Mentionsy

#188 Mierzenie czasu - jak dokładne są nasze zegary? | dr Albin Czubla, dr Maciej Gruszczyński

Zobacz więcej na https://radionaukowe.pl/
Buduj z nami media naukowe: https://patronite.pl/radionaukowe
Sprawdź: https://e-czas.gum.gov.pl/
***
Śródmieście, Warszawa. W budynku przy Elektoralnej znajdują się cztery zegary atomowe na bazie cezu i dwa masery wodorowe. To też zegary atomowe, ale wykorzystujące wodór i stabilne wiązki mikrofalowe. Dzięki tym urządzeniom wiemy w Polsce, o której wstać do pracy, ile spóźnił się pociąg i kiedy włączać USOS do rejestracji na zajęcia, a Krzysztof Ibisz co roku bez pudła odlicza sekundy do Nowego Roku.

O mierzeniu czasu rozmawiam ze specjalistami z Głównego Urzędu Miar: dr. Albinem Czublą i dr. inż. Maciejem Gruszczyńskim.– Czas to najdokładniej mierzona wielkość fizyczna – zauważa dr Czubla. Dawniej określano go na podstawie obserwacji astronomicznych, ale na takie pomiary ma wpływ wiele zmiennych. Tymczasem dokładne i zsynchronizowane na całym świecie mierzenie czasu jest współcześnie szalenie ważne. Wyobraźcie sobie niejednolicie mierzony czas np. na giełdach czy w ruchu lotniczym! Dlatego to, jak zdefiniować sekundę musi być jak najbardziej precyzyjne. – Trzeba było znaleźć coś, co jest bardzo stabilne, jeżeli chodzi o częstotliwość, jakieś zjawisko fizyczne – tłumaczy dr inż. Gruszczyński. Aktualna definicja sekundy opiera się na częstotliwości nadsubtelnego przejścia w atomach cezu 133… i wcale nie jest ostateczna. Trwają prace nad nowymi rodzajami zegarów atomowych, co na pewno przełoży się na nową definicję.Zegary są synchronizowane na poziomie międzynarodowym.

Dane z zegarów atomowych w urzędach miar poszczególnych państw wysyła się do Międzynarodowego Biura Miar, które oblicza średnią ważoną i wyznacza odpowiednie poprawki dla różnych krajów. GUM w Warszawie dostarcza nam dokładny czas na kilka sposobów. Ma własne serwery z szyfrowaniem NTP (przyjmują kilkaset tysięcy zapytań na sekundę), dedykowanie połączenia światłowodowe dla kluczowych klientów (to na przykład sieci komórkowe), a do tego nadaje co godzinę sygnał akustyczny w Polskim Radiu.

Rozmawiamy też o tym, że z tą z zmianą czasu to nie jest taka jednoznaczna sprawa, że są ważne powody, by zrezygnować z sekundy przestępnej, ile kosztuje maser wodorowy (ktoś ma niepotrzebne 2 miliony złotych?) i dlaczego na giełdzie w Londynie informacje o czasie są ciągnięte po kablu, czyli nadawane przez światłowód.

Światłowodami możemy porównywać zegary ze stabilizacją opóźnienia na poziomie pojedynczych pikosekund. 5 pikosekund w światłowodzie to jest dla światła droga około 1 mm. Imponujące jest z jaką precyzją specjaliści są w stanie korygować opóźnienia związane z przesyłem informacji o obowiązującym czasie. Nie zastanawiamy się nad tym na co dzień, ale aby skoordynować życie nas wszystkich, a także działanie wielu często krytycznych systemów, potrzeba niezawodnego systemu opartego na zegara...