Определение секунды в СИ

[Dmitriy40]

Приветствую всех, помогите понять.
Вот в СИ приведено определение секунды как количество колебаний атома (ну, грубо), это понятно и логично, но ведь секуда оказывается привязанной к местному гравитационному потенциалу (из-за эффекта ОТО замедления времени в гравитационном поле, да и СТО с замедлением от скорости тоже тут как тут)?! Ладно бы это замедление было в миллион раз меньше точности атомных часов, тогда бы пусть, но ведь точность часов заявляется как $10^{-17}$, а замедление времени даже для Земли уже $7\cdot10^{-10}$, что аж в 70млн раз больше! А для орбиты Земли в Солнечной системе замедление уже $10^{-8}$, для орбиты самой Солнечной системы в Галактике уже $7\cdot10^{-7}$. 700 миллиардов раз! Т.е. стоит лишь чуть увести атомные часы от поверхности геоида и секунда достаточно быстро станет другой (изменится период колебаний).

Собственно вопрос насколько удобно такое определение секунды, когда её эталон можно сверить фактически лишь в одной точке планеты (ну пусть даже на всей поверхности планеты)? Вот на Луне как поверять часы по атомным часам? Ведь там в секунду укладывается уже другое количество колебаний атома цезия ... Не логичнее было бы задать количество периодов колебаний покоящегося (хотя бы относительно реликтового излучения, раз уж оно достаточно глобально) атома при нулевом гравитационном потенциале, а число подогнать чтобы для поверхности Земли секунда совпадала с существующей? Или мы тупо не знаем величину местного гравитационного потенциала? Я вот не увидел в вики скорости обращения Галактики в Местной группе ... Зато есть скорость относительно реликтового излучения, можно априори принять её за "орбитальную" вокруг чего-то там и замедление времени получается $3.4\cdot10^{-6}$. Точность правда никакая, факт ...

Или всё же определение секунды в СИ дано из сегодняшних реалий, а если кому-то хочется сверять свои часы по атомным не на поверхности Земли, то пусть сам измеряет все поправки и уже по ним крутит число колебаний в одну секунду?

Получается практически нереально отправить откалиброванные атомные часы скажем на Марс и там локально сверять по ним эталоны секунды?! Нужен обязательно этап сверки атомных часов на Марсе с атомными часами на Земле? А перемещаемые атомные часы без канала связи с Землёй как эталон секунды вообще почти не имеют смысла ... Вах. Какой-то кривоватый эталон секунды выходит, очень уж локальный ...

Или я дурак и секунда тупо везде равна тому числу колебаний атома цезия и просто везде своя?

[Sicker]

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Или я дурак и секунда тупо везде равна тому числу колебаний атома цезия и просто везде своя?

ага, и частота колебаний везде одинакова

[Toucan]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[Munin]

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Вот в СИ приведено определение секунды как количество колебаний атома (ну, грубо), это понятно и логично, но ведь секуда оказывается привязанной к местному гравитационному потенциалу (из-за эффекта ОТО замедления времени в гравитационном поле, да и СТО с замедлением от скорости тоже тут как тут)?!

Ну, раз всё время замедляется, то и секунда тоже замедляется. Разве не логично?

В этом и состоит суть замедления времени, что замедляются вообще все процессы, в том числе и эталонные, которыми мы отсчитываем длительность времени. Если бы какие-то процессы замедлялись, а какие-то нет, то это уже нельзя было бы называть замедлением времени.

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Вот на Луне как поверять часы по атомным часам? Ведь там в секунду укладывается уже другое количество колебаний атома цезия ...

С чего это вдруг? Атом цезия-то тоже находится на Луне. Местный. И его колебания изменяются соответственно местной секунде.

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Не логичнее было бы задать количество периодов колебаний покоящегося (хотя бы относительно реликтового излучения, раз уж оно достаточно глобально) атома при нулевом гравитационном потенциале, а число подогнать чтобы для поверхности Земли секунда совпадала с существующей?

