Intr-un articol pe care l-am scris in toamna anului 2010 si pe care il gasiti aici, cu denumirea "Masurarea timpului", am prezentat cateva aspecte referitoare la modul in care sunt definite notiunile de Timp Universal Coordonat, Timp Standard, Timp Sideral si Timp Solar. Am revenit acum la acest subiect, incercand sa detaliez cateva metode de transmitere a etalonului de timp, punand accent pe incertitudinile care apar in cunoasterea "orei exacte".
In primuil rand voi face o precizare, pentru ca multa lume confunda notiunea de "ora" exacta cu cea de "interval de timp" exact. Atunci cand ne referim la "ora exacta", trebuie sa avem o referinta considerata "data zero si ora zero" si sa raportam momentele de timp la aceasta referinta. Pentru a avea o buna precizie in stabilirea "orei exacte" avem nevoie de un ceas cat mai exact. Daca, in schimb, este vorba de "interval de timp" exact, intervalul de timp poate fi masurat cu un cronometru, fara a mai avea nevoie de o referinta de timp considerata "ora zero".
Este cunoscut faptul ca secunda este o unitate de masura fundamenta a Sistemului International de unitati de masura. Pana in anul 1960, intervalul de timp de 1 secunda a fost definit ca a 86400 parte dintr-o zi solara medie, adica intervalul de o zi solara medie a fost impartit in 24 ore iar o ora in 3600 secunde, rezultand intervalul de o secunda. Din 1960 si pana in 1967, secunda a fost definita ca o fractiune din timpul necesar Pamantului sa efectueze o rotatie completa in jurul Soarelui.
Din anul 1967, intervalul de timp de 1 secunda a fost definit ca fiind egal cu 9.192.631.770 perioade de oscilatie a radiatiei emise de un atom de cesiu izotop 133 la tranzitia dintre doua nivele hiperfine ale starii fundamentale.
Oscilatoarele pilotate cu cuart si mai apoi, cele atomice, au permis o continua crestere a preciziei masurarii intervalelor de timp si de stabilire a "orei exacte".
Asa cum am spus mai sus, chiar daca avem la dispozitie un "cronometru ideal", pentru a face din el un ceas care sa arate ora exacta, avem nevoie de un ceas de referinta. Acest ceas de referinta este asigurat, la nivel mondial, de o retea formata din aproximativ 200 ceasuri atomice. Prin medierea valorilor indicate de aceste ceasuri atomice este creata o scala de timp numita Timp Atomic International (Temps Atomique International sau prescurtat TAI). Timpul de referinta utilizat in activitati stiintifice sau de inalta tehnicitate este asigurat de scala de timp UTC (Coordinated Universal Time). Aceasta scala de timp este partial sincronizata cu TAI, in sensul ca inceputul fiecarei secunde UTC coincide cu inceputul fiecarei secunde TAI. Dar, asa cum voi arata mai jos, intre TAI si UTC exista o diferenta egala cu un numar intreg de secunde.
Voi reveni acum la modul in care era definita secunda in urma cu 60 de ani, ca fractiune din perioada de rotatie a Pamantului in jurul propriei axe de rotatie. Prin masurari foarte precise s-a aratat ca miscarea de rotatie a Pamntului in jurul axei sale nu este uniforma, avand fluctuatii care pot crea decalaje intre timpul Solar si timpul Universal (UTC). Din acest motiv, din cand in cand, la intervale de timp de un an sau un an si jumatate, Timpul Universal Coordonat este "corectat" cu un salt de o secunda "leap second", pentru a-l pune in concordanta cu observatiile astronomice. Din cauza acestor corectii, efectuate incepand cu anul 1972, intre TAI si UTC, respectiv intre TAI si ora GPS, exista diferente.
Metodele uzuale de transmitere la distanta a "orei exacte" se pot grupa in urmatoarele categorii:
- prin reteaua Internet folosind servere de timp specializate si protocoale de retea dedicate acestui scop
- pe cale radio, pe frecvente din domeniul VLF sau LF folosind emitatoare radio terestre dedicate si receptoare radio specializate
- tot pe cale radio, folosind de data aceasta frecvente purtatoare de ordinul a 1.2GHz si 1.5GHz si emitatori montati pe sateliti GPS. La sol se utilizeaza receptoare sofisticate pentru receptia si decodarea informatiilor transmise digital de reteaua de sateliti GPS.
- Sincronizarea cu receptoare GPS este cea mai precisa putand atinge precizii de ordinul microsecundelor
- Utilizarea standardului de timp difuzat pe cale radio terestra poate asigura sincronizari cu decalaje de ordinul zecilor de milisecunde
- Sincronizarea ceasurilor utilizand reteaua Internet poate asigura o precizie de ordinul sutelor de milisecunde.
