Какие часы самые точные в мире

Какие самые точные часы в мире: механические, кварцевые? Атомные сверхточные наручные часы, модели Bathys Hawaii, основанные на механике частиц, часы бренда Sunlight коллекции Numeri Romani. Наручные кварцевые хронографы Sunlight и Okami с аналоговой индикацией.

Модели марки Okami с ручным заводом.

Который атомный час? Как работает самый точный и малопонятный прибор для измерения времени

70 лет назад физики впервые изобрели атомные часы — самый точный на сегодняшний день прибор для измерения времени. С тех пор устройство прошло путь от концепта размером с целую комнату до микроскопического чипа, который можно встроить в носимые устройства. «Хайтек» объясняет, как работают атомные часы, чем отличаются от привычных нам приборов для измерения времени и почему они вряд ли станут массовым явлением.

Читайте «Хайтек» в

Начнем с простого: что такое атомные часы?

Это не так уж просто! Для начала разберемся, как работают привычные нам инструменты для измерения времени — кварцевые и электронные хронометры.

CITIZEN 0100 — Самые точные часы

Часы, которые могут измерять секунды, состоят из двух компонентов:

• Физическое действие, которое повторяется определенное количество раз в секунду.

• Счетчик, который сигнализирует, что секунда прошла, когда происходит определенное количество действий.

В кварцевых и электронных часах физическое действие происходит в кристалле кварца определенного размера, который сжимается и разжимается под воздействием электрического тока с частотой 32 768 Гц. Как только кристалл совершает это количество колебаний, часовой механизм получает электрический импульс и поворачивает стрелку — так работает счетчик.

В атомных часах процесс происходит иначе. Счетчик фиксирует микроволновый сигнал, испускаемый электронами в атомах при изменении уровня энергии. Когда атомы щелочных и щелочноземельных металлов вибрируют определенное количество раз, прибор принимает это значение за секунду.

Показания цезиевых атомных часов лежат в основе современного определения секунды в международной системе единиц измерения СИ. Она определяется как промежуток времени, в течение которого атом цезия-133 (133Cs) совершает 9 192 631 770 переходов.

Атомные часы и правда очень точные?

Да! Например, механические кварцевые часы работают с точностью ±15 секунд в месяц. Когда кварцевый кристалл вибрирует, он теряет энергию, замедляется и теряет время (чаще всего такие часы спешат). Подводить такие часы нужно примерно два раза в год.

Кроме того, со временем кристалл кварца изнашивается и часы начинают спешить. Такие измерительные приборы не отвечают требованиям ученых, которым необходимо делить секунды на тысячи, миллионы или миллиарды частей. Механические компоненты нельзя заставить двигаться с такой скоростью, а если бы это удалось сделать, их компоненты изнашивались бы крайне быстро.

Цезиевые часы отклонятся на одну секунду за 138 млн лет. Однако точность таких измерительных приборов постоянно растет — на данный момент рекорд принадлежит атомным часам с точностью около 10 в степени –17, что означает накопление ошибки в одну секунду за несколько сот миллионов лет.

Раз в атомных часах используются цезий и стронций, они радиоактивны?

Нет, радиоактивность атомных часов — это миф. Эти измерительные приборы не полагаются на ядерный распад: как и в обычных часах, в них присутствует пружина (только электростатическая) и даже кристалл кварца. Однако колебания в них происходят не в кристалле, а в ядре атома между окружающими его электронами.

Ничего не понимаем! Как же тогда работают атомные часы?

Расскажем о самых стабильных, цезиевых часах. Измерительный прибор состоит из радиоактивной камеры, кварцевого генератора, детектора, нескольких тоннелей для атомов цезия и магнитных фильтров, которые сортируют атомы низкой и высокой энергии.

Прежде чем попасть в тоннели, хлорид цезия нагревается. Это создает газовый поток ионов цезия, которые затем проходят через фильтр — магнитное поле. Оно разделяет атомы на два подпотока: с высокой и низкой энергией.

Низкоэнергетичный поток атомов цезия проходит через радиационную камеру, где происходит облучение с частотой 9 192 631 770 циклов в секунду. Это значение совпадает с резонансной частотой атомов цезия и заставляет их изменить энергетическое состояние.

