Том 38. Измерение мира. Календари, меры длины и математика

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЕДИНИЦ СИ

— Метр (м) — расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

— Секунда (с) — время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

— Килограмм (кг) — масса цилиндра из платино-иридиевого сплава, хранящегося в Международном бюро мер и весов в городе Севр близ Парижа.

— Ампер (А) — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10-7 Ньютона.

— Кельвин (К) — 1/273,16 часть температуры тройной точки воды.

— Моль (моль) — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг (примерно 6,02214179·10²³ структурных элементов — атомов, молекул, ионов, электронов, радикалов и других частиц).

— Кандела (кд) — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Ватт на стерадиан.

* * *

Геодезия, хронометрия и астрономия

мобильных GPS-навигаторах или мобильных телефонах. Система глобального позиционирования, больше известная по англоязычной аббревиатуре GPS (от англ. Global Positioning System), созданная в США, позволяет определять широту, долготу и высоту объекта (человека, автомобиля, корабля и так далее) с точностью до нескольких сантиметров. Это возможно благодаря сети из 24 основных и 3 резервных спутников, которые вращаются вокруг Земли на высоте 20 200 км. Их траектории синхронизированы, и они покрывают всю поверхность Земли. Система GPS вначале использовалась исключительно в военных целях, а также в морской и воздушной навигации, в 1980-е годы начала применяться в геодезии, а сегодня она доступна всем. В числе сфер применения этой системы отметим столь важные области, как обеспечение безопасности на железных дорогах, вождение автомобилей и управление воздушным движением.

Спутники GPS расположены в шести орбитальных плоскостях по четыре основных спутника в каждой плоскости. Такое расположение 24 спутников гарантирует, что практически из любой точки планеты всегда будут видны по крайней мере четыре из них. Помимо информации о позиционировании и навигации, GPS также позволяет определять время с точностью до 100 наносекунд. На каждом спутнике расположено несколько атомных часов, показания которых кодируются в сигнале GPS. GPS-приемник расшифровывает полученный сигнал и синхронизируется с атомными часами спутников.

Принцип определения местоположения по системе GPS заключается в измерении расстояний от спутников до приемника, которые, в свою очередь, рассчитываются посредством измерения времени. Приемник автоматически получает как минимум от трех спутников сигнал, содержащий информацию о положении спутника и точном времени на нем. Приемник синхронизирует часы GPS, определяет задержку распространения сигнала, а по ней — расстояние до каждого спутника. Современная триангуляция основывается уже не столько на измерении углов из точек с известными координатами, сколько на определении расстояний от каждого спутника до GPS-приемника, что позволяет определить положение приемника относительно спутников. Определив координаты спутников по передаваемому ими сигналу, можно найти абсолютные координаты приемника, то есть его широту и долготу. Для определения высоты потребуется сигнал от четвертого спутника.