原子時計 ― 原子の振動数による時間計測

技術の進歩に伴い、距離の壁が取り払われるにつれて、私たちの生活はますます速いペースで進むようになっています。時間を正確に測定する必要性は極めて高く、原子時計は1億年に1秒という誤差範囲でこのニーズに応えています。

一般的に、時計は振り子や電力線の振動、水晶振動子といった共振体の振動数を数えることで、時間の経過を測定しています。その精度は、特定の周波数における共振体の精度によって決まります。 しかし、これらの共振器はいずれも多かれ少なかれ正確ではありますが、時間はほぼ無限に細分化することができます。したがって、ある意味では、原子時計は「どの程度の精度があれば十分なのか」という問いに対する答えを与えてくれるのです。

一見するとそう思われるかもしれませんが、原子時計は核破壊をもたらす時限爆弾などではありません。単に、原子の共振周波数を発振器として利用しているだけです（おばあちゃんの時計の振り子と同じように）。 しかし、原子時計がより信頼性の高い時計である理由はこれだけではありません。原子核の振動は、停電や湿度、あるいは単なる不注意といった要因によって変化することがないため、通常の時計の精度が低下するようなことはありません。そのため、原子時計はごくわずかな誤差範囲内で一貫して時間を計測し続けることができます。

原子時計は、ご自身の予定を管理する上ではあまり役に立ちませんが、その精度は、携帯電話、固定電話、インターネット、GPS、航空プログラム、デジタルテレビといったシステムにとって極めて重要です。これらのシステムでは、ほんの一瞬の精度の違いが、機能の成否を分けることになるからです。

GMTが標準として廃止されたのは、地球の自転が正確ではなく、時刻を管理するために使用される原子時計ほど正確ではないためです。そのため、UTCと地球の自転を一致させるために、閏秒が追加されています。 異なるタイムゾーンの時刻は、UTCからのオフセット（差）として計算され、その差となる時間（時間と分）を「UTC+」または「UTC-」の形式で表します。 グリニッジ王立天文台での観測は1954年に中止されましたが、同天文台は依然として座標系の基準となる場所として利用されています。GMTとUTCは根本的に異なりますが、同じ時刻を示すため、しばしば同じ意味で使用されます。