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ものすごく正確な時計 その1


科学技術振興機構プレスリリース

共同発表:超高精度の「光格子時計」で標高差の測定に成功~火山活動の監視など、時計の常識を超える新たな応用に期待~


僕は普段、腕時計をつけている。前の腕時計は時刻がずれてしまうのが気になっていたから、電波時計にした。毎日電波を受信して補正されるので、ずれない。いつでも正確な時刻を刻んでいるという安心感がうれしい。最近は腕時計をつけている人は少ないのかな。時間を見るときは携帯電話で見る人が多いように思う。携帯電話の時計も、インターネットを介して同期しているだろうから、(多分)正確である。

電波時計は電波に乗った正確な時刻を受信し、時計の針を合わせる。そこからは時計に内蔵されたクオーツが時間を測り、時計を進めている。クオーツが時を刻むうちに、時計が示すべき時刻とずれが出てくる。ー日ー回、電波を受信することによって、また時計の針を合わせるのだ。ー日のうちの誤差は、クォーツの精度によって決まる。

電波を受信できない時計では、正確な時を刻むために様々な工夫が施されている(あまり詳しくは知らないが)。機械式の時計では、時計の向きによって変わる重力を補正するためにトゥールビヨンという機構がある。クォーツ式にもそういう工夫は恐らくあると思う。

時計の正確さ、すなわち時計の精度はどうやって表わされるか。腕時計を新調した際、父の持っている腕時計の精度を聞いたことがある。「その腕時計どれくらい正確なん?」と聞いたら「一ヶ月に2秒もずれへんで」とのこと。まさに、この答え方が時計の精度を表す。

時計の精度は、以下のように表される。

時計の精度 = │正確な時間 - その時計で計った時間│ / 正確な時間

時刻ではなく時間であることに注意(時刻だと割れない!)。父の腕時計が一ヶ月で2秒進んだとしよう。一ヶ月は大体2,600,000秒だから、

│2,600,000秒 - 2,600,002秒│/ 2,600,000秒 ≒ 7.7×10-7

となる。これは10のマイナス7乗の桁だから、7桁の時計といういうらしい。

さて、今回取り上げたプレスリリースにある「光格子時計」は、クォーツに比べると、ものすごく正確な時計だ。なんと18桁の時計である。これがどれくらい正確かというと、標高が測れるくらいに正確なのだ。なぜ正確な時計だと標高が測れるのか、というのをこれから書いていきたい。