Ο Χρόνος έχει την δική του ιστορία (αφιέρωμα στον Χρόνο)

Ο χρόνος ως επίσημη μονάδα μέτρησης

Ζώνη ώρας – Ζώνες Ώρας

Οι Ζώνες Ώρας είναι περιοχές της Γης που έχουν θεσμοθετήσει την ίδια ώρα που αναφέρεται ως τοπική ώρα. Παλιότερα οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν την τοπική ηλιακή ώρα με αποτέλεσμα να υπάρχει μικρή διαφοροποίηση της ώρας από πόλη σε πόλη. Καθώς οι τηλεπικοινωνίες βελτιώνονταν και οι σιδηρόδρομοι επεκτείνονταν αυτό γινόταν όλο και ποιό αντιληπτό. Οι ζώνες ώρας διόρθωσαν μερικώς το πρόβλημα θέτωντας τα ρολόγια μιας περιοχής στην ίδια μέση ηλιακή ώρα. Οι ζώνες ώρας γενικά έχουν κέντρο τους μεσημβρινούς του μήκους που είναι πολλαπλάσιο των 15° κι έτσι οι γειτονικές ζώνες ώρας έχουν διαφορά μεταξύ τους μία ώρα. Παρ’όλα αυτά η μία ώρα διαφοράς δεν είναι καθολική, καθώς το σχήμα των ζωνών ώρας είναι ακανόνιστο επειδή συνήθως ακολουθούν τα σύνορα επαρχιών ή κρατών.

Όλες οι ζώνες ώρας ορίζονται σε σχέση με την Coordinated Universal Time (UTC). Το σημείο αναφοράς των ζωνών ώρας είναι ο Πρώτος Μεσημβρινός (γεωγρ. μήκος 0°) που περνά από το Βασιλικό Αστεροσκοπείο του Γκρίνουιτς στο Λονδίνου (Ηνωμένο Βασίλειο) . Για αυτό το λόγο πολλές φορές ο όρος Μέση Ώρα Γκρίνουιτς (GMT) συχνά χρησιμοποιείται (π.χ. από το BBC) για να αναφερθεί μια “βασική ώρα” με την οποία όλες οι άλλες ζώνες ώρας είναι σχετικές. Ο όρος UTC πάντως είναι ο επίσημος όρος που χρησιμοποιείται σήμερα για τον χρόνο που ορίζεται από ατομικές μετρήσεις χρόνου ξέχωρα από την ώρα που ορίζεται από αστρονομικές παρατηρήσεις που γίνονταν παλιότερα στο Γκρίνουιτς.

UTC

Το UTC (προφέρεται γιού-τι-σι) είναι διεθνής όρος που προέρχεται από το ακρονύμιο των λέξεων Universal Time Coordinated, δηλαδή, Συγχρονισμένος Παγκόσμιος Χρόνος και αποτελεί το διεθνές “σημείο αναφοράς χρόνου”.

Αναφέρεται συχνά και ως Zulu Time (ζούλου τάϊμ) ή Παγκόσμιος Χρόνος. Το UTC έχει αντικαστήσει την ώρα Γκρήνουιτς (Greenwich – GMT, Greenwich Mean Time, ώρα του 1ου μεσημβρινού ή 0), ορισμένες φορές όμως χρησιμοποιείται ακόμα, αν και λανθασμένα, ο όρος GMT (προφέρεται τζι-εμ-τι) .

Ο ορισμός του UTC βασίζεται στα ατομικά ρολόγια, συγκεκριμένα στον χρόνο UT1. Ωστόσο, λόγω επιβράδυνσης της περιστροφής της γης γύρω από τον άξονά της, κατά καιρούς προσθέτονται ακέραια δευτερόλεπτα στο UT1, έτσι ώστε η διαφορά στο δεκαδικό μέρος των UT1, UTC να μην υπερβαίνει τα 0.9 sec, επιπλέον δε, ο UTC να συμφωνεί με την δυναμική της περιστροφής της γης.

H Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα «θεσμοθετήθηκε» το 1972 και είναι ίδια με τη Μέση Ώρα του Γκρίνουιτς. Όταν το συντονισμένο παγκόσμιο ρολόι δείχνει 00.00.00 είναι ακριβώς μεσάνυχτα στο Γκρίνουιτς ­ το οποίο βρίσκεται στο μηδενικό γεωγραφικό πλάτος.

