Lịch sử phát triển ngành đồng hồ ( phần 4 )

Lịch sử phát triển ngành đồng hồ

Đồng hồ thạch anh – Quartz Clock

Trong năm 1920, xuất hiện loại đồng hồ dùng dòng điện xoay chiều (electric clock), vào thời kỷ này, đồng hồ có thể bị sai vài giây trong một ngày nên chỉ thích hợp với việc sử dụng trong nhà. Nhưng trong các phòng thí nghiệm vật lý và các đài thiên văn, thời gian cần được tính đúng từng phần ngàn của giây và có khi cả phần tỉ của giây, vì vậy năm 1929 các nhà khoa học đã áp dụng tính chấn động của tinh thể thạch anh (quartz) vào chế tạo đồng hồ. Đồng hồ loại mới này ( quartz-based clock) có thể chạy sớm hơn hay chậm hơn chừng 2 phần ngàn của giây trong một năm.

Lịch sử phát triển ngành đồng hồ

Đồng hồ nguyên tử

 Các nhà khoa học từ lâu đã nhận ra rằng nguyên tử (và cả phân tử) có giao động cộng hưởng, mỗi nguyên tố và hợp chất hấp thụ hoặc phát xạ bức xạ điện từ tại các tần số riêng của chúng. Các tần số riêng thay đổi theo thời gian và không gian. Nguyên tử hidro hay cesium, là “con lắc” tiềm năng để tạo ra các đồng hồ chính xác hơn. Sự phát triển của rada và thông tin bằng sóng radio siêu cao tần trong thập niên 30 – 40 của thế kỷ XX đã cho phép tạo ra các sóng vi ba (microwave) để tương tác với nguyên tử. Các nhà nghiên cứu nhắm đến việc tạo ra một đồng hồ nguyên tử tập trung vào cộng hưởng bức xạ vi ba với phân tử amoniac. Tuy nhiên, độ chính xác của nó không nhiều hơn so với các loại đồng hồ trước đó, nên người ta chuyển sang nghiên cứu một khía cạnh hứa hẹn hơn, tia hạt nhân dựa trên cesium.

Năm 1957, NIST – National Institude of Standards and Technology đã hoàn thành đồng hồ hạt nhân đầu tiên, và cái thứ hai cũng hoàn thành sau đó không lâu để kiểm tra độ chính xác. Vào năm 1960, đồng hồ nguyên tử dùng cesium đã đủ chính xác để có thể sử dụng như đồng hồ chuẩn của NIST.

Lịch sử phát triển ngành đồng hồ

Vào năm 1967, tần số dao động tự nhiên của hạt nhân nguyên tử cesium đã được dùng để định nghĩa cho đơn vị thời gian “giây”. Độ chính xác của đồng hồ nguyên tử có thể đến một phần triệu giây / năm.

Do đà tiến triển về kỹ thuật, các nhà khoa học tin rằng áp dụng quan trọng nhất của đồng hồ nguyên tử là sự thiết lập mẫu mực về thời gian và mẫu này hoàn toàn độc lập với chuyển động của trái đất và các vì sao.

Đồng hồ nguyên tử, hệ thời gian và múi giờ – Atomic clocks, Time scales, Time Zones

Vào những năm 1840, một hệ thời gian chuẩn đã được thiết lập cho Anh, Scotlen và xứ Wales, thay thế cho hệ thống giờ địa phương. Đài thiên văn hoàng gia Greenwich là tâm điểm của sự phát triển này, nó đóng góp vai trò quan trọng trong định vị hàng hải dựa trên thời gian chính xác.

Mỹ thành lập U.S Naval Observatory – Đài thiên văn hàng hải Mỹ vào năm 1830 để hợp tác với Greenwich và các đài thiên văn khác để xác định thời gian chuẩn dựa trên quan sát thiên văn. Thời gian chuẩn lúc đó được sử dụng trong hàng hải, nó phản ánh tốc độ quay của trái đất, nếu khác thì sẽ có sai sót trong định vị hàng hải.

Với sự ra đời của đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, khoa học và kỹ thuật nhận ra thời gian chuẩn dựa trên sự chuyển động của quả đất giao động với khoảng vài phần ngàn của giây / ngày. Định nghĩa mới của “giây” năm 1967 đã cho chúng ta cơ sỡ tham chiếu cho các phương pháp đo lường thời gian. Nhưng các nhà khoa học đã không thỏa mãn khi cố gắng để hợp nhất giữa định nghĩa mới và hệ thống GMT. Một hệ thống hứa hẹn hơn được đưa ra vào ngày 01/01/1972, hệ thống thời gian UTC – Coordinated Univeral Time trở thành hệ thống cho toàn thế giới.

Múi giờ – TIME ZONES  không cần thiết phải có ở Mỹ cho đến khi các đoàn tàu hỏa cho phép con người di chuyển hàng trăm dặm một ngày. Cho đến những năm 1860, hầu hết các thành phố dùng chủ yếu giờ địa phương dựa trên mặt trời, nhưng giờ địa phương này thay đổi khoảng một phút cho mỗi 12.5 dặm khi di chuyển sang phía đông hay tây. Khó khăn trong việc kiểm soát hơn 300 vùng giờ địa phương được giải quyết bằng việc tạo lập múi giờ tàu hỏa. Múi giờ chuẩn lần đầu tiên được phát minh bởi một người Canada gốc Scotlen, Ngài Sandford Flerming vào năm 1878, và được sử dụng rộng rãi vào năm 1884. Nhưng đến năm 1883, hầu hết các hãng tàu hỏa vẫn dựa trên hơn 100 múi giờ khác nhau.
Lịch sử phát triển ngành đồng hồ

Năm đó, nước Mỹ chia thành 4 múi giờ với trung tâm gần như là kinh tuyết thứ 75, 90, 105, 120 độ kinh Tây. Vào trưa 18/12/1883, đường điện tín đã truyền tin giờ GMT đến các thành phố lớn, nơi mà các nhà cầm quyền sẽ điều chỉnh đồng hồ thành phố thành giờ thích hợp với các múi giờ.

1/11/1884 hộ nghị kinh tuyến thế giới tại Washington đã sử dụng phương pháp tương tự cho các vùng của thế giới. 24 kinh tuyến chuẩn, mỗi 15 độ theo hướng tây và đông từ kinh tuyến 0 độ ( kinh tuyến gốc Greenwich), được chọn là kinh tuyến trung tâm của vùng. Kinh tuyến 180 độ trên Thái Bình Dương được chọn là đường đổi ngày. HẾT

Xem lại Phần 3