Preverite svoj telefon in piše 15:42. Ta čas se zdi natančen. Trden. Ampak kako res vemo, da je to res 15:42? Kaj naredi to številko pravilno? Merjenje časa se zdi preprosto, dokler ne poglobimo v podrobnosti. Takrat postane čudna mešanica vrtljivih planetov, vibrirajočih atomov in človekovih sistemov, ki skušajo vse to razumeti.
Kako je začelo merjenje časa
Preden so se vpletle fizika ali matematika, je bil čas spremljan z opazovanjem. Ljudje so gledali, kako se premikajo sence in zvezde. Dnevi so se šteli od sončnega vzhoda do sončnega vzhoda. To je bilo dovolj za kmetovanje in zgodnje obrede.
Potem so prišli sončni ur in vodni urarji. Ljudje so potrebovali nekaj natančnejšega. Ko je družba postajala bolj zapletena, je pritisk na boljše merjenje časa naraščal.
Kaj res pomeni sekunda
Danes sekunda ni le ena šestdeseta minuta. Ima globljo definicijo. Znanstveniki jo določajo z atomom. Uradna sekunda temelji na vibraciji cesijevega atoma 133.
Ena sekunda je čas, ki ga potrebuje ta atom, da vibrira 9.192.631.770-krat. Ta številka ni naključna. Je ponovljiva, stabilna in merljiva. Cesijev atom je postal zlati standard za natančnost, ker se skozi čas ne spreminja veliko.
Atomski urarji so spremenili vse
Ko so se v 1950-ih pojavili atomski urarji, je merjenje časa skočilo na povsem novo raven. Ti urarji so tako natančni, da bi v milijonih let izgubili manj kot sekundo. To je pomembneje, kot se sliši. GPS, sateliti, sinhronizacija interneta in električne mreže vse temeljijo na atomskem času.
Breze atomski čas, nič ne bi bilo usklajeno. Vaš telefon bi odstopal. GPS bi zgrešil cilj. Svet zdaj deluje na atomih, ne na zobnikih in vzmetih.
Različni načini spremljanja časa
Čas ni merjen na en način. Znanstveniki uporabljajo več sistemov, odvisno od tega, kaj je treba spremljati.
- Sončni čas: Na podlagi rotacije Zemlje glede na sonce
- Siderealni čas: Na podlagi rotacije Zemlje glede na oddaljene zvezde
- Atomski čas: Na podlagi vibracij cesijevih atomov
- Univerzalni čas (UT1): Sledi dejanski vrti Zemlje, vključno z majhnimi zibki
- Koordinirani univerzalni čas (UTC): Mešanica atomski in sončni čas, z dodanimi prestopnimi sekundami po potrebi
UTC je tisto, kar prikazuje vaš telefon. Ohranja atomsko natančnost, a se rahlo prilagaja, da ostane usklajen z planetom.
Zakaj dodajamo prestopne sekunde
Zemlja se ne vrti konstantno. Počasneje se malo upočasni. To pomeni, da se atomski čas in sončni čas počasi oddaljujeta. Da bi to popravili, dodajamo prestopno sekundo vsakih nekaj let.
To preprečuje, da bi se UTC odmaknil od položaja sonca. Kot da bi čas dobil hitri udarec, da ostane na pravi poti. A to povzroča težave tehnološkim sistemom, ki niso pripravljeni na dodatno sekundo.
Orodja za ohranjanje svetovnega usklajevanja
Sodobno merjenje časa je globalno prizadevanje. Mreža atomski urarjev po vsem svetu sodeluje. Te urarje vodijo laboratoriji v ZDA, Franciji, Japonski in mnogih drugih državah. Skupaj tvorijo Mednarodni atomski čas (TAI).
Od tam se izračuna in oddaja UTC prek radijskih signalov, satelitov in interneta. Tako vaš telefon vedno ve pravi čas, tudi če ste izven dosega.
Zakaj je natančnost pomembnejša, kot si mislite
Veliko stvari je odvisnih od popolnega usklajevanja:
- Sateliti GPS uporabljajo atomski čas za določanje lokacije
- Finančni sistemi zapisujejo transakcije do mikrosekunde
- Strežniki interneta se sinhronizirajo z UTC za usklajevanje podatkov po vsem svetu
- Električne mreže se zanašajo na usklajene cikle, da se izognejo izpadom
- Mobilske stolpi uporabljajo časovne kode za upravljanje prehodov med omrežji
Majhna napaka v času bi lahko povzročila velike težave v katerem koli od teh sistemov.
Kaj nam vse to pove o času
Čas se zdi preprost, dokler ga ne poskušamo natančno izmeriti. Takrat postane ples vrtljive Zemlje, pulzirajočih atomov in človeške usklajenosti. Potrebujemo ga, da je zanesljiv, tudi če je vesolje zmedeno.
Naslednjič, ko bo vaš ura preštela nov minut, se spomnite, da za tem majhnim številom stoji cel svet znanosti, ki vse to drži v ravnotežju.