Следующий фильтр отделяет низкоэнергетичные атомы от высокоэнергетичных — последние остаются в случае, если произошло смещение частоты излучения. Чем ближе частота облучения к резонансной частоте атомов, тем больше атомов станут высокоэнергетическими и попадут на детектор, который преобразует их в электричество. Ток необходим для работы кварцевого генератора — он отвечает за длину волны в радиационной камере, — а значит за то, чтобы цикл повторился вновь.

Предположим, кварцевый генератор теряет свою энергию. Как только это происходит, излучение в камере ослабевает. Следовательно, количество атомов цезия, переходящих в состояние высокой энергии, падает. Это дает сигнал резервной электрической цепи отключить генератор и скорректировать период колебаний, тем самым фиксируя частоту в очень узком диапазоне.

Затем эта фиксированная частота делится на 9 192 631 770, что приводит к формированию импульса, отсчитывающего секунду.

Если атомные часы тоже зависят от кварцевого кристалла, в чем тогда прорыв?

Действительно, кварцевый генератор — самое слабое место цезиевых атомных часов. С момента создания первого такого измерительного прибора исследователи ищут способ отказаться от компонента — в том числе за счет экспериментов с различными щелочными и щелочноземельными металлами, помимо цезия.

Например, в конце 2017 года ученые из Национального института стандартов и технологий США (NIST) создали в качестве основы для атомных часов трехмерную решетку из 3 тыс. атомов стронция.

Исследователям удалось доказать, что увеличение числа атомов в решетке приводит к увеличению точности часов, а при максимальном количестве атомов точность составила погрешность в одну секунду за 15 млрд лет (примерно столько прошло со времен Большого взрыва).

Но стабильность работы стронциевых часов еще предстоит проверить — сделать это можно только со временем. Пока ученые берут за основу для измерений показания цезиевых атомных часов с кварцевым кристаллом внутри.

Ясно! Значит, скоро атомные часы станут обычным делом?

Маловероятно. Проблема заключается в том, что точность атомных часов регулируется принципом неопределенности Гейзенберга. Чем выше точность частоты излучения, тем выше фазовый шум, и наоборот. Повышение фазового шума означает, что необходимо усреднить множество циклов для достижения необходимого уровня точности частоты.

Это делает разработку и поддержание работоспособности атомных часов довольно дорогими для массового использования.

Сейчас атомные часы установлены на базовых станциях мобильной связи и в сервисах точного времени. Без них была бы невозможна работа навигационных систем (GPS и ГЛОНАСС), в которых расстояние до точки определяется по времени приема сигнала от спутников. Кварцевые кристаллы являются доминирующим решением.

Даже в дорогостоящем испытательном оборудовании, таком как осциллограф серии Keysight UXR1104A Infiniium UXR: 110 ГГц, четыре канала (цена не указана, но она находится в диапазоне $1 млн) используют стабилизированные в печи кристаллы кварца для эталонов, стабильных во времени.

Однако в большинстве случаев использование простого кварцевого кристалла будет дешевле и эффективнее, — потому что кварц имеет гораздо лучшее соотношение точности частоты к фазовому шуму. Поэтому атомные часы необходимы только в случае, когда нужно иметь заданную точность частоты в течение продолжительного времени — десятков и сотен лет. Такие случаи крайне редки — и вряд ли действительно необходимы обычному человеку, а не ученому.

Атомные часы – самые точные в мире , они обладают невероятно маленькой погрешностью, которая может доходить до секунды в миллиарды лет. Второе место занимают кварцевые часы , которые за месяц будут отставать или спешить на пятнадцать секунд. Механические нужно время от времени заводить, поэтому они стоят только на третьем месте. Статьи по теме: Какие часы самые точные в мире .

Какие наручные часы самые точные в мире: механические или кварцевые?

Точная сущность времени еще до конца не разгадана. Но в жизни человечества этот параметр ориентации не менее важен, чем пространственные измерения. Разумеется, точность хода часов важна в любых ситуациях.

Другое дело, насколько строгие выдвигаются требования.

Например, в научных физических исследованиях показатели времени иногда важны до тысячных и более долей секунды, в спорте – нескольких десятых, ну а на уровне повседневной жизни обывателя – достаточно, чтобы часы не уходили на несколько секунд в сутки.

Какие самые точные часы в мире?

