Shortin vapaa heilurikello on tarkkuussähkömekaaninen heiluri tähtitieteellinen kello , jonka englantilainen rautatieinsinööri William Hamilton Shortt keksi vuonna 1921 kuuluisan kelloseppä Frank Hope-Jonesin kanssa ja jonka Synchronome valmistaa Lontoossa . Ennen kuin Neuvostoliiton insinööri F. M. Fedchenko keksi AChF- kellon vuonna 1954 , ne olivat maailman tarkimmat heilurikellot. Sen perustamisesta 1940-luvun loppuun asti ne olivat ajanmittausstandardi, ja niitä ostettiin tähtitieteellisille ja laivaston observatorioille, tieteellisille laitoksille ja tarkka aikapalveluille ympäri maailmaa, mutta sitten väistyivät kvartsikelloilla . Shortin kello oli ensimmäinen ajanottolaite, joka oli Maata tarkempi ; vuonna 1926 niitä käytettiin määrittämään pieniä kausivaihteluita planeetan pyörimisnopeudessa. Shortin kellon vakiotarkkuus oli luokkaa 1 sekunti vuodessa, vaikka myöhemmät mittaukset osoittivat, että nämä kellot olivat vielä tarkempia. Vuosina 1922-1956 valmistettiin noin 100 kelloa.
Kellossa oli kaksi heiluria. Yksi niistä, "ilmainen" ( englanniksi mestari ), asetettiin pulloon, jossa oli harvinainen ilmapiiri ja varmisti kellon tarkkuuden. Toinen, "työskentely" ( englanniksi orjaheiluri ), synkronoitiin vapaan kanssa sähköpiirin ja sähkömagneettien avulla, ja se oli myös yhdistetty osoittimen ilmaisuun.
Shortin kello koostui kahdesta lohkosta. Ensimmäinen, joka oli halkaisijaltaan 26 cm ja 125 cm korkea kuparinen tyhjiöpullo , jonka sisällä oli vapaa heiluri , kiinnitettiin seinään. Toinen, aputarkka heilurikello, joka oli hieman muokattu ohjauskello ( englanniksi tarkkuusregulaattorikello ) Synchronome, sijoitettiin jonkin matkan päähän ensimmäisestä. Kuitenkin Lick-observatoriossa työskentelylohko sijoitettiin jopa toiseen rakennukseen, jotta heilurien välillä ei olisi fyysistä yhteyttä; lohkot sijoitettiin siten, että heilurien värähtelytasot olivat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Nämä kaksi lohkoa yhdistettiin sähköpiireillä, jotka ohjasivat sähkömagneetteja, jotka synkronoivat heilurien värähtelyjä. Vapaa heiluritanko ja sen 5,6 kilon paino on valmistettu Invarista vähentämään heilurin lämpölaajenemista ja supistumista , mikä johtaisi jakson muutokseen lämpötilan muutoksella. Jäljellä oleva lämpölaajenemisnopeus kompensoitiin nollaan käyttämällä luodin alla olevaa metallia. Ensimmäisen lohkon ilma poistettiin käsipumpulla noin 30 mm Hg:n paineeseen. Taide. eliminoida ilmanpaineen muutosten vaikutus heilurin nopeuteen sekä vähentää merkittävästi aerodynaamista vastusta, mikä johti heilurin laatutekijän nousuun 25 000:sta 110 000:een ja nelinkertaiseen tarkkuuteen. Shortin kokeet osoittivat, että 30 mm Hg. Taide. jousitusjousta taivuttamalla kulutettu energia on yhtä suuri kuin jäljellä olevien ilmamolekyylien heijastuksen kuluttama energia; näin ollen suurta tyhjiöastetta ei vaadittu.
Molemmat heilurit olivat pituudeltaan noin 1 metri ja olivat sekunteja ( eng. sekuntia heiluri ), eli jokainen värähtely kesti 1 s ja jakso oli 2 s, vaikka työheilurin luonnollinen nopeus oli hieman pienempi. Heilurit saivat työntövoiman erityisestä mekanismista värähtelyjen ylläpitämiseksi 30 sekunnin välein. Synkronoinnin tilan tarkkailemiseksi työkellossa oli kaksi kellotaulua, jotka näyttivät kellonaikaa kummassakin heilurissa. Kellossa oli myös elektroninen pääte, joka tuotti signaalin taajuudella 1 Hz . Tämä signaali voi lähettää tarkan ajan kelloihin muissa kaupungeissa tai lähettää sen radion kautta.
Vuonna 1984 Pierre Boucheron ( fr. Pierre Boucheron ) suoritti tutkimuksen US Naval Observatoryssa tallennettujen Shortin kellojen tarkkuudesta . Nykyaikaisten optisten antureiden avulla, jotka mahdollistivat heilurin värähtelyn tarkan ajan havaitsemisen siihen vaikuttamatta, Boucheron tarkkaili kuukauden ajan Shortin kellon nopeutta atomikelloihin verrattuna. Hän havaitsi, että niiden poikkeama ei ylittänyt 200 mikrosekuntia päivässä tai 1 sekuntia 12 vuodessa, mikä paransi merkittävästi aikaisempaa tarkkuusarviota 1 sekuntia vuodessa. Hänen työnsä osoitti, että kello oli niin tarkka, että se pystyi havaitsemaan maan pinnan pienimmätkin painovoiman poikkeamat , jotka johtuvat Kuun ja Auringon vetovoimasta .
| Katsella | |
|---|---|
| Toimintaperiaatteen mukaan | |
| Ajanvarauksella | |
| Tyyppi |
|
| Kellojen yksityiskohdat ja mekanismit | |
| kuuluisa kello | |