Ελέγχετε το τηλέφωνό σας, και λέει 3:42 μ.μ. Αυτή η ώρα φαίνεται ακριβής. Σταθερή. Αλλά πώς ξέρουμε πραγματικά ότι είναι 3:42 μ.μ.; Τι κάνει αυτόν τον αριθμό σωστό; Η μέτρηση του χρόνου ακούγεται απλή μέχρι να κοιτάξετε κάτω από την επιφάνεια. Τότε γίνεται ένα παράξενο μείγμα περιστρεφόμενων πλανητών, δονητικών ατόμων και ανθρώπινων συστημάτων που προσπαθούν να το καταλάβουν όλα.
Πώς ξεκίνησε η μέτρηση του χρόνου
Πριν εμπλακούν η φυσική ή τα μαθηματικά, ο χρόνος παρακολουθούνταν κοιτάζοντας προς τα πάνω. Οι άνθρωποι παρακολουθούσαν τις σκιές να κινούνται και τα αστέρια να μετακινούνται. Οι ημέρες μετριούνταν από την ανατολή μέχρι την ανατολή. Αυτό δούλευε αρκετά καλά για τη γεωργία και τις πρώιμες τελετές.
Μετά ήρθαν οι ηλιακοί ρολόγοι. Μετά οι υδρόλουτροι. Οι άνθρωποι χρειάζονταν κάτι πιο ακριβές. Καθώς η κοινωνία γινόταν πιο πολύπλοκη, η πίεση για καλύτερη μέτρηση του χρόνου αυξανόταν επίσης.
Τι πραγματικά σημαίνει ένα δευτερόλεπτο
Σήμερα, ένα δευτερόλεπτο δεν είναι απλώς ένα έκτο του λεπτού. Έχει μια πολύ βαθύτερη ορισμό. Οι επιστήμονες το ορίζουν χρησιμοποιώντας άτομα. Το επίσημο δευτερόλεπτο βασίζεται στην δόνηση ενός ατόμου σεσείου-133.
Ένα δευτερόλεπτο ισούται με τον χρόνο που χρειάζεται αυτό το άτομο να δονηθεί 9.192.631.770 φορές. Αυτός ο αριθμός δεν είναι τυχαίος. Είναι επαναλαμβανόμενος, σταθερός και μετρήσιμος. Το σεσείο έγινε το χρυσό πρότυπο ακρίβειας επειδή δεν αλλάζει πολύ με την πάροδο του χρόνου.
Οι ατομικοί ρολόγοι άλλαξαν τα πάντα
Όταν εμφανίστηκαν οι ατομικοί ρολόγοι τη δεκαετία του 1950, η παρακολούθηση του χρόνου ανέβηκε σε ένα εντελώς νέο επίπεδο. Αυτοί οι ρολόγοι είναι τόσο ακριβείς που θα χάσουν λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο σε εκατομμύρια χρόνια. Αυτό έχει μεγαλύτερη σημασία από ό,τι φαίνεται. Το GPS, οι δορυφόροι, η συγχρονισμένη σύνδεση στο διαδίκτυο και τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτώνται όλα από τον ατομικό χρόνο.
Χωρίς τον ατομικό χρόνο, τίποτα δεν θα ευθυγραμμίζονταν. Το τηλέφωνό σας θα αποκλίνει. Το GPS θα χάσει τον στόχο του. Ο κόσμος λειτουργεί τώρα με άτομα, όχι με γρανάζια και ελατήρια.
Διάφοροι τρόποι παρακολούθησης του χρόνου
Ο χρόνος δεν μετράται με έναν μόνο τρόπο. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διάφορα συστήματα, ανάλογα με το τι χρειάζεται να παρακολουθείται.