Такие часы действительно существуют. Это атомная модель, основанная на теории микрочастиц. Их называют также квантовыми.

Погрешность хода составляет всего несколько секунд в 15 миллиардов лет! Они разработаны чисто в научно-экспериментальных целях и предназначены для физических исследований, в частности в теории относительности, изучении гравитационных воздействий и других, непонятных далеким от глубокой науки представителям человечества, целей.

Фото атомных наручных часов

Часы, которые являются самыми точными, изобретены в США, учеными Национального института стандартов и технологий (аббревиатура NIST). Quantum Logic Clock всего лишь на секунду грешат в 3,7 миллиардов лет.

Конечно, это не просто часы и уж никак не наручные – счетчик подобного масштаба занимает приличные объемы и используется исключительно в научно-исследовательских целях

Кроме того, «атомные» сверхточные модели необходимы в системах навигации, мобильной и спутниковой связи, где в основе стабильной работы лежит принцип синхронизации подстанций. Тем не менее, на квантовой технологии есть и наручный вариант, конечно, не столь скрупулезный. К примеру, часы Bathys Hawaii основаны на механике частиц цезия и работают от литиевой батарейки.

Правда, стоимость такой модели, мягко говоря, «кусается». Престижно, конечно, но сточки зрения практики – нерационально.

Фото наручных часов Bathys Hawaii

Парижский эталон

Французский институт времени владеет часами, по которым идет сверка практически во всем мире на более обыденном уровне. Это также квантовый механизм, причем довольно сложной конструкции, который дает погрешность в тысячелетие на 1 секунду.

Разумеется, даже такая точность, возможно, в повседневной жизни большинства обывателей излишня. А если говорить о более реальных вариантах, то кварцевые часы – наиболее востребованы, ну и, конечно же, доступны. Тем более что современный ритм подразумевает именно наручные, а не стационарные часы.

Фото мужских наручных кварцевых часов

Самые точные кварцевые часы

Кварцевые хронографы основаны на работе кристаллов кварца. Они не требуют завода, а также дают довольно высокую точность в сравнении с механическими аналогами, поскольку основаны на импульсах, поступающих от электронного блока и отличающихся стабильностью.

Если погрешность хода механики составляет порядка 20-40 секунд в течение суток, аналогичный показатель кварца составляет всего лишь до полуминуты в 20-30 дней. Самые лучшие модели характеризуются показателями отклонения от точности всего в несколько секунд за год. Причем, вовсе не факт, что точные часы – супердорогие.

Обратите внимание на кварцевую модель – часы бренда Sunlight коллекции Numeri Romani.

Керамические женские часы с перламутром на керамическом браслете, SL (цена по ссылке)

Эти часы на кварцевом механизме характеризуются высокой точностью хода, обладают дополнительной водозащитой в 3 атм. (30 м), что обеспечивает сохранность стабильной работы при погружении их в воду, а циферблат и механизм защищены сверхпрочным минеральным (кварцевым) стеклом.

На точность хода кварцевых часов влияют такие параметры, как частота колебаний генераторного механизма, а также период износа кварца. Но в целом часы более устойчивы к вибрациям и механическим воздействиям, чем электронные аналоги.

Электронные сверхточные часы

Наиболее распространенный вариант – часы с цифровым дискретным дисплеем. Электронные часы работают на основе кварцевого генератора электроколебаний и «запитываются» от химических миниатюрных батареек.

Сверхточными электронными часами с уверенностью можно назвать радионастраиваемые модели. Например, спортивные часы японского бренда Casio (коллекция G-Shock).

Фото точных радионастраиваемых часов Casio G-Shock

Модуль радиоконтроля синхронизирует ход часов с сигналом, поступающим от квантовых часов и практически исключает какие-либо погрешности. Единственный нюанс – сигнал не ловит в некоторых местностях, поэтому, приобретая подобные часы, обязательно нужно обращать внимание на этот аспект.

Наручные сверхточные хронографы

В ряде случаев, например, во время активных занятий спортом или соревнований, необходим сверхточный отсчет и время, зафиксированное вплоть до сотых, а то и тысячных долей секунд. Хронографы, в отличие от обычных часов, наделены дополнительными шкалами отсчета мили секунд, а также тахиметрами и телемерами для определения скорости и удаленности объектов.

