Покоренный электрон

И возможно, что когда-нибудь среди шумов, рождаемых звездными атмосферами, мы уловим ритмичные сигналы, посланные в межзвездное пространство обитателями других планетных систем. Гениальный ученый и философ Джордано Бруно, сожженный на костре инквизиции 17 февраля 1600 года, писал: «В безмерном лоне бесконечной Вселенной возникают, развиваются, уничтожаются и снова рождаются бесчисленные миры. Существуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц подобно тому, как наши семь планет кружатся вокруг нашего Солнца».

И мы убеждены, что в бесконечном пространстве Вселенной кроме нашей Земли есть и другие обитаемые планеты.

Хранитель неизменной секунды

Часы с маятником были изобретены Христианом Гюйгенсом в первой половине XVII века. Они верой и правдой служат людям уже свыше 300 лет. За это время механизм часов был доведен до большого совершенства, но все же самые лучшие современные часы с маятником уходят вперед или отстают на 3–4 тысячных доли секунды в сутки. Это — предел точности таких часов и большего от них добиться трудно.

Однако точность в 3–4 тысячных доли секунды уже не удовлетворяет ученых. Тысячная доля секунды — величина большая. Для тонких научных исследований нужны часы, отмеряющие время с ошибкой, которая не превышала бы стотысячной доли секунды. Именно столь высокая точность позволяет совершать важные открытия..

Наша секунда это 1/86400 доля суток, а сутки — время одного оборота земного шара вокруг его оси. Все наше измерение времени до сих пор было основано на определении скорости вращения Земли. Раньше думали, что земной шар вращается в высшей степени равномерно и сутки остаются неизменными, но это оказалось не так. Установлено, что великие часы природы — земной шар — отстают. Земля замедляет свое вращение, и вследствие этого сутки постепенно удлиняются.

Величина «погрешности» Земли невелика, она составляет примерно 1,5 тысячных доли секунды в столетие. Иначе говоря, через каждые 700 столетий сутки становятся длиннее на 1 секунду.

Кроме того, в итоге многолетних наблюдений у астрономов зародилось подозрение, что наша планета вращается не вполне равномерно.

В 1872 году известный русский астроном С. П. Глазенап решил проверить это предположение. Предпринятое им исследование подтвердило догадку.

Земля то чуть-чуть ускоряет вращение, то так же неожиданно и без видимой причины замедляет его. Небольшие изменения скорости вращения день ото дня накапливаются, а к концу года достигают величины, которая уже не ускользает от внимания астрономов.

В течение прошлого столетия Земля вращалась с ускорением — сутки укорачивались. За время с 1865 по 1898 год было «потеряно» почти тридцать пять секунд.

В конце прошлого века Земля перестала «спешить». Сутки снова начали удлиняться. Это продолжалось до 1920 года. Сейчас она вращается с небольшим ускорением.

Очевидно, что земной шар, который считался безупречным судьей всех наших часов, сам оказался не вполне надежными часами.

Так как сутки то удлиняются, то укорачиваются, следовательно, и секунда — наша основная единица измерения времени — тоже изменяется. Но как можно пользоваться мерой, которая не отличается постоянством? Куда годится гиря, сделанная из льда, кому нужен резиновый метр? Такие материалы непригодны для изготовления мер.

Наша секунда, вследствие неравномерности вращения земного шара, непостоянна. Время же надо измерять неизменной секундой. Если земной шар не может служить образцовыми часами, то, очевидно, надо создать прибор, который мог бы хранить и сообщать точную величину секунды.

Маятниковые механические часы для этой цели не подходят.

Изобретатели обратились к электронным приборам. Кандидатом в заместители механического маятника был выдвинут маятник электрический, то есть колебательный контур, соединенный с электронной генераторной лампой.

Правда, электрический маятник оказался тоже не совсем постоянным. Малейшее изменение тока накала лампы, легкое дрожание электродов, неравномерный выход электронов из катода и ряд других причин нарушают правильный ритм колебаний в контуре. Электрический маятник нуждается в надежном регуляторе.

Такой регулятор был найден. Кристаллы горного хрусталя — кварца — обладают весьма полезным свойством: кварцевая пластинка или кольцо, вырезанное из кристалла кварца, под воздействием токов высокой частоты начинают сжиматься и расширяться с частотой переменного тока (рис. 69).

Рис. 69. Кварцевое кольцо — эталон частоты.