而原子钟一般运用在对时间精确度要求比较高的系统上。比如卫星导航系统，它主要利用测量时间来测距，最后达到导航定位的目的。

时间测量，则主要依赖于卫星和地面站放置的原子钟。原子钟如同卫星导航系统的“心脏”，其精准与否直接影响卫星定位、测速和授时精度。

卫星上常用的铷原子钟，可做到几十万年只差一秒。即使如此之高的时间精度，也会让卫星导航系统产生数米的定位误差。

当然由于卫星环绕蓝星飞行的速度太快，所以就会照成相对论中的时间膨胀效应，让原子钟的实际时间变慢，所以为了不至于和地面时间偏差越来越大，因此卫星定位系统里的原子钟都是和地面上的原子钟经常性校准的。

只有这样才能保持卫星定位的精准程度，不至于误差太大。

然而被奉为最精准的原子钟为何会受到速度的影响从而变慢，而这就得从原子钟的制作以及运行原理解释了。

要知道，原子由中心的原子核及在核外沿特定轨道运行的电子组成。每个电子都有属于自己固定的飞行轨道，当最外层电子从一个轨道跳变到另一个轨道时，能量就会发生改变，需要吸收或释放电磁波。

这个电磁波有一个确定的频率，而且非常稳定。根据现在电子表原理，只要我们掌握了某种原子超精细能级之间所对应的电磁振荡频率，就可用来精确计时了。所以，科学家用原子作节拍器，保持时间的高精度。

而如何利用这个稳定的电磁波作为时间计量的钟呢！

早期的科研工作者们针对不同原子，研究出了不同对策。对于导航卫星上装载的铷原子钟，首先将铷原子团“囚禁”在一个密闭的真空气室里，并用波长七百八十纳米的光照射它，铷原子的最外层电子吸收光场的能量，跳变到另一个轨道，并自辐射到第三个轨道。

当所有铷原子都完成这一步骤后，便不再吸收光子，也无法观察到原子自发辐射产生的荧光了。之后，再用一个六点八吉赫兹的微波去照射这群原子，让第三个轨道的电子重新回到第一个轨道。

这时，可观察到铷原子重新吸收七百八十纳米的光子，并自发辐射出荧光。利用观察到的荧光强弱，反馈回去纠正微波信号，就可得到高度稳定的微波频率。这就是铷原子钟的工作原理。

地面上常用于时间保持的铯原子钟，则完全采用不同策略。原子外层电子如果处在不同轨道，就会具有不同的磁矩，在非均匀磁场中，将会受到不同大小的磁力。