Přesný čas | Atomové hodiny

Přesný čas nejlépe změří atomové hodiny

305326-gallery1-fokpc

Atomové hodiny slouží k měření času s minimální odchylkou. Právem jsou proto považovány za jeden z nejvýznamnějších vynálezů v dějinách lidstva, kterým se v současné době řídí počítačové systémy, navigace, družice a další technologicky vyspělá zařízení s celosvětovou působností.

Nejpřesnější čas na světě je průměrem časů měřených mnoha atomovými hodinami. Odchylky jednotlivých atomových hodin jsou v nanosekundách, nicméně Mezinárodní úřad pro míry a váhy určuje přesnou hodnotu Koordinovaného univerzálního času (UTC). Další používané hodiny mají elektrický pohon a křemenný nebo piezoelektrický oscilátor. Obecně se odhaduje, že křemenné hodiny mají odchylku jednu sekundu za tisíc let. Oproti tomu atomové hodiny dosáhly v roce 2011 zatím nejmenší odchylky, a to jedna sekunda za dvaatřicet miliard let.

Jak atomové hodiny fungují

Atomové hodiny určují přesný čas na základě kmitání atomů cesia, které je ve srovnání s křemíkovým typem hodin mnohem rychlejší a stabilnější. Měření tak přináší mnohem lepší výsledky. Délku jedné sekundy udává energie, která se z atomů uvolňuje při přechodu do vyššího a zpátky do nižšího energetického stavu.

Atomové hodiny - historie

StonehengeLidé se vždy řídili podle pravidelného pohybu slunce a měsíce, tyto objekty také čas určovaly. Starodávné obelisky ve Stonehenge měly pravděpodobně za úkol stanovit slunovrat a denní rovnodennost. Poté se začaly postupně používat hodiny, které pravidelné pohyby počítaly. Mezi první typy na světě jistojistě patřily sluneční hodiny. Později se objevily například přesýpací hodiny a zhruba ve třináctém století mechanické hodiny.

Samotný princip atomových hodin, který je tedy využíván i dnes, vypracoval již v roce 1946 Američan Williard Frank Libby. O 9 let později byly sestaveny atomové hodiny s cesiem.

Moderní atomové hodiny s hliníkem

V roce 2010 byly atomové hodiny zdokonaleny. Jejich základem je atom hliníku, přesný čas vycházející z jejich měření vykazuje mnohem menší odchylku. Novodobé atomové hodiny jsou však stále předmětem zkoumání a vývoje. Hliník totiž potřebuje ke kmitání ještě další atom a také se s ním obtížněji pracuje. Zdá se však, že i tyto komplikace budou brzy překonány. V nejnovější variantě se využívá vedle atomů hliníku i atomů hořčíku.

Koordinovaný univerzální čas – nástupce GMT

GMT (Greenwichský čas) se udával na základě rotace Země, UTC (Koordinovaný univerzální čas) je na rotaci nezávislý a je měřen právě pomocí atomových hodin. Otáčení Země se však velice mírně zpomaluje, proto je přesný čas UTC jednou za zhruba 12 až 18 měsíců pozměněn přestupnou minutou. Je totiž udržován s odchylkou do devíti desetin sekundy, pokud tuto hodnotu překročí, pak se o půlnoci posledního června nebo prosince přidá jedna přestupná sekunda. Tyto úpravy se provádí, aby byl takto stanovený čas pro lidi praktický, protože lidé jsou na rotaci Země závislí.

Časová pásma jako praktický nástroj

Hodiny v Greenwich - přesný časTeoreticky na každém místě na světě je jiný přesný čas. Kvůli dopravě a dalším záležitostem se proto stanovila vertikální časová pásma. Jsou široká zhruba 15 stupňů kolem daného poledníku, ale aby v jednotlivých zemích neplatily dva odlišné časy, respektují pásma hranice států či vetší administrativní jednotky. Základní čas UTC je v pásmu, kterým prochází nultý poledník. Ten přesně prochází Královskou observatoří v Greenwichi v Londýně. Další časová pásma jsou značena podle časového hodinového posunu. Například Středoevropské časové pásmo (SEČ) je označováno UTC+1, protože je ve střední Evropě o jednu hodinu více než v Londýně. Pásma však nemusí být odstoupena pouze o hodinu, existují i oblasti s odstupem přesného času o třicet nebo dokonce i patnáct minut.

Datová hranice leží uprostřed Tichého oceánu

Datová hranice je stanovena zhruba na 180. stupni zeměpisné délky, prochází tedy mezi východní hranicí Ruska a Aljaškou. Při překročení této hranice je nutné změnit datum, protože cestovatelé přicházející ze západní polokoule na východní se posunují o den dopředu a například Japonci letící do Spojených států amerických se o den vracejí.