Shorts klocka

Shorts fria pendelklocka är en elektromekanisk astronomisk  precisionspendelklocka som uppfanns 1921 av den engelske järnvägsingenjören William Hamilton Shortt med deltagande av den kända urmakaren Frank Hope-Jones och tillverkad av Synchronome i London . Innan uppfinningen av AChF- klockan 1954 av den sovjetiske ingenjören F. M. Fedchenko var de de mest exakta pendelklockorna i världen. Från starten fram till slutet av 1940-talet var de standarden för att hålla tid och köptes för astronomiska och marina observatorier, vetenskapliga institut och exakta tidstjänster runt om i världen, men gav sedan plats för kvartsklockor . Shorts klocka var den första tidtagningsanordningen som var mer exakt än jorden  ; 1926 användes de för att bestämma små säsongsmässiga förändringar i planetens rotationshastighet. Standardnoggrannheten för Shorts klocka var i storleksordningen 1 sekund per år, även om senare mätningar visade att dessa klockor var ännu mer exakta. Mellan 1922 och 1956 tillverkades cirka 100 klockor.

Klockan hade två pendlar. En av dem, "gratis" ( engelsk  mästare ), placerades i en kolv med sällsynt atmosfär och säkerställde klockans noggrannhet. Den andra, "working" ( engelsk  slavpendel ), synkroniserades med den fria med hjälp av en elektrisk krets och elektromagneter, och var också kopplad till visarindikeringen.

Beskrivning

Shorts klocka bestod av två block. Den första, som var en kopparvakuumkolv 26 cm i diameter och 125 cm hög med en fri pendel inuti, fästes på väggen. Den andra, extra noggranna pendelklockan, som var en något modifierad kontrollklocka ( engelsk  precision regulator clock ) Synchronome, placerades på ett avstånd från den första. Men i Lick Observatory , för att utesluta möjligheten till någon fysisk koppling mellan pendlarna, var arbetsblocket till och med placerat i en annan byggnad; blocken placerades på ett sådant sätt att pendlarnas svängningsplan var vinkelräta mot varandra. De två blocken var sammankopplade med elektriska kretsar som styrde elektromagneter som synkroniserade pendlarnas svängningar. Den fria pendelstaven och dess vikt på 5,6 kilo var gjorda av Invar för att minska pendelns termiska expansion och sammandragning , vilket skulle leda till en förändring i perioden med en temperaturförändring. Den återstående termiska expansionshastigheten kompenserades till noll med hjälp av en metallinsats under lodlinjen. Luften från det första blocket evakuerades med en handpump till ett tryck på cirka 30 mm Hg. Konst. för att eliminera effekten av förändringar i atmosfärstrycket på pendelns hastighet, samt att avsevärt minska aerodynamisk motstånd , vilket ledde till en ökning av kvalitetsfaktorn för pendeln från 25 000 till 110 000 och en fyrfaldig förbättring av noggrannheten. Shorts experiment visade att vid 30 mm Hg. Konst. energin som förbrukas genom att böja upphängningsfjädern är lika med energin som förbrukas av reflektionen av de återstående luftmolekylerna; sålunda krävdes ingen stor grad av vakuum.

Båda pendlarna hade en längd på cirka 1 meter och var sekunder ( eng.  seconds pendel ), d.v.s. varje svängning tog 1 s, och perioden var 2 s, även om den naturliga hastigheten för arbetspendeln var något mindre. För att upprätthålla svängningar var 30:e sekund fick pendeln ett tryck från en speciell mekanism. För att övervaka synkroniseringstillståndet hade arbetsklockan två rattar som visade tiden på var och en av pendlarna. Klockan hade också en elektronisk terminal som producerade en signal med en frekvens på 1 Hz . Denna signal kan överföra den exakta tiden till klockor i andra städer eller sända den över radio.

Senare forskning om noggrannhet

1984 genomförde Pierre Boucheron ( fr.  Pierre Boucheron ) en studie om noggrannheten hos Shorts klockor lagrade vid US Naval Observatory . Med hjälp av moderna optiska sensorer, som gjorde det möjligt att detektera den exakta tiden för pendelns svängning utan att påverka den, observerade Boucheron hastigheten på Shorts klocka i jämförelse med atomur under en månad. Han fann att deras avvikelse inte översteg 200 mikrosekunder per dag, eller 1 s per 12 år, vilket avsevärt förbättrade den tidigare noggrannhetsuppskattningen på 1 s per år. Hans arbete visade att klockan var så exakt att den kunde upptäcka de minsta avvikelserna i gravitationen på jordens yta , orsakade av månens och solens attraktion .

Litteratur

• Bakulin P. I., Blinov N. S. Shorts pendelklocka // Precise Time Service. - 2:a uppl. - M . : Huvudupplagan av Nauka förlags fysiska och matematiska litteratur, 1977. - S. 71-75.
• Fokina T. Pendelklocka: Från Galileo till Fedchenko  // Min klocka. - 2002. - Nr 3 . - S. 52-55 . Arkiverad från originalet den 16 oktober 2014. (ryska)
• Hus D. En klocka mer exakt än jorden // Greenwich-tid och upptäckten av longitud / Ed. V. V. NESTEROV - M .: Mir, 1983. - S. 171-188. — (I vetenskapens och teknikens värld).
• Hope-Jones F. Elektrisk tidtagning . - London: NAG Press, 1949. - 342 sid.

Länkar

• Lassan, W. L. Shorts klocka . VNIIM under kriget . All-Russian Research Institute of Metrology uppkallat efter D. I. Mendeleev (2003). Hämtad 9 oktober 2014. (ryska)