A Matter of Time

Αρχές που διέπουν των Χρόνων

Υπάρχουν πολλά φυσιολογικά φαινόμενα γύρω μας που έχουμε ενώσει να μας βοηθάνε ση μέτρηση της ώρας. Πολλά, όπως η τροχιά της γης γύρω του ήλιου, είναι παράξενα και δεν τα ελέγχουμε. Τέτοια γεγονότα κάνουν τη μέτρηση χρόνου πολύ περίπλοκη και, στα παρελθόν, ανακριβή. Μέχρι τώρα, καθώς υπάρχουν ημερολόγια που βασίζονται στη θέση και στις κινήσεις της γης, του φεγγαριού και των άστρων, υπήρχαν προβλήματα στη μέτρηση του ακριβή χρόνου που δεν μπορούσαν να υπερνικηθούν. Ως προσπάθεια να δημιουργηθεί σειρά από το χάος, πολλές διαφορετικές σκάλες του χρόνου, ή πρότυπα χρόνου, έχουν δημιουργηθεί.

Ο χρόνος αστρικός είναι ένα πρότυπο του χρόνου που βασίζεται στον ποσοστό του χρόνου που περνά όταν γυρίζει μία φορά η γη στον άξονά της, σχετικά με τα άστρα. Αλλιώς, είναι πόσος χρόνος περνά μεταξύ των στιγμών που γυρίζει και επιστρέφει στην ίδια θέση. Αυτό το διάλειμμα μετρά περίπου 4 λεπτά λιγότερα από συνηθισμένη 24ωρη μέρα.

Ο ηλιακός χρόνος, όμως, προσέχει τη θέση του ήλιου, όχι τις θέσεις των άστρων. Με αυτό το πρότυπο, μία μέρα περνάει όταν ο ήλιος επιστρέφει στην ίδια θέση στον ουρανό. Η διάρκεια ηλιακής μέρας πάντα αλλάζει, επειδή η τροχιά της γης δεν είναι κυκλική, αλλά είναι ελλειπτική. Αυτό σημαίνει ότι η γη κινείται πιο γρήγορα όταν είναι κοντά στον ήλιο από ο, τι κινείται όταν είναι πιο μακριά.

Το Γκρήνουιτς, στην Αγγλία, είναι ο τόπος όπου ορίζονται και ο χρόνος και το διάστημα. Το διάστημα επειδή είναι η πόλη μέσα στην οποία περνά το Πρωταρχικός μεσημβρινός. Το Πρωταρχικός μεσημβρινός είναι η φανταστική γραμμή, με γεωγραφικό μήκος 0, που περνά από το Βόρειο Πόλο και τον Νότιο Πόλο και που χωρίζει την ανατολή από τη δύση.

Το Γκρήνουιτς είναι επίσης η καταγωγή του χρόνου επειδή όλες οι ωριαίες άτρακτοι μετρούνται σχετικά με αυτό το μέρος. Αυτή η χρονική σκάλα λέγεται Greenwich Mean Time (GMT) και βασίζεται στην διορθωμένη ώρα σχετικά με το Πρωταρχικός μεσημβρινός. Το 1928 το όνομα GMT άλλαξε και έγινε Παγκόσμιος Χρόνος (Universal Time/UT) για να δείχνει καλύτερα την παγκόσμια αποδοχή του ως το πρότυπο στη μέτρηση του χρόνου. Σήμερα, και το GMT και το UT χρησιμοποιούνται.

Επειδή το UT δεν επηρεάζεται από το γυρισμό της γης, το UT και τα άλλα όμοια δεν είναι ομοιόμορφες χρονικές σκάλες. Για να αποζημιώσουμε γι’ αυτό, βασίζουμε τη γη μας στον Ατομικό χρόνο. Ο ατομικός χρόνος δεν έχει ευθεία σχέση με την κίνηση της γης ή του φεγγαριού, μάλλον μετρείται από τις ταλαντένσεις του στοιχείου καίσιο και είναι ακριβής μέχρι και τα νανοδευτερόλεπτα.

