Здесь придется рассказать еще об одном чудесном свойстве кварца. Вырежем из кварцевого кристалла плоскую пластинку. Вложим ее между двумя металлическими пластинами — электродами, к которым подключим электрометр — прибор дли обнаружении электрического заряда. А теперь сдавим пластинку кварца и посмотрим на стрелку прибора. Стрелка отклонится. Значит, на гранях кварцевой пластинки при сдавливании возник электрический заряд.
И, наоборот, если подключить электроды к электрической батарее, то пластинка сожмется или растянется.
А если подключить электроды к сети, направление тока в которой все время меняется, пластинка начнет поочередно сжиматься и разжиматься, то-есть колебаться. Сколько электрических колебаний произойдет в сети, столько же колебании совершит пластинка. Но это не все. Кварцевая пластинка, как и маятник часов, обладает собственной частотой, которая зависит от размеров самой пластинки. А так как размеры кварца при изменении температуры изменяются ничтожно мало, то и частота его колебании остается почти неизменной. Например, если пластинку нагреть или охладить на один градус, то частота ее изменится всего лишь на несколько десятитысячных, а иногда даже стотысячных долей процента! Что может быть лучше такого маятника для сверхточных часов!
ТОЧНЕЕ САМОЙ ЗЕМЛИ
Колебания кварцевого «маятника» поддерживаются с помощью специального электрического устройства — так называемого лампового генератора. Он возбуждает колебания кварцевой пластинки, служа как бы пружиной кварцевых часов. Роль зубчатого механизма в кварцевых часах играет особый электромотор, у которого скорость вращения (число оборотов в минуту) зависит от частоты переменного тока. Поскольку частота тока, вырабатываемого ламповым генератором, в точности равна собственной частоте кварца, она остается почти неизменной. Строго постоянно и число оборотов мотора в минуту.
Соединив электромотор с механизмом, вращающим часовые стрелки, мы получим чрезвычайно точные часы. Такие часы могут отставать или спешить всего лишь на десятитысячную долю секунды в сутки, — они в десять раз точнее, чем лучшие маятниковые часы!
Когда кварцевые часы были построены и выверены, то ученые пришли к очень интересному выводу. Оказалось, что земной шар не так уж плавно вращается вокруг своей осн. На протяжении года продолжительность суток меняется на несколько десятитысячных долей секунды. Так с помощью часов, созданных человеческим разумом, был проверен ход «часов», созданных самой природой!
Кварцевые часы имеются во многих научно-исследовательских институтах и обсерваториях.
Показания кварцевых часов регулярно сравнивают между собой и проверяют по звездам. В этом и заключается «хранение времени». Конечно, нельзя сбрасывать со счета и маятниковые часы — они пока еще не потеряли своего значения благодаря долговечности и надежности. Ведь в кварцевых часах десятки радиоламп, которые могут перегореть. Сейчас, когда па смену лампам приходят полупроводниковые электронные приборы, значительно более надежные и долговечные, надежней становятся и кварцевые часы.
АТОМ-МАЯТНИК
Но и колоссальная точность кварцевых часов уже не удовлетворяет ученых. Они требуют создания еще более точных часов.
И вот появляются новые — «молекулярные» или «атомные» — часы. Пока они еще недостаточно совершенны, но есть все основания полагать, что в будущем эти часы окажутся значительно точнее кварцевых.
Как же работают атомные часы?
Атомы и молекулы вещества связаны между собой силами взаимодействия. Каждый атом и каждая молекула, подобно любому упругому телу — струне, пружине и т. д., — обладает определенной собственной частотой, на которую резонирует — «откликается». Поскольку атомы или молекулы одного и того же вещества одинаковы, совпадают и их собственные частоты.
Эти частоты исключительно постоянны, почти не зависят от внешних влияний — температуры, атмосферного давлении и др. Вот почему так заманчиво использовать колеблющиеся атомы или молекулы в качестве часового маятника.
Но как это сделать? Ученые разработали несколько вариантов атомных часов. Вот, например, одни из них.