Στη Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα έχουν ρυθμιστεί τα περίπου 250 ατομικά ρολόγια όλου του κόσμου. Το ατομικό ρολόι δεν είναι παρά ένα ρολόι ακριβείας, του οποίου η λειτουργία βασίζεται σε μια ηλεκτρική ταλάντωση. H ταλάντωση αυτή ρυθμίζεται από τις φυσικές συχνότητες ταλάντωσης ενός ατομικού συστήματος και συγκεκριμένα του καισίου-133, το οποίο είναι ένα ισότοπο του ραδιενεργού στοιχείου καισίου.

Το δευτερόλεπτο στο σύστημα ενός ατομικού ρολογιού είναι το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να συμπληρωθούν 9.192.631.770 ταλαντώσεις του ατόμου του καισίου-133, όταν υποστεί κατάλληλη διέγερση.

Μεσημβρινός

Οι περιφέρειες των μέγιστων κύκλων που περιέχουν τον άξονα της γης (άρα και τους πόλους) καλούνται Μεσημβρινοί (Meridians) και επομένως είναι κάθετοι στον ισημερινό. Από κάθε σημείο της επιφάνειας της γης διέρχεται ένας και μόνο ένας μεσημβρινός, άπειροι επομένως και οι μεσημβρινοί της γης. Ο μεσημβρινός που διέρχεται από το αστεροσκοπείο του Γρήνουϊτς ονομάζεται πρώτος μεσημβρινός ή μεσημβρινός του Greenwich.

Ο πρώτος μεσημβρινός χωρίζει τη γη σε δύο ημισφαίρια το δεξιό αυτού, με την Ασία καλούμενο Ανατολικό και το άλλο αριστερό αυτού, με τον ατλαντικό και τις ΗΠΑ, Δυτικό ημισφαίριο.

Πόσο σημαντική είναι η μέτρηση του χρόνου ;

Ο χρόνος περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της μπορεί να επιβραδυνθεί εξαιτίας διαφόρων παραγόντων, όπως η πίεση που ασκούν οι ωκεανοί, η κίνηση των τεκτονικών πλακών, τα υπόγεια ρεύμα, οι σεισμοί κ.ά.

Κάθε φορά που συμβαίνει αυτό, όπως φέτος, αποσυντονίζεται η χρονική τάξη του κόσμου. Το μόνο που χρειάζεται για να ξαναμπούν τα πράγματα στη θέση τους είναι ένα «έξτρα» δευτερόλεπτο: ουσιαστικά, όταν διαταράσσεται ο χρόνος περιστροφής της Γης, δημιουργείται «χάσμα» ενός δευτερολέπτου – για την ακρίβεια χάσμα 0,9 δευτερόλεπτου. Επειδή δε κανείς δεν έχει την απαίτηση από την Αστρονομική Ώρα – που καθορίζεται ακριβώς από την περιστροφή του πλανήτη – να… αλλάξει, αλλάζουμε εμείς τη δική μας!

Οι επιστήμονες της Διεθνής Υπηρεσία Περιστροφής της Γης (IERS) παρακολουθούν καθημερινά την περιστροφή του πλανήτη. H IERS συγκεντρώνει τις αστρονομικές παρατηρήσεις από αστεροσκοπεία όλου του κόσμου και μετρά με ακρίβεια χιλιοστών του δευτερολέπτου την περιστροφή του πλανήτη. Ανάλογα, λοιπόν, με τα στοιχεία που θα προκύψουν από τους υπολογισμούς τους, οι επιστήμονες φροντίζουν για την ακρίβεια των ρολογιών σε κάθε χώρα του κόσμου.

Είναι η 23η φορά στα χρονικά που συμβαίνει αυτό. Το πρώτο επιπλέον δευτερόλεπτο προστέθηκε στον παγκόσμιο χρόνο στις 30 Ιουνίου του 1972, ενώ η τελευταία φορά ήταν πριν από επτά ακριβώς χρόνια, στις 31 Δεκεμβρίου του 1998. Έως τώρα έχει χρειαστεί μόνο να προστεθεί ένα δευτερόλεπτο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες πάντως – αν και λιγότερο πιθανόν – δεν αποκλείεται κάποια στιγμή να υπάρξει και αφαίρεση ενός δευτερολέπτου, όταν η Γη… αποφασίσει να περιστραφεί λίγο πιο γρήγορα από το κανονικό. Σε κάθε περίπτωση, όλα τα επιπλέον δευτερόλεπτα έχουν καταγραφεί σε συγκεκριμένες ημερομηνίες – 31 Δεκεμβρίου ή 30 Ιουνίου -, ενώ αντίστοιχο φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί και προς τα τέλη Μαρτίου ή Σεπτεμβρίου.