Επειδή ο ατομικός χρόνος είναι ακριβής, και ο χρόνος της γης δεν είναι, μία καινούργια χρονική σκάλα που λέγεται Συντονισμένος καθολικός χρόνος (UTC) δημιουργήθηκε για να ενώσει τους δύο. Το UTC βασίζεται στον Ατομικό χρόνο αλλά συνεχώς αλλάζεται για να μένει μέσα από 0,9 δευτερόλεπτα του UT. Μερικές φορές, χρειαζόμαστε να βάζουμε ένα δευτερόλεπτο παραπάνω για να κρατήσουμε το UTC ενωμένο με το UT. Το UTC σήμερα χρησιμοποιείται ως βάση παγκοσμίων χρονικών σκαλών. Όλος ο κόσμος αλλάζει τα ρολόγιά του να συμφωνούν με το UTC.

Αντίθετα από τα πρότυπα που βασίζονται στο γυρισμό της γης στον άξονά της, υπάρχουν άλλα πρότυπα που βασίζονται στο γυρισμό της γης γύρω του ήλιου. Τα πρώτα χρόνια της δεκαετίας 1950, άνθρωποι άρχισαν να προσέχουν ότι μία ημέρα μετρημένη από το γυρισμό της γης στον άξονά της ήταν πια ανακριβής. Προσδιόρισαν πως ο γυρισμός της γης ήταν ούτε ομαλός ούτε συνεπής και όποια μονάδα του χρόνου δημιουργήθηκε από αυτόν δεν πρόκειται να ήταν ακριβής. Να λύσει αυτό το πρόβλημα, η Παγκόσμια Αστρονομική Ένωση υιοθέτησε τη χρονική σκάλα Εφεμερής το 1952. Αυτό το πρότυπο μετρούσε ένα δευτερόλεπτο ως κλάσμα της χρονιάς (ως κλάσμα του γυρισμού της γης γύρω του ήλιου), όχι ως κλάσμα της μέρας (ως κλάσμα του γυρισμού της γης στον άξονά της). Το μόνο πρόβλημα μ’ αυτό είναι ότι η έλξη του ήλιου κάνει τη γη να γυρίζει πιο γρήγορα κάθε χρόνο. Έτσι, μέχρι το τέλος της δεκαετίας 1970 οι χρονοφυσικοί κατάλαβαν ότι το σύστημα που χρησιμοποιούταν δεν θα μπορούσε να μείνει.

Έτσι, το 1979, το χρονικό πρότυπο Εφεμερής αντικαθιστήθηκε από δύο άλλα πρότυπα: το Βαροκεντρικός δυναμικός χρόνος και το Επίγειος δυναμικός χρόνος. Ο  Επίγειος δυναμικός χρόνος (TDT) περιλαμβάνει τη θεωρία της σχετικότητας του Einstein και μετρά την ώρα με βάση στην θέση και στην κίνηση της γης. Το Βαροκεντρικός δυναμικός χρόνος (TDB) όμως βασίζει τις μετρήσεις του χρόνου στο κέντρο του ηλιακού συστήματός μας. Το TDT είναι σχεδόν συνώνυμο με τον Παγκόσμιο Ατομικό Χρόνο (ΤΑΙ), έχουν διαφορά μόνων 32 δευτερολέπτων. Ο Παγκόσμιος Ατομικός Χρόνος μετρείται από εκατοντάδες ρολόγια ατομικά μέσα σε πάνω από 50 εργαστήρια, που θέλουν να μείνουν σε συμφωνία με το ατομικό δευτερόλεπτα, όχι το γυρισμό της γης. Το UTC μετρείται από το ΤΑΙ, όπως πολλά άλλα πρότυπα του χρόνου σήμερα. Η κύρια διαφορά μεταξύ του UTC και του ΤΑΙ είναι που μερικές φορές, το UTC παίρνει ένα δευτερόλεπτο παραπάνω όταν φαίνεται κατάλληλο στην Παγκόσμια Εξυπηρέτηση του Γυρισμού της Γης.

Τα πρότυπα του χρόνου θα συνεχίσουν να αλλάζουν καθώς η τεχνολογία μας αλλάζει και μένει μαζί μας με το όπου θέλουμε να είμαστε με την επιθυμία να έχουμε πιο ακριβή μέτρηση του χρόνου. Όπως τα ημερολόγια έχουν γίνει πιο ακριβή, έτσι και τα πρότυπα στα οποία ρυθμίζονται τέτοιες μηχανές – ο σημερινός ατομικός χρόνος είναι απλώς το επόμενο βήμα σε μεγάλη σειρά βημάτων προς ένα τέλειο σύστημα της παγκόσμιας μέτρησης του χρόνου.

Από την αρχή ^