В пространстве, из которого откачан воздух, находится сосуд с разреженным газом аммиаком. В стенке сосуда имеется щель, сквозь нее молекулы аммиака вылетают наружу. При этом одни молекулы совершают только поступательное движение, другие, кроме того, колеблются. Поток молекул проходит через особое электрическое устройство, которое расщепляет его на два пучка. В одном из них молекулы колеблются, в другом нет.
Поток колеблющихся молекул направляется в так называемый объемный резонатор — колебательную систему, настроенную в резонанс с ними, то-есть имеющую ту же собственную частоту. В резонаторе возникают электрические колебания. Они усиливаются и после ряда преобразований приводят в действие часовые стрелки, как это делается в кварцевых часах.
Атомные часы — очень сложное устройство. Они основаны на новейших достижениях физики, радиоэлектроники и вакуумной техники. Как полагают, их погрешность не будет превышать миллионных долей секунды в сутки.
«ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЧАСЫ!»
Мы познакомились с самыми точными, «эталонными» часами. Но их сравнительно немного. Гораздо более распространены так называемые хронометры (от греческого слова «хронос» — время), обладающие суточной погрешностью около 0,1 секунды. Именно по хронометрам проверяют обычно всю массу остальных часов. С помощью электрических устройств хронометры могут управлять ходом сотен других часов, связанных с ними проводами. Такие часы есть в любом крупном городе.
Большое распространение получила передача сигналов точного времени по радио. В нашей стране эти сигналы состоят из двух «тире» и одной «точки», которые с ошибкой не свыше 0,1 секунды отмечают определенный момент времени.
Широко распространена также передача сигналов времени по телефону. Позвоните по определенному номеру (в разных городах он неодинаков), и вы услышите голос, называющий часы и минуты. Вы «разговаривали» с особым звуковоспроизводящим аппаратом, который управляется хронометром.
Так работает служба времени.
Вести с пяти материков
Великие изобретения и открытия накладывают отпечаток на всю эпоху, изменяют жизнь всего общества. Мы говорим о веке пара, веке электричества, ныне мы вступили в век атомной энергии и радиоэлектроники. Но есть иные изобретения и открытия. Скромные и незаметные, они не открывают собой эпох, но каждое из них тем не менее важно и значительно, ибо оно служит на пользу людям.
Сообщения нашей сегодняшней почты рассказывают о таких интересных и скромных изобретениях.
СПИЧКА НЕ ГАСНЕТ НА ВЕТРУ. Газетный лист, покрытый иероглифами, переносит нас в Китайскую Народную Республику. Здесь на спичечной фабрике «Дачжунхуа» выпущены новые спички, обладающие необыкновенным свойством: их не может погасить даже сильный ветер. В течение 10 секунд такая спичка горит ровным пламенем. Не боящиеся ветра спички пропитаны составом, который изобрел техник фабрики Вэнь Вэнь.
СОЛНЦЕ ЗАВОДИТ ЧАСЫ. Далеко от огромного Китая, в маленькой стране, славящейся большим искусством своих часовых мастеров, в Швейцарии, задумались над вопросом: нельзя ли сделать часы, о заводке которых не нужно было бы заботиться. Задав вопрос, инженеры ответили на него, создав замечательные часы, которые заводятся светом.
В этих часах есть фотоэлемент, он превращает световую энергию в электрический ток. Ток вращает микромотор весом в 75 граммов! Он-то и заводит пружину часов через зубчатую передачу, уменьшающую скорость вращения в 10 тысяч раз. Пружина заводится тем скорей, чем лучше освещены часы. Пробыв всего 4 часа на свету, часы могут потом итти трое суток в полной темноте.
ВЕРХОМ НА САМОЛЕТЕ. Почта сообщает о постройке самолета необыкновенной конструкции. Этот самолет построил у себя дома один американский летчик-любитель. Самолет имеет мотор в 75 лошадиных сил, прямоугольное крыло и металлический винт. Обычный мотоциклетный руль, укрепленный на качающейся штанге, служит ручкой управления рулями высоты и поворота, а также элеронами. Управление мотором находится на правой ручке руля точно так же, как и у мотоцикла. В довершение сходства, летчик сидит на мотоциклетном седле, «верхом на самолете».