أحدث الموضوعات

ماهي الساعات الذرية Atomic Clocks وكيف تتحكم فى العالم ؟



الساعات الذرية 

ماهى الساعات الذرية ؟ 

كان يتم ضبط الوقت فى العالم فى وقت سابق منذ عام 1910 وحتى أواسط الخمسينيات بالاعتماد على مزامنة ساعات كوارتز ( quartz) مع حركة الأرض حول الشمس باستخدام التلسكوبات وأدوات أخرى لإجراء قياسات دورية لحركة النجوم عبر السماء .

وفى عام 1955 استطاعت أول ساعة ذرية يتم بناؤها فى مختبر الفيزياء الوطني فى المملكة المتحدة باستخدام ذرة السيزيوم حيث تم إيجاد تعريف أكثر استقراراً ودقة للثانية بأنها الفترة اللازمة لتسعة مليارات و192 مليوناً و631 ألفاً ذبذبة كاملة ( دورة ) من الإشعاع الذي يصدره انتقال الإلكترون بين مستويين معينين فى ذرة السيزيوم -133 


الساعة الذرية Atomic Clock

والساعة الذرية هي ساعة تعتمد على تردد الرنين الذري لضبط الوقت وتستخدم لمعايرة الثانية وتعتبر الساعات الذرية أدق ساعات توقيت حتى الآن ، وتعتبر أشهر أنواع الساعات الذرية هي ساعة السيزيوم، وساعة الروبيديوم وهى أقل دقة من ساعة ‏السيزيوم ولكنها فى المقابل أرخص بكثير.‏ .‏وتصل قيمة الساعة الذرية المصممة بالسيزيوم إلى آلاف الدولارات، بينما يمكن للساعة الذرية ‏المصممة بالروبيديوم أن توفر للشركات مبالغ تصل إلى 200 دولار أمريكي .

فكرة عمل الساعات الذرية 

تعتمد فكرة عمل الساعات الذرية على الإشعاع الراديوي ضمن نطاق الميكروويف للذرات وليس كما يعتقد البعض على النشاط الإشعاعي. تنتج هذه الإشارات الراديوية عند تغير مستويات الطاقة في ذرة السيزيوم-133 . وبالتحديد عند انتقال الإلكترون في تلك الذرة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى للطاقة . 

دقة الساعة الذرية

تطورت دقة الساعة الذرية مع مرور الوقت إلى ان أصبحت معدل الخطأ يساوى 0.02 نانو ثانية فى اليوم فإذا أردنا حساب الخطأ فى التوقيت منذ نشأة الأرض ( منذ حوالي 4.5 مليار سنة ) فأنه يكون 30 ثانية فقط .

وفي سويسرا، بدأت الساعة الذرية FOCS 1 والمصنوعة من السيزيوم المبرد باستمرار عملها رسميا عام 2004 ويقدر مقدار الخطأ بحدود ثانية واحدة كل 30 مليون سنة .

الساعة الذرية Atomic Clock

حجم الساعات الذرية 

ومن ناحية حجم الساعة، فمازالت كبيرة نوعا ما، حيث أن أصغر الأحجام الممكنة تبلغ أبعادها ‏‏(10 سم فى 10 سم فى 10 سم) .‏


الساعة الذرية Atomic Clock

الساعة الذرية Atomic Clock

أهمية الساعة الذرية 

1- تلعب الساعة الذرية دورا هاما فى حياتنا اليومية، حيث تستعمل فى الكثير من خوادم الوقت، ‏وهى نوعان: النوع الأول به ساعة ذرية مستقلة (باهظة الثمن) بينما النوع الثانى يستطيع ‏إعادة ضبط الوقت عبر أقمار الجى بى إس (نظام تحديد المواقع العالمي). 

2- تستعمل ‏فى التطبيقات التى تتطلب مقاييس زمنية غاية فى الدقة مثل أقمار تحديث الإحداثيات (جى ‏بى إس)، فبواسطتها يتم ضبط تزامن شبكة الانترنت فى شتى أنحاء العالم وتشغيل نظام ‏الملاحة العالمي. ‏ 

3- تحديد مواقع الأجرام السماوية ومتابعة حركة المركبات ‏الفضائية وتحديد الوقت اللازم لتحرك الكواكب والنجوم وحدوث بعض الظواهر الفلكية.‏ 

4- وعن طريقها يتم ضبط شبكات الاتصالات السلكية ‏واللاسلكية والشبكات الضوئية وشبكات توزيع ونقل الطاقة الكهربائية وضبط حركة المواصلات ‏العامة وحركة الطائرات عالميا بدقة عالية وأمان.‏