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一秒有多久?

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发表于 2019-9-19 14:50:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
        一秒钟的时间有多久?可能我们直观地认为一秒也就一眨眼的空档,但实际一秒钟内,我们可以呼吸91毫升空气,心脏可以将60毫升血液送向体内,同时,
            一秒钟,全球平均降雨420吨
            一秒钟,格陵兰岛冰川融化1620立方米
            一秒钟,地球绕太阳转动298公里
            一秒钟,足以发生10^43次宇宙大爆炸
        但是一秒钟到底是什么概念呢?





        但很明显的是,地球公转轨道是椭圆而不是圆,所以每天的时间都是不一样的。即使在1928年,国际天文联合会正式确定了第一套时间标准:“世界时间UT”,即格林尼治时间,但地球自转时地轴会轻微摆动,这就导致自转速度会不规则地变慢,又对计时产生影响。
        在这种情况下便出现了“国际原子时”。它为时间问题提供的解决方案是改变秒的定义,从微观层面直接定义秒的时长。而所用到的工具,是原子钟。
        以铯原子钟为例。我们知道一定频率的电磁波入射可以使原子发生跃迁,跃迁的原子也会自发落回低能级并放出一定频率的电磁波。只要确定并求出铯原子能级的两个精细结构跃迁的目标频率,就可以定义秒的时长。
        相应的实验结构是“原子喷泉”。

        以六束两两对射的激光将一气态铯原子团固定,然后稍微增强下方的激光能量,使原子团上升,穿过上方微波谐振腔。关闭下方激光,原子团下降经过微波腔,微波腔会发出的接近目标频率的电磁波使尽可能多的铯原子发生跃迁。
        那么如何验证是否达到目标频率呢?

        在原子团落下时再打一束激光,发生跃迁的原子会有进一步变化,发出荧光。不断调整微波腔内电磁波频率,直到发出的荧光最强时,我们就得到了目标频率,经测算,为9192631770HZ。
        将这个频率处理成电信号用于计时,于是,一秒被定义成,铯原子某两个精细结构间跃迁时所辐射电磁波周期的9192631770倍。
        当然,秒也不是个很小的时间单位。目前最小的时间单位是普朗克时间,一普朗克时间等于10^-43秒。而据说宇宙大爆发仅经历了几个普朗克时间,相对来说,一秒也算是漫长的时间了。
        (多有摘录,侵删)
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