Skontrolujete svoj telefón a na ňom je napísané 15:42. Tento čas sa zdá byť presný. Pevný. Ale ako naozaj vieme, že je to 15:42? Čo robí toto číslo správnym? Meranie času znie jednoducho, kým sa nepozriete pod povrch. Potom sa to stáva zvláštnou zmesou točiacich sa planét, vibrujúcich atómov a ľudských systémov, ktoré sa snažia všetko pochopiť.
Ako začalo meranie času
Predtým, než sa zapojila fyzika alebo matematika, sa čas sledoval pozorovaním. Ľudia sledovali pohyb tieňov a posun hviezd. Dni sa počítali od východu slnka po východ slnka. To postačovalo pre poľnohospodárstvo a ranné rituály.
Neskôr prišli slnečné hodiny. Potom vodné hodiny. Ľudia potrebovali niečo presnejšie. Ako sa spoločnosť stávala zložitejšou, tlak na lepšie meranie času rástol tiež.
Čo naozaj znamená sekunda
Dnes sekunda nie je len jedna šesťdesatina minúty. Má oveľa hlbšiu definíciu. Vedci ju definujú pomocou atómov. Oficiálna sekunda je založená na vibrácii atómu cesia-133.
Jedna sekunda je čas, za ktorý tento atóm osciluje 9 192 631 770 krát. Toto číslo nie je náhodné. Je opakovateľné, stabilné a merateľné. Cesium sa stalo zlatým štandardom presnosti, pretože sa časom nemení príliš.
Atomové hodiny zmenili všetko
Keď prišli atomové hodiny v 50. rokoch 20. storočia, meranie času sa posunulo na úplne novú úroveň. Tieto hodiny sú tak presné, že by stratili menej ako sekundu za milióny rokov. To je dôležitejšie, než sa zdá. GPS, satelity, synchronizácia internetu a elektrické siete všetko závisí od atómového času.
Bez atómového času by nič nebolo v súlade. Váš telefón by sa odchýlil. GPS by minulo cieľ. Svet teraz funguje na atómoch, nie na ozubených kolieskach a pružinách.
Rôzne spôsoby sledovania času
Čas sa nesmeruje len jedným spôsobom. Vedci používajú niekoľko systémov, v závislosti od toho, čo je potrebné sledovať.
- Prirodzený čas: Na základe rotácie Zeme voči slnku
- Sidereálny čas: Na základe rotácie Zeme voči vzdialeným hviezdam
- Atómový čas: Na základe vibrácií atómu cesia
- Univerzálny čas (UT1): Sleduje skutočný otáčanie Zeme, vrátane malých kolísaní
- Koordinovaný svetový čas (UTC): Kombinácia atómového a prirodzeného času, s pridaním skokových sekúnd podľa potreby
UTC je to, čo ukazuje váš telefón. Udržiava atómovú presnosť, ale mierne sa upravuje, aby zostal v súlade s planétou.
Prečo pridávame skokové sekundy
Zem sa neotáča konštantne. Spomaľuje veľmi málo v priebehu času. To znamená, že atómový čas a prirodzený čas sa pomaly odchyľujú. Aby sme to napravili, pridávame skokovú sekundu každých niekoľko rokov.
Týmto spôsobom udržiavame UTC v súlade s polohou slnka. Je to ako rýchly zásah do času, aby zostal na správnej ceste. Ale spôsobuje to aj problémy pre technológie, ktoré nie sú na tento extra sekundu pripravené.
Nástroje, ktoré udržiavajú svet v synchronizácii
Moderné meranie času je celosvetové úsilie. Sieť atomových hodín po celom svete spolupracuje. Sú prevádzkované laboratóriami v USA, Francúzsku, Japonsku a mnohých ďalších krajinách. Spoločne tvoria Medzinárodný atómový čas (TAI).
Od toho sa počíta UTC a vysiela sa prostredníctvom rádiových signálov, satelitov a internetu. Takto váš telefón vždy pozná správny čas, aj keď ste mimo dosahu siete.
Prečo je presnosť dôležitejšia, než si myslíte
Veľa vecí závisí od dokonalého načasovania:
- Satelity GPS používajú atómový čas na výpočet polohy
- Finančné systémy zaznamenávajú transakcie na mikrosekundy
- Internetové servery synchronizujú s UTC na koordináciu dát po celom svete
- Elektrické siete sa spoliehajú na synchronizované cykly, aby sa predišlo výpadkom
- Veže mobilných telefónov používajú časové kódy na riadenie prechodov medzi sieťami
Malá chyba v čase by mohla spôsobiť veľké problémy v týchto systémoch.
Čo nám všetko toto hovorí o čase
Čas sa zdá byť jednoduchý, kým sa ho nepokúsite presne zmerať. Potom sa stáva tancom medzi točiacou sa Zemou, pulzujúcimi atómami a ľudskou koordináciou. Potrebujeme ho, aby bol spoľahlivý, aj keď je vesmír chaotický.
Takže nabudúce, keď vám hodiny ukážu nový minút, pamätajte, že za tým malým číslom je celý svet vedy, ktorý udržiava všetko v súlade.