Διεθνής κόντρα. Ένα μόλις δευτερόλεπτο είναι αρκετό για να πυροδοτήσει διενέξεις μεταξύ επιστημόνων και κυβερνήσεων: Πριν από περίπου δύο χρόνια, η αμερικανική κυβέρνηση είχε προτείνει να καταργηθεί αυτή η «παρέμβαση». Όχι φυσικά για να αφήσουμε τον χρόνο να κυλά όπως θέλει: κάθε φορά που παρίσταται ανάγκη προσθήκης ενός δευτερολέπτου στα ρολόγια, θα πρέπει να γίνονται πολύπλοκες – συχνά και πολύ δαπανηρές – τροποποιήσεις στα παγκόσμια επίγεια και μη επικοινωνιακά συστήματα, στους δορυφόρους, ακόμη και στις παγκόσμιες υπηρεσίες ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας.

Κάτι τέτοιο είναι αναμενόμενο, αφού η απόλυτα ακριβής μέτρηση του χρόνου μπορεί να μη λέει και πολλά για τις καθημερινές μας δραστηριότητες, είναι όμως άκρως σημαντική για τα επικοινωνιακά συστήματα υψηλών ταχυτήτων που χρησιμοποιούνται διεθνώς. Εξίσου απαραίτητες είναι οι ακριβείς μετρήσεις στη ναυσιπλοΐα, τα αεροπορικά δρομολόγια, τις μετρήσεις των δορυφόρων ή τα πειράματα της πυρηνικής φυσικής.

Οι επιστήμονες διαφώνησαν. Υποστηρίζουν ότι η κατάργηση του επιπλέον δευτερολέπτου θα δημιουργήσει πολλά λειτουργικά προβλήματα στα αστεροσκοπεία και παρατηρητήρια όλου του κόσμου. Επιμένουν δε ότι με αυτήν την τακτική, θα έλθει κάποια στιγμή που ο «πραγματικός» χρόνος – σύμφωνα με τον οποίο καθορίζεται η ανθρώπινη δραστηριότητα – δεν θα έχει καμία σχέση με τον «αντικειμενικό» χρόνο περιστροφής του πλανήτη μας. Τα ρολόγια, δηλαδή, θα δείχνουν μεσημέρι, αλλά έξω θα είναι μεσάνυχτα! Οι κυβερνήσεις είχαν αντιπροτείνει να προστίθεται κάθε περίπου 600 χρόνια μία ώρα στον χρόνο μας, ώστε να εξισορροπείται η κατάσταση. Τα… υπόλοιπα αναβάλλονται έως το 2007, οπότε το φλέγον ζήτημα του ενός δευτερολέπτου θα επανατεθεί διεθνώς επί τάπητος.

Μετρώντας το χρόνο με ακρίβεια

Για αιώνες η Γη ήταν ο χρονομέτρης μας. Η ημέρα χωριζόταν σε ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα με βάση την περιστροφή της Γης και γι’ αυτό είχε ανατεθεί από τα κράτη η ευθύνη της μέτρησης του χρόνου στα αστεροσκοπεία, όπως αυτό του Γκρίνουιτς στην Αγγλία. Μέχρι περίπου τα μέσα του 20ού αιώνα, τα εκκρεμή ρολόγια ρυθμίζονταν με βάση τον αστρονομικό χρόνο. Καθώς, όμως, τα ρολόγια γίνονταν όλο και πιο ακριβή, άρχισαν να φανερώνουν τις «παραξενιές» του πλανήτη μας. Η συνισταμένη κίνηση της Γης είναι το αποτέλεσμα πολλών επιμέρους κινήσεων που επηρεάζουν και την περιστροφή γύρω από τον εαυτό της. Ετσι στις δεκαετίες του 1940 και του 1950 η Γη παρέδωσε το ρόλο του χρονομέτρη αρχικά στα εκκρεμή, μετά στα ρολόγια με κρύσταλλο χαλαζία και τέλος στα ατομικά ρολόγια.

