Самое точное определение магнитного поля Земли
Характеристики магнитного поля измеряются приборами, называемыми магнитометрами. В настоящее время существуют магнитометры, работающие в условиях как водной и воздушной среды, так и околоземного и межпланетного пространства, различающиеся по погрешности, чувствительности и диапазону измерений.
В бывшей Чехословакии сотрудники Института ядерной физики в 70-х годах сконструировали высокочувствительный магнитометр, что позволило с 10-миллионной погрешностью определить магнитное поле планеты Земля. Принцип работы магнитметра основан на последних достижениях физики сверхнизких температур, явлений сверхпроводимости и ядерного магнитного резонанса.
Напомним, что напряженность геомагнитного поля Земли в различных участках его имеет разное значение: максимальное — 55,7 А/м (0,7 Э) на магнитных полюсах и минимальное — 33,4 А/м (0,42 Э) на магнитном экваторе.
Уточненные эталоны основных физических единиц
В 1960 году на XI Генеральной конференции по мерам и весам была принята Международная система единиц (СИ), в которую вошло семь основных физических единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль. Этими единицами можно выразить любую известную физическую величину, любой придуманный научный термин.
До 1960 года в качестве эталона метра принимался брусок из платино-иридиевого сплава, хранящийся в Международном бюро мер и весов во французском городе Севре. Позже этот метровый эталон не мог удовлетворить возросшие требования современной науки к точности измерений. Поэтому за эталон метра была принята длина, равная 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2рю и 5d5 атома криптона-86». Средняя квадратная погрешность при воспроизводимости метра от первичного эталона не могла уже превысить значение 10-9. А в 1982 году был предложен уточненный эталон метра в связи с последними достижениями точного определения скорости света. За метр принято расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Как разительно отличается степень точности последнего эталона метра от первого, принятого во Франции после Великой французской революции! Тогда за метр приняли десятимиллионную часть 1/4 длины земного меридиана. Удобной для пользования Метрической системы мер уже в 1875 году придерживалось 17 крупных стран, в том числе и Россия. Затем почти все остальные государства перешли на преимущественное использование метра как основной физичской единицы. Абсолютный рекорд по врмени перехода на Метрическую систему принадлежит США. Здесь еще в 1866 году был принят закон о переходе на Метричскую систему мер. В 1875 году правительство США присоединилось к другим странам, подписавшим Международную метрическую конвенцию. Однако американцы до сих пор пользуются... дюймовой системой единиц.
Первый эталон килограмма, введенный в качестве основной единицы измерения в Метрической системе мер, был определен как масса одного кубического дециметра дистиллированной воды при 4 °С (температура ее наибольшей плотности). Современный международный эталон килограмма, сделанный в виде цилиндрической гири из платино-иридиевого сплава, хранится в Севре. Воспроизводство эталонов-копий килограмма дает погрешность с прототипом не более 2-19. В 1990 году французские исследователи решили с еще большей точностью откорректировать массу прототипа килограмма, уже уточненного специалистами США.
Первоначально за эталон секунды в Метрической системе мер принимали период времени, равный 1/86400 части средних солнечных суток. В 1967 году на XIII Генеральной конференции по мерам и весам за секунду приняли время, равное 9192631 770 периодам излучения, соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133. Воспроизводство цезиевого эталона частоты и времени, например, в России дает относительную пгрешность плюс-минус 10-11с.
Но, видимо, и такая точность не удовлетворила науку. В 1986 году предложен новый эталон времени с точностью отсчета времени плюс-минус 10-14с.
Самые точные часы
Канадские специалисты из университета Британской Колумбии в 1986 году добились буквально фантастических результатов в точности измерения времени, разработав уникальные атомные часы по принципу работы так называемого водородного мазера. Представьте себе, за 30 млн лет непрерывной работы эти часы могут ошибиться всего на одну секунду. Это при комнатной температуре. А при низкой температуре точность хода часов увеличивается на целый порядок и ошибка в одну секунду достигается за 300 млн лет. Все это стало достоянием общственного мнения после испытания нового мазера на жидком топливе, работающего при сверхнизкой температуре, всего на 0,5 градуса выше абсолютного нуля. Ученым остается только придумать, где можно использовать такие сверхточные часы. Например, при физических исследованиях в качестве квантовых стандартов частоты. Понятно их использование и в космических исследованиях.
До этого приоритет самого точного механизма отсчета времени в мире был у цезиево-рубидиевых атомных часов, дающих сбой в работе на 1 с за каждые 375 тыс. лет.