Aktuelle Uhrzeit

Atomuhr Deutschland – Genaue aktuelle Uhrzeit

Was ist eine Atomuhr?

Atomuhr Deutschland - BraunschweigAtomuhr-CS2Die Atomuhr ist die genaueste Uhr der Welt. In Deutschland existieren derzeit 4 Exemplare in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig welche neben mehr als 250 weiteren Atomuhren weltweit als extrem genaue Zeitvorgabe für Funkuhren dienen. Mit Hilfe sogenannter Zeitzeichensender wird die Uhrzeit der Atomuhr an Funkuhren übertragen. Je nachdem wo Sie sich auf der Welt befinden, wird ein anderer Zeitzeichensender angepeilt. Eine Atomuhr misst die Zeit mit Hilfe von Strahlungsübergängen der Elektronen freier Atome. Dabei wird die Zeitangabe der Uhr ständig mit ihrem Taktgeber verglichen, so dass bei Unregelmäßigkeiten eine Anpassung an die korrekte Uhrzeit erfolgen kann. Der Taktgeber ist bei klassischen Pendeluhren z.B. das Uhrenpendel, welches in einem gleichbleibenden Takt schwingt und somit vorgibt in welcher Zeitspanne eine Sekunde verstrichen ist. Bei einer Atomuhr wird diese Funktion von Atomen übernommen, welche während des Übergangs zweier Energiezustände elektromagnetische Wellen abstrahlen und auch absorbieren können.

Genaue Funktionsweise der Atomuhr

Das Geheimnis der hohen Genauigkeit einer Atomuhr ist die konstante Schwingung ihres Taktgebers. Während bei anderen Uhren diese Funktion ein Pendel, eine Unruh oder Schwingquarz bei einer Quarzuhr übernehmen, wird bei der Atomuhr eine Resonanz erzeugt, welche die Frequenz des sogenannten Quarzoszillators äußerst stabil hält. Dadurch sind Abweichungen des Takts extrem minimal und können kaum noch gemessen werden. Sobald eine Abweichung der Frequenz von der Resonanz droht, so wird dies sofort erkannt und die Frequenz wird der Resonanzfrequenz der Atome angepasst. Atomuhren werden üblicherweise mit Caesium-, Rubidium-, Wasserstoff- oder Strontiumatomen befeuert. Caesiumuhren sind jedoch am häufigsten. Um die Atome auf den richtigen energetischen Zustand zu bringen, werden diese zunächst in einem Ofen verdampft. Es gelangen ausschließlich Atome mit einem sehr niedrigen energetischen Zustand in den sogenannten Hohlraumresonator, welche anschließend durch Bestrahlung dazu angeregt werden ihren Zustand zu wechseln. Alle Atome die ihren Zustand gewechselt haben werden aufgefangen und gezählt. So kann ermittelt werden wieviele Perioden es benötigt bis eine Sekunde vertrichen ist.

Wie genau ist eine Atomuhr nun wirklich?

Atomuhr - Louis EssenEine Atomuhr ist wirklich extrem genau. Wie genau veranschaulichen zwei bekannte Caesium-Fontänen. Diese haben verglichen mit einer idealen Uhr lediglich eine Abweichung von 4 x 10^-16 und 8 x 10^-16, was 12 milliardstel bzw. 25 milliardstel Sekunden in einem ganzen Jahr entspricht. Verglichen damit ist die Ungenauigkeit einer gewöhnlichen Quarzuhr fast schon utopisch groß. Eine normale Quarzarmbanduhr irrt sich im Monat um gleich mehrere Sekunden. Mechanische Armbanduhren sind noch um ein vielfaches ungenauer. In der Zukunft soll die Genauigkeit von Atomuhren durch eine optische Resonanz sogar noch verbessert werden.

Warum unterscheiden sich Atomuhren minimal voneinander?

Prinzipiell ist es immer der gleiche physikalische Vorgang, also müssten doch auch alle Atomuhren genau gleich sein. Das ist natürlich prinzipiell richtig, dennoch kann man leider nicht immer von idealen und ungestörten Bedingungen für die Atome ausgehen. Verschiedenste Störfaktoren wie die Temperatur oder Magnetfelder, welche auf diese einwirken könnten, können für geringe Abweichungen sorgen. Um die Unsicherheit einzelner Atomuhren bestimmen zu können, sollte deshalb ein Abgleich mit anderen gleichguten Atomuhren erfolgen.

Wo werden Atomuhren eingesetzt?

Die von Atomuhren übermittelte Uhrzeit wird von den unterschiedlichsten Empfängern genutzt. So können sich beispielsweise Funkuhren mit der Atomuhr in Braunschweig synchronisieren und geben somit eine weitaus zuverlässigere Aussage über die aktuelle Uhrzeit als eine klassische Quarzuhr. Auch andere digitale Zeitanzeiger wie beispielsweise die Uhr in Ihrem Computer oder Laptop richten sich nach der Atomzeit. Es gibt darüber hinaus aber noch viele weitere Einsatzgebiete der extrem genauen Uhren. Beispielsweise werden kleinere, leichtere und vor allem preisgünstigere Exemplare der Atomuhr in der Raumfahrttechnik, vor alleim beim Bau von Satelliten, Raketen oder Drohnen eingesetzt.