Quelle: wikipedia.org
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Eine Sekunde ist in allen Teilen der Welt gleichlang. Im Jahre 1946 wurde anhand der ersten Atomuhr festgelegt, wie lang eine Sekunde zu sein hat. Seitdem ist eine exakte Zeitmessung von bestimmten Abläufen und eine genaue Zeitbestimmung möglich.
Eine Atomuhr geht nach 10.000 Jahren maximal eine Sekunde falsch - eine einfache Quarzuhr hingegen zeigt bereits nach einem Jahr die Uhrzeit in etwa 4 - 5 Sekunden Verzögerung an.
Früher galt der Umlauf der Erde um die Sonne als Grundlage für die Messung der Zeit. Wissenschaftler fanden allerdings heraus, dass diese Art der Messung etwas ungenau ist, da die Erde gewissen Schwankungen unterliegt. Die Atomuhr verschafft allerdings Abhilfe. Mit ihr ist es möglich, die Zeit genauestens zu bestimmen, die Atomuhr nutzen viele wie die Raumfahrt, die Telekommunikation, der Metrologie und in der Navigation. Aber auch Sie können Atomuhren nutzen. Funkuhren richten sich beispielsweise nach Atomuhren, die mithilfe von Langwellen Signale an die Funkuhren aussenden.
Weltweit gibt es über 260 Atomuhren, die meist mit Rubidium-, Cäsium- oder Wasserstoff-Atomen betrieben werden. In Deutschland sind bis jetzt vier Atomuhren in Betrieb. Sie befinden sich in Braunschweig in der Physikalisch Technischen Bundesanstalt.
Jede Uhr besteht aus einem Taktgeber und einem Zählwerk und jede Uhr benötigt zur genauen Zeitbestimmung eine konstante Schwingung. Bei einer Atomuhr sind einzelne und freie Atome für die Bestimmung der Zeit verantwortlich. Die Schwingungen der Elektronen in den einzelnen Atomen werden dabei gemessen - die Schwingung ist dabei der Zustand zwischen zwei Energiezuständen. Gern wird dazu auf Cäsiumatome zurückgegriffen, da diese besonders stabil sind. Dazu wird Cäsium bei etwa 100 °C verdampft und zu einem Atomstrahl gebündelt.
Die Atome werden dann über Magneten sortiert, um dann in einen Hohlraumresonator zu gelangen, wo ein Mikrowellenfeld in einer bestimmten Frequenz auf die Cäsiumatome einwirkt. Die Elektronen im Cäsiumatom schwingen dann etwa neun Milliarden mal pro Sekunde. Zum Vergleich: eine Quarzuhr bringt etwa 32.000 Schwingungen zustande. Eine Referenzuhr gleicht schließlich den Takt mit der Atomuhr ab und gibt die Zeit an, sodass Sie ganz genau wissen, wann wieder eine Sekunde verstrichen ist.
Die Atomuhr für präzise Berechnungen nutzen
Früher galt der Umlauf der Erde um die Sonne als Grundlage für die Messung der Zeit. Wissenschaftler fanden allerdings heraus, dass diese Art der Messung etwas ungenau ist, da die Erde gewissen Schwankungen unterliegt. Die Atomuhr verschafft allerdings Abhilfe. Mit ihr ist es möglich, die Zeit genauestens zu bestimmen, die Atomuhr nutzen viele wie die Raumfahrt, die Telekommunikation, der Metrologie und in der Navigation. Aber auch Sie können Atomuhren nutzen. Funkuhren richten sich beispielsweise nach Atomuhren, die mithilfe von Langwellen Signale an die Funkuhren aussenden.
Weltweit gibt es über 260 Atomuhren, die meist mit Rubidium-, Cäsium- oder Wasserstoff-Atomen betrieben werden. In Deutschland sind bis jetzt vier Atomuhren in Betrieb. Sie befinden sich in Braunschweig in der Physikalisch Technischen Bundesanstalt.
Die Funktionsweise einer Cäsium Atomuhr
Jede Uhr besteht aus einem Taktgeber und einem Zählwerk und jede Uhr benötigt zur genauen Zeitbestimmung eine konstante Schwingung. Bei einer Atomuhr sind einzelne und freie Atome für die Bestimmung der Zeit verantwortlich. Die Schwingungen der Elektronen in den einzelnen Atomen werden dabei gemessen - die Schwingung ist dabei der Zustand zwischen zwei Energiezuständen. Gern wird dazu auf Cäsiumatome zurückgegriffen, da diese besonders stabil sind. Dazu wird Cäsium bei etwa 100 °C verdampft und zu einem Atomstrahl gebündelt.
Die Atome werden dann über Magneten sortiert, um dann in einen Hohlraumresonator zu gelangen, wo ein Mikrowellenfeld in einer bestimmten Frequenz auf die Cäsiumatome einwirkt. Die Elektronen im Cäsiumatom schwingen dann etwa neun Milliarden mal pro Sekunde. Zum Vergleich: eine Quarzuhr bringt etwa 32.000 Schwingungen zustande. Eine Referenzuhr gleicht schließlich den Takt mit der Atomuhr ab und gibt die Zeit an, sodass Sie ganz genau wissen, wann wieder eine Sekunde verstrichen ist.
- Adriana