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那么原子钟究竟是什么东西,为什么能被称为卫星导航系统的心脏?
拿gps来说吧,它翻译成中文,就是全球定位系统。
而定位系统从字面上看,就是标定地球上某一个点的经纬度以及高程,但实际上呢,最重要的功能其实是授时。
说白了,就是“光x时间=距离”。
其中光测了几百年,已经足够精准,所以真正需要的,还是时间计算上的精准。
但时间是看不见的,所以测量时间,就需要一个事情经历一個过程,去作为最基本的标尺。
机械钟表的钟摆,就是一个典型的标尺。
早期的钟摆摆动一次,测量的最高精度是一天误差o秒之内,但这样的精度,如果用来跟光每秒o万公里来计算,结果将会差的离谱。
于是原子钟就出现了。
原子钟就是以原子震荡,作为最基本的时间单位。
原子核外面围绕着电子,电子在不同层面上运行,如果电子吸收了一个能量,就会跳到另外一层,然后又会跳回来,并且把吸收的能量放出去,这就是一个震动的过程。
如果把能量连续的注入原子,电子就会不停的从一个能级,跳到另外一个能级,然后再跳回来,形成连续的震荡。
这种震荡精度极高,几十万年、几百万年才会有一秒的误差。
原子钟,就是利用这个原理,来实现定位解算。
因为在导航卫星搭建的星际坐标系中,每个星座都有自己的坐标信息,通过测量我们与星座间的距离,就能解算出我们在该坐标系的位置。
所以在光已知的前提下,时间测量越精密,位置解算就会越精准。
也就是说,原子钟的精度越高,导航系统的精准度,就会越高。
这,才是原子钟被称为卫星导航系统心脏的原因!
要知道,在卫星导航系统中,纳秒(十亿分之一秒)的时间误差,就会导致o·米的距离误差。
因此,想要做到高精密度的时间测量,也只有原子钟能够做到。
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