На картинке: что-то, похожее на мешковатый футбольный мяч. Это Земля, представленная в виде геоида, т. е. согласно показаниям фактического распределения силы тяжести. (Фото: ESA)
 Как высоко над уровнем моря находится какое-либо место? А где именно находится "уровень моря "? Одна из целей геодезистов - ответить на эти вопросы с точностью до 1 см. Обычные процедуры измерения или использование GPS технологий через спутники, здесь уже не могут помочь. Оптические атомные часы предлагают новый подход, потому что ход времени зависит от гравитации.
Оптические атомные часы очень точны - они могут похвастаться точностью в одну квадриллионную (10 в -15 степени) секунды.
Если одни часы поместить на один сантиметр выше, чем другие, часы, находящиеся выше будут в меньшей степени подвержены гравитации, а поэтому будут идти быстрее. Эта разница может составлять примерно (10 в -18 степени) за секунду. До настоящего времени, часы рассматривались как инструмент для совместного определения общего времени. Но с такими часами, как эти, мы можем понять, что время идёт с различной скоростью, в зависимости от того, где именно находятся эти часы.
Этот хорошо известный, но крошечный эффект измерялся с беспрецедентной точностью в 2010 году, с помощью двух оптических часов - впрочем, они были расположены в одном и том же институте. Теперь, их может разделять до 2000 км. Германские физики нашли методику передачи сигнала по оптоволокну, которая позволит сверять показания оптических атомных часов.
Довольно много вещей может пойти не так в мостостроении. Жители немецкой и швейцарской части Лауфенбурге уже давно с нетерпением жду нового моста через Рейн. Когда строился прежний мост, возник казус: высоты двух мостовых частей, идущих навстречу друг другу, отличались на 54 сантиметра. Неправильно (или недостаточно точно) был включен в расчет известный перепад высоты 27 сантиметров между Швейцарией и Германией. Дело в том, что немцы считают уровень моря от Северного моря, в то время как швейцарцы привязывают расчеты к уровню Средиземного моря. Это означает, что "уровень моря" не везде одинаков.
Чтобы исключить такие ошибки в будущем, геодезисты хотели бы пересчитать уровень моря на основе гравитационной силы Земли. Цель геодезистов - точно определить так называемый геоид Земли до нескольких сантиметров. Для этого им потребовались оптические атомные часы, чтобы даже небольшие отклонения частоты, вызванные разницей в высоте на несколько сантиметров, стали очевидными. За этим скрывается общая теория относительности Эйнштейна, так называемое гравитационное красное смещение: если часы находятся дальше от Земли, время идет немного быстрее. Для перепада высоты в один метр, скорость ( т.е. частота) изменения часов различается на 1 × 10-16 сек.
В этой области было много интересных исследований. Например, атомные часы были перевезены в самолете на другой конец света - и после на самом деле было обнаружено, что их время отличалось от тех, что остались на Земле. А три года назад ученые установили пару оптических часов в соседних лабораториях с перепадом высот 33 см - и они смогли , по сути, измерить влияние этой небольшой разницы в высоте на ход времени.
Ультранадежные стандарты времени становятся все более необходимыми, так как ученые уже начинают запускать пучки квантовых частиц сквозь Землю в надежде собрать данные на обоих концах. Точность необходима, если в будущем ученые хотят измерить так называемые «телепортации» информации. Это особенно важно для координации спутников, роверов и отправленных на другие планеты астронавтов. Атомные часы используются также в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в том числе в базовых станциях мобильной связи, международными и национальными бюро стандартов и службами точного времени, которые периодически транслируют временные сигналы по радио.
| 