Такие часы позволяют без вмешательства в ход отсчета основного времени, осуществлять замеры продолжительности сразу нескольких событий одновременно

Присмотритесь к кварцевым хронографам Sunlight и Okami с аналоговой индикацией.

Часы мужские, OKAMI (цена по ссылке)

Часы женские, SL (цена по ссылке)

Самые точные механические часы

Механика основана исключительно на взаимодействии механизмов и деталей. При заводе пружина закручивается, а последующее ее раскручивание приводит к отсчету времени. Если этот процесс происходит неравномерно – часы начинают грешить в показателях времени.

Причем нормой считается отставание или ускорение, примерно, в 20-40 секунд в течение суток.

Механические наручные часы требуют периодического подзавода, а точность их хода зависит от износостойкости составляющих механизм элементов, а также уровня напряженности пружины, отвечающей за подзавод. Кроме того, механика очень восприимчива к пространственным характеристикам и так же, как и кварцевые модели не приемлет критических температур.

Самые точные механические хронометры – с турбийоном. Этот механизм компенсирует гравитационные силы и повышает точность хода. Но стоимость таких моделей довольно высока, что обусловлено сложностью механизма и кропотливой настройкой.

Механические часы могут быть с ручным или автозаводом. Второй тип предполагает активное ношение часов на руке, как минимум 8 часов в течение суток, а в отличие от первого – не требует регулярно заводить часы в одно и то же время каждый день, поскольку запаса хода хватает, как правило, на несколько суток.

Обратите внимание на часы марки Okami ‒ механические с ручным заводом.

Часы, OKAMI (цена по ссылке)

Не менее популярной является женская модель наручных часов бренда Sunlight с автозаводом.

Часы женские на кожаном браслете, SL (цена по ссылке)

Краткое резюме

При выборе конкретной модели часов следует руководствоваться, прежде всего, индивидуальными потребностями, подбирая оптимальный по цене и точности хода вариант. Наиболее престижно и статусно выглядят классические модели механических часов с аналоговыми циферблатами, а также модными в настоящее время прозрачными корпусами.

Но в плане точности они значительно уступают кварцевым и электронным хронометрам, а также требуют следить за своевременным заводом. Такие изделия подойдут людям, ведущим плавный и размеренный образ жизни.

Для активных и энергичных можно порекомендовать кварцевые хронометры и хронографы, которые позволяют делать высокоточные замеры и отличаются низкой погрешностью хода.

Атомные часы — самые точные на сегодняшний день. Кристалл цезия. Похожий используется в атомных часах . Кристалл цезия. Похожий используется в атомных часах . Какие типы атомных часов бывают?

Нужно ли создавать ещё более точные часы ? Или вопрос наконец-то решён? Атомные часы — самые точные часы в мире !

Какие часы самые точные в мире

Когда-то люди определяли время по солнцу. Солнечные часы давали огромную погрешность, но при том ритме жизни десять минут туда-сюда не имели особого значения. Потом появились всевозможные песочные, водяные и прочие часы, но с их помощью можно было измерять лишь небольшие промежутки времени.

Сейчас мы значительно ускорились, требования к точности показаний времени неимоверно возросли. Ныне погрешность, измеряемая в десятках секунд в сутки, считается высокой. А в некоторых областях нашей жизни имеют значение и доли секунды.

Часовые компании соревнуются друг с другом, пытаясь предложить потребителю самые точные устройства. Но и они находятся в жестких условиях: большинство потребителей не готовы выкладывать сотни тысяч долларов за эталонную точность.

Точность хода часов напрямую зависит от типа устройства. После этого в ход вступают и прочие факторы: угол наклона, воздействие магнитного поля земли, состояние механизма или электроники, аккуратность исполнения и так далее.

Тем не менее давайте посмотрим, какие часы являются самыми точными и можно ли надеть их на руку.

Мирный атом

Самые точные в мире часы – это прибор, принцип действия которого основан на внутримолекулярных (атомарных) процессах. Их так и называют, атомными, реже – молекулярными или квантовыми. В основу большинства известных ныне квантовых часов положены колебания атома цезия-133, так что именно этот элемент является эталоном измерения времени.

Первые атомные часы были созданы более полувека назад, в 1967 году. Сразу с момента изобретения они нашли широчайшее применение в навигации, военной и космической технике, связи и некоторых других областях.

