Еще во времена Галилея было отмечено ускорение движения Луны по сравнению с прошлым временем. Это кажущееся лунное ускорение, выявленное благодаря изучению солнечных затмений, происходивших в прежние времена, объясняется вековым замедлением вращения Земли, вызываемым приливным трением.
Уменьшение скорости вращения нашей планеты и влияет на величину средней секунды. Дальнейшее изучение скорости вращения Земли по наблюдениям, выполняемым с помощью маятниковых часов, не представлялось возможным: они уже не казались достаточно точными. Нужно было создать прибор, действующий на более стабильном принципе, отвечающем возросшим требованиям науки того времени. Таким прибором оказались кварцевые часы, в которых для измерения времени и частоты используются пьезоэлектрические колебания кварца.
Кварц — удивительный минерал. При температуре 1,7 тыс. градусов С он плавится в стекло. Из кварцевого стекла делают, например, лампы, имеющие широкое применение, химическую посуду и другие изделия, используемые в технике. Разновидностью кварца является пьезокварц — кристаллы горного хрусталя, дымчатого кварца или мариона, свободные от внутренних неоднородностей.
Если через пластинку из пьезокварца (не менее 15X10X1 мм— кварцевый элемент) пропустить переменный ток, то в возникшем переменном электрическом поле она будет совершать резонансные колебания (вибрировать с высокой частотой), соответствующей ее геометрическим размерам. Это свойство пьезокварца в 30-х годах XX в. использовали при изготовлении кварцевых часов.
Их ход регулируется стабильными колебаниями пьезокварцевого элемента, дающего сравнительно высокую частоту. Так как единица частоты — герц является производной от единицы времени — секунды, то кварцевые часы дают возможность отсчитывать моменты времени и хранить единицу времени, а также и единицу частоты.
