GPS時鐘上的銫原子鐘是的時鐘嗎

發(fā)布時間：2015-04-29 來源：

古人使用蚊香或者砂漏來計時，它的準確度就沒法說了。后來，人們使用鐘表來計時，通訊導航還曾經(jīng)使用脈沖星來計時�，F(xiàn)在，美國標準技術(shù)研究院的新式計時器被稱作量子邏輯時鐘，它的原理是用激光來檢測鋁離子的兩個超精細能階間躍遷的諧振頻率，可以在37億年內(nèi)的誤差也不會超過1秒鐘，但我們的生活實在不需要這么的時鐘。

與我們的生活比較密切的是銫原子鐘，它是導航衛(wèi)星系統(tǒng)GPS的關(guān)鍵部件，目前，按國際標準，銫原子鐘能把8000萬年的誤差控制在1秒內(nèi)，這僅僅是在地面不動的情況下，對于地面生活的人來說，衛(wèi)星上使用的銫原子鐘談不上。GPS衛(wèi)星上攜帶的時間裝置是銫原子鐘，一般到十億分之一秒。但是，它會隨著高速運動和地球引力產(chǎn)生一些誤差。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波來計時的，在地面的銫-133每秒鐘躍遷9192631770次，而到衛(wèi)星上就應(yīng)該是9192631775次，這就意味著時間變慢了，建造全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，必須要考慮時間變慢這個問題。

根據(jù)狹義相對論，當物體運動時，時間會變慢，運動速度越快，時間就越慢。GPS衛(wèi)星以每小時14000千米的速度繞地球飛行，因此，GPS衛(wèi)星上攜帶的時鐘每天慢大約7微秒。GPS衛(wèi)星位于距離地面大約2萬千米的太空中。根據(jù)廣義相對論，物質(zhì)質(zhì)量的存在會造成時空的彎曲，質(zhì)量越大，距離越近，就彎曲得越厲害，時間則會越慢。受地球質(zhì)量的影響，GPS衛(wèi)星上的時鐘就要走得比較快，每天快大約45微秒。在考慮了快的因素和慢的因素之后，GPS衛(wèi)星時鐘每天還要快大約38微秒。雖然在衛(wèi)星發(fā)射之前，這些問題就已經(jīng)考慮到，并且作了相應(yīng)的調(diào)整。但是，空間的冷熱變化，宇宙射線和時間的延續(xù)都會帶來誤差。
　　美國加州航空股份公司設(shè)有一個光電科技處，負責GPS原子鐘的調(diào)試。他們采用兩臺計算機，分別與兩臺銫原子鐘相連，其中一臺模擬空間環(huán)境，另一臺處于正常地面環(huán)境中，得到的時間。每隔1.5秒，就會讓地面的原子鐘與所有衛(wèi)星原子鐘做一次校對，以此讓衛(wèi)星上的時間與地面上的時間保持一致。