Первые атомные часы

Благодаря изобретению атомных часов человечество узнало многое о времени. Например, стало известно, что наша Земля замедляет вращение. Это замедление исчисляется в долях миллисекунд, однако в свете тысячелетий это уже имеет значение.

Какими бы ни были точными атомные часы, но и они со временем устаревают и нуждаются в усовершенствованиях. Последняя разработка в этом направлении – атомные часы Quantum Logic Clock, созданные в США. На данный момент это самый точный прибор для определения времени на Земле: их погрешность составляет одну секунду за 3,7 миллиарда лет!

Атомные часы – серьезный, дорогой и отнюдь не компактный прибор. Они обычно стационарные, тем не менее на их базе был разработан и наручный вариант.

Первопроходцем в области наручных атомных часов выступила американская корпорация Bathys Hawaii. В 2013 году она презентовала миру первую, достаточно неуклюжую модель, сердцем которой стала капсула, заполненная цезием-133 в газообразном состоянии.

Со временем наручные квантовые приборы стали более стильными и компактными, однако по этим показателям им пока далеко до привычных нам моделей. Да и стоят наручные атомные часы порядка 13 тысяч долларов. В общем, на любителя, зато какая точность!

Какие наручные часы являются самыми точными?

Большинство известных нам наручных часов относятся к одной из обширных групп:

• Механические. В основу действия таких часов положен механизм с баланс-спиралью, изобретенный гениальным Христианом Гюйгенсом в 1675 году, но сам принцип был разработан еще раньше, в 725 году, в Китае. Механические часы нуждаются в периодическом заводе (или автоподзаводе), обычно при помощи специальной головки. Это самый старый, заслуженный и респектабельный вариант из ныне существующих.
• Кварцевые. Так принято называть электромеханические часы, где колебательная система реализована через кристаллы кварца. Питание осуществляется от батарейки. Первой ласточкой, пролетевшей в этом направлении, принято считать Astron, выпущенные Seiko в 1969 году. Сейчас большинство часов со стрелками в низкой и средней ценовой категории являются кварцевыми.
• Электронные. Сердцем электронных часов является кварцевый генератор, создающий электромагнитные колебания. Он взаимодействует с микросхемой, а информация о времени и прочих показаниях выводится на жидкокристаллический дисплей. Питание – от миниатюрной батареи. Массовое производство и повальное увлечение электронными часами началось примерно в 70-х годах прошлого столетия.

Принцип работы электронных и кварцевых часов имеет много сходных черт. Более того: некоторые кварцевые часы, помимо классических стрелок, имеют и ЖК-дисплеи. Такие модели называют гибридными.

До изобретения атомных часов Quantum Logic Clock самыми точным в мире являлся так называемый Парижский эталон, пребывающий в Институте Времени. Это тоже квантовые часы, но показывающие время с куда более значительной погрешностью: секунда за тысячу лет.

Механические часы

Механические часы, в большинстве своем, высокой точностью не отличаются: для недорогих моделей погрешность в 7-8 секунд – это уже хороший результат, для элитарных – 2-3 секунды. И это в сутки.

Самые дорогие модели оснащаются механизмом под названием «турбийон», запатентованный французом Бреге в 1801 году (часы «брегет» помните?). Так вот, турбийон частично компенсирует воздействие магнитного поля Земли, что положительно сказывается на точности работы механизма, снижая погрешность до 1-2 секунд в сутки.

Но самыми точными на данный момент механическими часами являются фантастические Zenith Defy Lab, презентованные широкой публике в 2017 году. При их реализации были применены новые технологии и материалы, что позволило достичь сенсационных результатов.

Zenith Defy Lab

Zenith Defy Lab называют величайшим изобретением в часовой индустрии со времен Гюйгенса. И не зря: погрешность хода революционного механизма равна всего 0,3 секунды в сутки!

Запас хода составляет около 60 часов, механизм не нуждается в смазке, демонстрирует высочайшую точность даже в неблагоприятных условиях (например, высоких и низких температурах), не зависит от гравитации и магнитного поля Земли. Сплошные плюшки, только доступна такая роскошь лишь избранным: стоимость таких часиков измеряется в десятках тысяч долларов.

