象限儀座,是一個已經廢棄不用的星座名。在20世紀早期的星圖中,可以在天龍座、武仙座、牧夫座之間找到它。1922年,它和其他一些星座一起被國際天文聯合會正式從擁擠的星空中排除,從而確定了今天國際上通行的88個星座。象限儀座則通過一個著名的流星雨記錄下了曾經有過這樣一個星座名字的曆史。
9.日晷
日晷又稱“日規”,是古代人利用日影來定時刻的計時器。日晷的種類很多,根據晷麵所處位置的不同可分為地平式、赤道式、子午式、卯酉式等多種,功能也不盡相同。
世界上最早的日晷,誕生於6000年前的巴比倫王國。中國最早文獻記載,是《隋書·天文誌》中提到的袁充於隋開皇十四年(公元574年)發明的短影平儀,即地平日晷。赤道日晷的明確記載,初見於南宋曾敏行的《獨醒雜誌》卷二中提到的晷影圖。
赤道日晷,通常由銅製的指針和石製的圓盤組成。銅製的指針叫做“晷針”,垂直地穿過圓盤中心,晷針又叫“表”,石製的圓盤叫做“晷麵”。安放在石台上,南高北低,使晷麵平行於天赤道麵這樣,晷針的上端正好指向北天極,下端正好指向南天極。在晷麵的正反兩麵刻畫出12個大格,每個大格代表兩個小時。當太陽光照在日晷上時,晷針的影子就會投向晷麵。太陽由東向西移動,投向晷麵的晷針影子也慢慢地由西向東移動。於是,移動著的晷針影子好像是現代鍾表的指針,晷麵則是鍾表的表麵,以此來顯示時刻。
這種利用太陽光的投影來計時的方法,是人類在天文計時領域的重大發明,這項發明被人類所用達幾千年之久。然而,日晷有一個致命弱點,那就是陰雨天和夜裏是無法使用的。直至1270年,在意大利和德國才出現早期的機械鍾,而中國則在1601年明代萬曆皇帝時,才得到兩架外國的自鳴鍾。清代時雖有很多進口和自製的鍾表,但都為王公貴族所用,一般平民百姓還是通過觀察天象來推斷時間。所以徹底拋卻日晷,看鍾表知辰光是近現代以來的事。
10.原子鍾
原子鍾,最初本是由物理學家創造出來用於探索宇宙本質的。物理學家們從來沒有想過,這項技術有朝一日竟能應用於全球的導航係統上。
根據量子物理學的基本原理,原子是按照不同電子排列順序的能量差,也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差來吸收或釋放電磁能量的。這裏電磁能量是不連續的。當原子從一個“能量態”躍遷至低的“能量態”時,它便會釋放電磁波。這種電磁波特征頻率是不連續的,這也就是人們所說的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的,例如銫133的共振頻率為每秒9192631770周。因此銫原子便被用作一種節拍器來記錄高度精確的時間。
人們平時所用的鍾表,精度高的大約每年會有1分鍾的誤差,這對日常生活是沒有影響的,但在要求很高的生產、科研中就需要更準確的計時工具。目前,世界上最準確的計時工具就是原子鍾,它是20世紀50年代出現的。原子鍾是利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時的。由於這種電磁波非常穩定,再加上利用一係列精密的儀器進行控製,因此原子鍾的計時就可以非常準確了。現在用在原子鍾裏的元素有氫、銫、銣等。原子鍾的精度可以達到每100萬年才誤差1秒。這為天文、航海、宇宙航行提供了強有力的保障。
其一,銫原子鍾。
每一個原子都有自己的特征振動頻率。人們最熟悉的振動頻率現象,就是當食鹽被噴灑到火焰上時,食鹽中的元素鈉所發出的橘紅色的光。一個原子具有多種振動頻率,一些位於無線電波波段,一些位於可見光波段,而另一些則處在兩者之間。銫133則被普遍地用作原子鍾。
將銫原子共振子置於原子鍾內,需要測量其中一種的躍遷頻率。通常情況下,主要是采用鎖定晶體振蕩器到銫原子的主要微波諧振來實現。這一信號處於無線電的微波頻譜範圍內,並恰巧與廣播衛星的發射頻率相似。因此,工程師們對製造這一頻譜的儀器十分在行。
為了製造原子鍾,銫原子會被加熱至汽化,並通過一個真空管,在更遠的真空管的盡頭,另一個磁場將那些由於微波場在正確的頻率上而已經改變能量狀態的銫原子分離出來。在真空管盡頭的探測器,將打擊在其上的銫原子呈比例地顯示出來,並在處於正確頻率的微波場處呈現峰值。