1、茫茫大海需要原子鐘作為向導

　　時間的計量對于人類來說實在太重要了。20世紀初，早期的航海家們都是依靠星空圖來駕馭自己的航線，他們需要知道準確的時間來仰望天空，確定船只不會偏離航線，所以需要在船上安裝精確的時鐘。當時普遍使用的海事計時表，是依靠彈簧驅動的機械表，每天會有零點幾秒的誤差。　

　　到了21世紀，隨著海上行程越來越長，對時間精確性要求越來越高，原子鐘隨即應運而生，這種走時精準的計時工具取代了舊式的彈簧鐘和搖擺式時鐘?！?/span>

　　原子鐘通常使用銫原子或銣原子的自然震動，可以提供穩(wěn)定的滴答聲，目前最好的原子鐘，在幾百萬年的時間里誤差也不會超過1秒，非常精確?！?/span>

　　最近，美國航天局基礎物理項目組的科學家們表示，他們已經(jīng)將原子鐘的誤差進一步縮小。許多人認為，這樣精確的原子鐘似乎與普通百姓關系不大，只屬于高端科技。事實上，原子鐘的用途很多，除了驗證地心引力理論、指導太空飛船外，還能解決許多現(xiàn)實問題?！?/span>

　2、原子鐘與全球定位系統(tǒng)　　

　　目前的全球定位系統(tǒng)分為：美國GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、中國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、歐洲伽利略衛(wèi)星系統(tǒng)等三個全球衛(wèi)星定位、導航系統(tǒng)，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用24個高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成，每一個衛(wèi)星裝載有4個原子鐘，通過從三個不同角度測量軌道傳來的時間信號，使地面上的全球定位系統(tǒng)接收器能夠精確判斷自己所在的位置。在軌道中運行的這些原子鐘，只要出現(xiàn)微小的不穩(wěn)定性，就會造成地上接收器測量結果發(fā)生幾米的誤差，為了減少這種誤差，必須縮小原子鐘的體積和增加原子鐘的穩(wěn)定性。　

  全球定位系統(tǒng)人造衛(wèi)星上的原子鐘已經(jīng)非常穩(wěn)定，誤差只有1/1012秒，也就是說，每過32000年，原子鐘誤差才會達到1秒鐘。而在不同行星之間飛行的太空飛船上的原子鐘，其精確度更高，已經(jīng)達到了1/1014秒。最近，美國科學家們宣布，他們已經(jīng)設計出穩(wěn)定度為1/1015秒更精確的原子鐘?！?/span>

　　原子鐘“登”上國際空間站 　

　　在穩(wěn)定度為1/1015秒的原子鐘設計過程中，一種叫做“激光制冷”的新技術起到了關鍵作用。上個世紀90年代，科學家們發(fā)現(xiàn)，向原子發(fā)射激光束可以冷卻原子，將原子的溫度降到絕對零度即零下273.15攝氏度，由于低溫使得原子的自然震動頻率能更精確地測量，這樣冷的原子成為原子鐘最好的“鐘擺”。 　

　　如果冷原子適合做“鐘擺”，那么移動的冷原子更加合適。由于國際空間站處于失重狀態(tài)，可以為原子鐘提供這樣的條件，在冷卻過的失重的原子鐘內，緩慢移動的原子能夠維持更長時間的穩(wěn)定性，而且在震動中撞擊容器壁的可能性更小。　

　　科學家們表示，一種名叫PARCS的激光制冷原子鐘有望于今年末或明年安裝到國際空間站中，這一原子鐘將成為有史以來最穩(wěn)定的鐘表，誤差為1/1016秒，即每3億年只有1秒鐘的誤差。而且，PARCS也會為安裝在2006年的國際空間站上的新一代原子鐘進行技術上的準備，掃清各種技術上的障礙。科學家們在國際空間站上安裝穩(wěn)定性為1/1017秒的原子鐘，命名為RACE，每運行30億年，才會產(chǎn)生1秒鐘的誤差。