Если же говорить о механике в принципе, то самыми точными признаны часы Ольсена, находящиеся в ратуше Копенгагена. Механизм, состоящий более чем из 14 тысяч элементов, «грешит» лишь на секунду за 600 лет! Очень неплохой показатель, особенно если учесть, что часы Ольсена были созданы еще в 1955 году.

Раньше все часы можно было именовать хронометрами. Все правильно, ведь это приборы для измерения времени («хроноса»). Ныне так называют только особо точные модели, сертифицированные по стандарту COSC.

Погрешность механического хронометра не может превышать +6/-4 секунд в день.

Кварцевые часы

Переходим к кварцевым часам. Самые дешевые кварцевые часы точнее дорогого механического хронометра. Обычные качественные модели на кварце дают погрешность в 15 секунд, но это в месяц.

А у премиальных кварцевых моделей этот показатель еще ниже, около 1-3 секунд в месяц!

Продвинутые модели демонстрируют еще более высокую точность. За пальму первенства в этой номинации состязаются преимущественно японские гиганты: Casio, Citizen, Seiko и другие. Пока лидирует Citizen со своими шедевральными Chronomaster, дающими погрешность всего в 5 секунд в год.

На точность хода кварцевых часов влияет преимущественно степень износа кварцевого элемента. В целом они показывают куда более высокую устойчивость к внешним воздействиям: магнитному полю, экстремальным температурам, высокому давлению и так далее.

Именно благодаря независимости работы кварцевого генератора такие часы чаще других используются в экстремальных условиях: для туризма, выживания, альпинизма, дайвинга и так далее. Например, механические часы для дайвинга с аналогичными характеристиками будут на порядок дороже кварцевых.

Электронные часы

Как мы уже говорили выше, принцип действия электронных часов (не путать со смарт-часами) основан на колебаниях, создаваемых кварцевым генератором. Так что по точности электронные и кварцевые часы сопоставимы.

Однако у электронных часов есть одно уязвимое место – ЖК-дисплей, который чувствителен к воздействию внешних факторов. Поэтому среди моделей, предназначенных для нужд армии, спасателей, спортсменов-экстремалов и особенно дайверов, чистокровных электронных моделей ощутимо меньше.

Сапфировое стекло, стальной или титановый корпус и заполнение маслом способны нивелировать негативные воздействия, однако это ведет к существенному удорожанию изделия. Подобные предложения имеются в линейке спортивных часов G-Shock от Casio, но бюджетными их точно не назовешь.

Не стоит торопиться отправлять сильно грешащие часы в мусорку. Отнесите их в мастерскую: механику подрегулируют. С кварцевыми и электронными моделями сложнее: как правило, приходится менять износившийся генератор вместе с платой, что не всегда экономически целесообразно.

G-Shock от Casio

Немного о радиоконтроле

Отдельно стоит упомянуть кварцевые и электронные модели, снабженные радиомодулями. Они лоцируют местоположение благодаря связи со спутником, получают сигнал с атомных часов и синхронизируются с ними. То есть, где бы вы ни находились, вы будете знать точное время без погрешностей.

Больше всего подобных моделей предлагают традиционно японские производители. Электронные часы с радиоконтролем стоят значительно дешевле аналогичных приборов со стрелками: неплохую модель можно приобрести всего за 100 долларов. Электромеханика намного дороже.

Это вполне объяснимо: изменить циферки на дисплее технически проще, нежели подвести стрелки.

Для реализации большинства наших бытовых целей сверхточность не нужна, так что покупка дорогих часов – это больше демонстрация статуса и уступка собственным хотелкам, нежели насущная необходимость. Но если в вашей жизни важны даже доли секунды, тогда придется взглянуть в сторону сверхточных, но недешевых хронографов!

Кому и зачем нужны самые точные в мире часы , как их используют? Первые в мире атомные часы были созданы в 1967 году. Они настолько точные , что даже позволили ученым понять, что наша планета постепенно замедляет вращение, хоть это и крошечные доли миллисекунды. В связи с этим возникла необходимость синхронизирования отсчета времени с вращением Земли.

Если этого не будет, то мы не сможем сохранить правильный отсчет для потомков. Самые точные механические. Такие сделали в компании Zenith.

Они носят название Zenith Defy Lab и являются уникальными в своем роде.