- Ηλιακός χρόνος: Βασίζεται στην περιστροφή της Γης σε σχέση με τον ήλιο
- Σιδηροδρομικός χρόνος: Βασίζεται στην περιστροφή της Γης σε σχέση με τα μακρινά αστέρια
- Ατομικός χρόνος: Βασίζεται στις δονήσεις του ατόμου σεσείου
- Παγκόσμιος χρόνος (UT1): Παρακολουθεί την πραγματική περιστροφή της Γης, συμπεριλαμβανομένων των μικρών ταλαντώσεων
- Συντονισμένος Παγκόσμιος Χρόνος (UTC): Μίγμα ατομικού και ηλιακού χρόνου, με προσθήκη διαλείψεων δευτερολέπτων όπως χρειάζεται
Το UTC είναι αυτό που δείχνει το τηλέφωνό σας. Διατηρεί την ακρίβεια του ατομικού χρόνου αλλά προσαρμόζεται ελαφρά για να παραμένει σε συγχρονισμό με τον πλανήτη.
Γιατί προσθέτουμε διαλείψεις δευτερολέπτων
Η Γη δεν περιστρέφεται με σταθερό ρυθμό. Επιβραδύνεται ελάχιστα με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι ο ατομικός χρόνος και ο ηλιακός χρόνος απομακρύνονται αργά. Για να διορθωθεί αυτό, προσθέτουμε μια διαλείπουσα δευτερόλεπτο κάθε λίγα χρόνια.
Αυτό διατηρεί το UTC σε συγχρονισμό με τη θέση του ήλιου. Είναι σαν να δίνουμε στον χρόνο μια γρήγορη ώθηση για να παραμείνει σωστός. Αλλά προκαλεί και προβλήματα σε τεχνολογικά συστήματα που δεν είναι έτοιμα για το επιπλέον δευτερόλεπτο.
Εργαλεία που διατηρούν τον κόσμο συγχρονισμένο
Ο σύγχρονος χρονισμός είναι μια παγκόσμια προσπάθεια. Ένα δίκτυο ατομικών ρολογιών σε όλο τον κόσμο συνεργάζεται. Αυτά λειτουργούν από εργαστήρια στις ΗΠΑ, στη Γαλλία, στην Ιαπωνία και σε πολλές άλλες χώρες. Μαζί σχηματίζουν το Διεθνές Ατομικό Χρόνο (TAI).
Από εκεί, ο UTC υπολογίζεται και διαδίδεται μέσω ραδιοσημάτων, δορυφόρων και διαδικτύου. Έτσι το τηλέφωνό σας πάντα γνωρίζει την σωστή ώρα, ακόμα και αν είστε εκτός δικτύου.
Γιατί η ακρίβεια έχει μεγαλύτερη σημασία από ό,τι νομίζετε
Πολλά πράγματα εξαρτώνται από την τέλεια χρονική στιγμή:
- Οι δορυφόροι GPS χρησιμοποιούν ατομικό χρόνο για τον υπολογισμό της τοποθεσίας
- Τα χρηματοπιστωτικά συστήματα καταγράφουν τις συναλλαγές με μικροδευτερόλεπτα
- Οι διακομιστές του διαδικτύου συγχρονίζονται με το UTC για την παγκόσμια διαχείριση δεδομένων
- Οι δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας βασίζονται σε συγχρονισμένους κύκλους για την αποφυγή διακοπών
- Οι πύργοι κινητής τηλεφωνίας χρησιμοποιούν χρονικούς κώδικες για τη διαχείριση των μεταβάσεων μεταξύ δικτύων
Ένα μικρό λάθος στον χρόνο θα μπορούσε να προκαλέσει μεγάλα προβλήματα σε οποιοδήποτε από αυτά τα συστήματα.
Τι μας λέει όλο αυτό για τον χρόνο
Ο χρόνος φαίνεται απλός μέχρι να προσπαθήσετε να τον μετρήσετε ακριβώς. Τότε γίνεται ένας χορός μεταξύ περιστρεφόμενης Γης, παλλόμενων ατόμων και ανθρώπινης συντονισμού. Χρειαζόμαστε να είναι αξιόπιστος, ακόμα και αν το σύμπαν είναι χαοτικό.
Έτσι, την επόμενη φορά που το ρολόι σας θα χτυπήσει σε μια νέα λεπτό, θυμηθείτε ότι πίσω από αυτόν τον μικρό αριθμό υπάρχει ένας ολόκληρος κόσμος επιστήμης που διατηρεί τα πάντα σε συγχρονισμό.