Tajniki precyzyjnego ustalania czasu

źródło: PAP

W nocy z soboty na niedzielę przeszliśmy z czasu zimowego na letni. Przestawienie zegarka nie powinno sprawić nikomu trudności.Znacznie bardziej skomplikowane okazuje się ustalenie Państwowego Czasu Urzędowego, którego w Polsce pilnuje Główny Urząd Miar. 

Państwowy Czas Urzędowy - czyli uniwersalny czas koordynowany UTC(PL) - to oficjalny czas, do którego wszyscy się odnosimy. "Czasem urzędowym sterowany jest np. sygnał radiowy, który możemy usłyszeć na antenie Polskiego Radia w samo południe" - wyjaśnia PAP inż. Michał Marszalec, kierownik Zespołu Metrologii Czasu i Częstotliwości Instytutu Łączności - Państwowego Instytutu Badawczego.

Dodaje, że UTC(PL) jest udostępniany nie tylko za pomocą sygnału radiowego, ale także za pomocą serwerów NTP (urządzeń umożliwiających synchronizację czasu - PAP), zegarynki oraz połączeń modemowych. Dzięki temu można przeprowadzać operacje giełdowe w odległych od siebie miejscach w Polsce i na świecie oraz  dokonywać wszelkich bardzo szybkich transakcji elektronicznych.

Istnieje również Międzynarodowa Skala Czasu - TAI. Jak i gdzie jest wyznaczana?

Jak tłumaczy inż. Marszalec, na całym świecie jest kilkaset atomowych wzorców czasu - są to urządzenia wielkości komputera (wzorce cezowe) lub lodówki (wzorce wodorowe). W Polsce znajdują się one m.in. w Instytucie Łączności, Głównym Urzędzie Miar czy Obserwatorium Astrogeodynamicznym Centrum Badań Kosmicznych niedaleko Poznania.

"Wzorce sekundy z poszczególnych laboratoriów porównywane są zdalnie za pomocą satelitów nawigacyjnych oraz telekomunikacyjnych" - opowiada ekspert.

Wyniki 350 wzorców z całego świata są przesyłane do Sevres pod Paryżem, gdzie mieści się Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM - Bureau International des Poids et Mesures). Na ich podstawie wyznaczana jest właśnie Międzynarodowa Skala Czasu - TAI.

Marszalec podkreśla, że BIPM nie generuje fizycznego sygnału czasu, tylko wyniki obliczeń, które określają, o ile sekunda każdego z wzorców opóźnia się lub o ile jest za wczesna w stosunku do sekundy w TAI.

Uniwersalny czas koordynowany - UTC - (Universal Coordinated Time) w stosunku do TAI jest korygowany o liczbę sekund przestępnych. "Co parę lat z 31 grudnia na 1 stycznia dodaje się lub odejmuje sekundę przestępną. Chodzi o to, by wyrównać bardzo dokładny czas atomowy i dopasować go do tego jak zachowuje się Ziemia w stosunku do słońca. Po dodaniu sekund przestępnych do TAI uzyskiwany jest czas UTC" - wyjaśnia Marszalec.

Niestety dane z BIPM poszczególne państwa otrzymują z sześciotygodniowym opóźnieniem.

"Dlatego grupa polskich laboratoriów czasu w 1997 roku rozpoczęła współpracę w celu wyznaczania lokalnej niezależnej skali czasu. W latach późniejszych do współpracy dołączyły także laboratoria z Litwy i Łotwy. W ten sposób powstała Polska Atomowa Skala Czasu TA(PL). Dzięki temu wszystkie uczestniczące w niej wzorce można kontrolować w krótszym czasie" - opisuje specjalista.

Instytut Łączności we współpracy z Obserwatorium Astrogeodynamicznym Centrum Badań Kosmicznych, Głównym Urzędem Miar oraz pozostałymi członkami grupy opracował i wciąż rozwija Bazę Danych dla TA(PL).

Marszalec zaznacza, że ten system jest unikalnym rozwiązaniem w skali światowej, który umożliwi bieżącą kontrolę krajowych wzorców niemalże w czasie rzeczywistym.

Poprawki otrzymane z BIPM i TA(PL) wprowadzane są do urządzenia zwanego mikrostepperem, należącego do Głównego Urzędu Miar. "Na tym urządzeniu generowany jest czas urzędowy dla Polski" - tłumaczy Marszalec.

Marszalec zapewnia jednak, że przejście z czasu zimowego na letni lub odwrotnie, nie powinno powodować specjalnych komplikacji nawet w tak skomplikowanym systemie. Moment przeprowadzenia tej zmiany - między godziną 2 a 3 w niedzielę - powoduje, że proces odbywa się bez specjalnych komplikacji.

"Umiemy kontrolować czas z dokładnością nie tylko co do godziny, ale nawet kilku nanosekund. Zresztą przełączenia takie są dokonywane bezproblemowo od lat, więc i tym razem nic się przy tej okazji zepsuć nie powinno" - przekonuje kierownik Zespołu Metrologii Czasu i Częstotliwości.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska