec częstotliwości
Standardowy cezowy wzorzec częstotliwości (Cs-133) jest używany jako pierwotny wzorzec przez wszystkie krajowe instytuty metrologiczne. NIST-F2 w USA to jeden z najdokładniejszych zegarów — błąd 1s na 300 milionów lat.
Zegary optyczne — nowa era
Najnowsze zegary optyczne oparte na stroncie lub iterbie osiągają dokładność rzędu 10⁻¹⁸. To oznacza, że w ciągu całego wieku Wszechświata (13,8 mld lat) ich błąd wyniósłby zaledwie kilka sekund.
Grawitacja i czas
Zegary atomowe potwierdziły teorię względności Einsteina — czas płynie szybciej na większej wysokości. Satelity GPS korygują ten efekt, aby Twoja nawigacja wskazywała właściwe miejsce.
Perspektywa naukowa
Co mówią fizycy?
Precyzja zegara atomowego to nie tylko triumf techniki — to okno do samych fundamentów kwantowej natury materii. Mierzymy czas lepiej niż cokolwiek innego we wszechświecie.
Zegar atomowy to nie tylko urządzenie do mierzenia czasu. To filozoficzne stwierdzenie: czas jest własnością materii, a nie zewnętrzną abstrakcją.
Każdy atom cezu na Ziemi jest identyczny. To sprawia, że zegary atomowe zbudowane w Tokio i Warszawie będą się zgadzać perfekcyjnie — bez żadnej kalibracji między sobą.
Kiedy w 1955 roku uruchomiliśmy pierwszy zegar cezowy, nie mieliśmy pojęcia, że kilkadziesiąt lat później zasilałby miliardy GPS-ów w kieszeniach każdego człowieka na Ziemi.
Najczęstsze pytania
FAQ — Zegar Atomowy
Odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące zegarów atomowych, czasu atomowego i dokładności pomiaru czasu.
Zegar atomowy jest tak dokładny, ponieważ wykorzystuje fundamentalne właściwości atomów jako oscylatora. Każdy atom danego izotopu (np. cezu-133) jest identyczny i drgał z tą samą częstotliwością od początku Wszechświata. W przeciwieństwie do kryształów kwarcowych czy wahadła, na atomy nie wpływa temperatura, wilgotność ani zużycie mechaniczne. Dodatkowym czynnikiem jest ekstremalnie wysoka częstotliwość drgań (~9 GHz dla cezu, ~429 THz dla zegarów optycznych) — im wyższa częstotliwość, tym precyzyjniejszy pomiar czasu.
Cena zegara atomowego zależy od jego klasy. Miniaturowe zegary rubidowe (CSAC) kosztują od 500 do 3 000 USD i są używane w urządzeniach przenośnych. Profesjonalne wzorce cezowe klasy laboratoryjnej to koszt 30 000–80 000 USD. Zegary optyczne wykorzystywane w instytutach metrologicznych kosztują od 1 do kilku milionów dolarów — to efekt skomplikowanej aparatury laserowej i próżniowej. Dla użytkowników indywidualnych dokładny czas jest dostępny bezpłatnie przez GPS i protokół NTP.
Każdy satelita GPS na orbicie nosi od 2 do 4 zegarów atomowych (rubidowych i cezowych). GPS oblicza Twoją pozycję, mierząc czas, jaki sygnał radiowy potrzebuje na dotarcie z satelity do odbiornika. Ponieważ sygnał porusza się z prędkością światła (~300 000 km/s), błąd czasu wynoszący zaledwie 1 mikrosekundę przekłada się na błąd pozycji ~300 metrów. Zegary atomowe ograniczają ten błąd do kilku nanosekund, co umożliwia precyzję nawigacji poniżej 5 metrów.
Sekunda przestępna to korekta dodawana do UTC (Koordynowanego Czasu Powszechnego), aby wyrównać czas atomowy z czasem astronomicznym (opartym na rotacji Ziemi). Problem w tym, że rotacja Ziemi nieznacznie zwalnia — głównie z powodu pływów oceanicznych. Czas atomowy jest absolutnie regularny, ale doba astronomiczna jest nieznacznie dłuższa niż 86 400 sekund. Od 1972 roku dodano 27 sekund przestępnych. Toczą się dyskusje o likwidacji sekund przestępnych — ich istnienie powoduje problemy w systemach informatycznych, np. awarie serwerów.
Tak! Istnieją dostępne dla konsumentów "zegary radiowe" (np. DCF77, WWVB), które synchronizują się z sygnałem radiowym nadawanym przez zegary atomowe instytutów metrologicznych. Kosztują od 20 do 200 zł. Twój smartfon synchronizuje się przez GPS lub NTP do zegarów atomowych — praktycznie masz "zegar atomowy" w kieszeni, z dokładnością do kilku milisekund. Miniaturowe moduły atomowe (rubidowe) można kupić na eBay w cenie od 200–500 USD.
TAI (International Atomic Time) to "czysty" czas atomowy — obliczany jako średnia z ~400 zegarów atomowych rozmieszczonych w 80 laboratoriach na całym świecie. Jest absolutnie regularny. UTC (Coordinated Universal Time) to czas, którego używamy w życiu codziennym — jest oparty na TAI, ale korygowany sekundami przestępnymi, aby nie oddalał się od czasu słonecznego. Aktualnie UTC = TAI − 37 sekund (stan na 2024). Czas stref (np. CET = UTC+1) to kolejna warstwa na UTC.
Eksploruj dalej
Zagłęb się w świat zegarów atomowych
Od zasady działania przez fascynującą historię, po przyszłość zegarów jądrowych — każda podstrona to gotowe kompendium wiedzy.