А вот в таком случае, на Луне нельзя было бы пользоваться местным атомом цезия, а пришлось бы сверяться с чем-то идущим из далёкого космоса. Ну и будет нелогично: все физические процессы на Луне, а им в подавляющем большинстве плевать на какие-то излучения из далёкого космоса, почему-то вдруг начнут протекать быстрее или медленнее, в зависимости от того, что там из космоса пришло. Как если бы физические процессы вдруг начали зависеть от температуры слона в местном зоопарке. Изучаете ли вы маятник, или электронную схему, или плазменный разряд - всё равно изволь сверяться со слоном. Абсурд!

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Или мы тупо не знаем величину местного гравитационного потенциала?

Это тоже. Межгалактическая Палата Мер и Весов ещё не прислала нам соответствующих данных.

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Я вот не увидел в вики скорости обращения Галактики в Местной группе ...

Ну, эта величина, мягко говоря, сложно измерима и зависит ещё и от того, какое именно ей дать определение. Вот радиальную скорость с галактикой Андромеды померить можно, и она известна. Кто там ещё самый массивный в Местной группе?

Dmitriy40 в сообщении #961912 писал(а):

Или я дурак и секунда тупо везде равна тому числу колебаний атома цезия и просто везде своя?

Да, но почему "тупо"? Это называется, что везде физические единицы измерения строятся на основании местных эталонов. Так принято в СТО и ОТО.

[Dmitriy40]

"Тупо" потому что у меня оказывается нехилый бардак в голове насчёт понятия "эталон" (секунды и не только).
Спасибо. Как-то не доходило что в СТО/ОТО все эталоны лишь локальные. Знал же про всякие эффекты, но с эталонами не увязывалось.

[warlock66613]

Да, как раз преимущество местных эталонов по сравнению с какими бы то ни было глобальными - это и есть главных эффект теорий относительности.

[Alex-Yu]

Dmitriy40 в сообщении #962161 писал(а):

"Тупо" потому что у меня оказывается нехилый бардак в голове насчёт понятия "эталон" (секунды и не только).
Спасибо. Как-то не доходило что в СТО/ОТО все эталоны лишь локальные. Знал же про всякие эффекты, но с эталонами не увязывалось.

А никак иначе и невозможно. Посколку нет мгновенно распространяющихся взаимодействий, то напрямую с удаленным эталоном ничего и нельзя сравнить. Кстати, строго говоря, должен быть всего один локальный эталон: времени (можно и другой, но времени --- удобнее всего). Поскольку скорость света --- константа, то из эталона времени автоматически получается и эталон длины (численное значение скорости света берется ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ фиксированной величиной). А по $E=\hbar \omega$ --- эталон энергии. А по $E=mc^2$ --- эталон массы. Ну дальше уже по школьной физике можно. В итоге ВСЕ можно измерить через время. Наличие многих эталонов до сих пор --- в значительной степени атавизм, обусловленный чисто техническими причинами. С физической точки зрения --- это просто чепуха.

[Alex_J]

Значит, эталонный атом должен находиться на изоповерхности-с-наблюдателем гравитационного потенциала, причём неподвижен относительно наблюдателя. В идеале - прямо перед носом, на пренебрежимо малом расстоянии. Но если точность атомных часов настолько высокая, то на каком расстоянии (в высоту) здесь, на Земле, и при каких значениях относительных скоростей отклонение уже будет порядка погрешности?

[venco]

В поле тяжести Земли около метра на $10^{-16}$ погрешности часов. Погрешность новейших часов NIST-F2 как раз оценивается в $10^{-16}$.
Скорость с такой же поправкой СТО - около 4 м/с.

[Munin]

venco в сообщении #962773 писал(а):

поле тяжести Земли около метра на $10^{-16}$ погрешности часов.

При этом, выровнять уровни можно очень точно при помощи сообщающихся сосудов.

venco в сообщении #962773 писал(а):

Скорость с такой же поправкой СТО - около 4 м/с.

А вот интересно, скорость атома в атомных часах какую роль играет?

[venco]

Там, скорее всего, сильное усреднение, но на погрешность всё-таки влияет, иначе не охлаждали бы до 80 K (NIST-F2).