Το άτομο έγινε το μέτρο του χρόνου. Αντί σαν υποδιαίρεση του χρόνου περιστροφής της Γης, το δευτερόλεπτο ορίστηκε πια σαν συγκεκριμένος αριθμός περιόδων της ακτινοβολίας που εκπέμπει το άτομο του στοιχείου κέσιο κατά την ενεργειακή του μετάπτωση. Σε αντίθεση με τη συχνότητα ταλάντωσης του εκκρεμούς, η ταλάντωση της ακτινοβολίας που προέρχεται από τη μετάπτωση των ενεργειακών καταστάσεων των ηλεκτρονίων των ατόμων (ατομική συχνότητα) είναι σταθερή παντού και πάντοτε. Το 1967 το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών, που εδρεύει στο Παρίσι, όρισε το δευτερόλεπτο σαν 9.192.631.770 ταλαντώσεις της ακτινοβολίας από την ενεργειακή μετάπτωση του ατόμου του κεσίου 133.

Απίστευτη ακρίβεια

Στο Μπόλντερ του Κολοράντο, στα εργαστήρια του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ (NIST), βρίσκεται το ακριβέστερο ρολόι κεσίου (βλ. φωτογραφία), διάκριση που μοιράζεται με μια αντίστοιχη συσκευή στο Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών. Αν και η χειροποίητη όψη του δεν το κολακεύει, το ρολόι αυτό έχει ακρίβεια 0,0000000000000015 δευτερολέπτων! Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε θεωρητικά να λειτουργήσει επί 20 εκατομμύρια χρόνια χωρίς να χάσει (ή να κερδίσει) ούτε ένα δευτερόλεπτο!

Η κατά ένα δευτερόλεπτο λάθος ώρα δε φαίνεται να έχει μεγάλη σημασία στην καθημερινή μας ζωή. Τα πράγματα όμως δεν είναι καθόλου έτσι σε επίπεδο κοινωνίας. Η σύγχρονη βιομηχανία και κατ’ επέκταση η οικονομία στηρίζεται στην ικανότητά μας να μετράμε με μεγάλη ακρίβεια το χρόνο. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού (GPS), που για να υπολογίσει την ακριβή θέση, απαιτεί ακριβή γνώση του χρόνου που χρειάζεται για να φτάσουν στο συγκεκριμένο σημείο τα σήματα των ειδικών δορυφόρων GPS.

Ο χρόνος είναι χρήμα…

Κι αν κάποιος μπορεί να ζήσει χωρίς το GPS, σίγουρα τον ενδιαφέρουν περισσότερο τα δίκτυα μηχανών και συστημάτων (δορυφόρων, κόμβων Internet, δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, τηλεπικοινωνιών κτλ.), που ανέπτυξε η ανθρωπότητα κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα. Για να πραγματοποιήσουν τα δίκτυα αυτά τις συντονισμένες ενέργειες που απαιτούνται, πρέπει να συμφωνούν με ακρίβεια στην ώρα.

Ακόμα κι ένας προσωρινός αποσυγχρονισμός των ρολογιών στον 21ο αιώνα θα έκανε αισθητή την εμφάνισή του. Ξαφνικά, μέσα σε μια στιγμή θα νιώθαμε πόσο οι ζωές μας επηρεάζονται από τη συμφωνία μας για το μικρότερο μέρος ενός δευτερολέπτου. Ο χρόνος δεν είναι πια απλά η τέταρτη διάσταση του σύμπαντος. Παίζει καθοριστικό ρόλο στη σύγχρονη οικονομία (καπιταλιστική ή σοσιαλιστική). Γι’ αυτό, η ακριβής μέτρηση και διανομή του (παγκόσμιος συγχρονισμός των ρολογιών) είναι αντικείμενο λεπτομερών διεθνών συμφωνιών και της Συνθήκης για το Μέτρο, που ισχύει από το 1875.

Ο παγκόσμιος χρονομέτρης

Εκείνο που έχει σημασία στη διεθνή χρονομέτρηση δεν είναι ένα και μοναδικό εξαιρετικά ακριβές ρολόι, αλλά ένα παγκόσμιο δίκτυο ρολογιών. Ο ονομαζόμενος Παγκόσμιος Συντονισμένος Χρόνος, βάσει του οποίου ρυθμίζονται όλα τα ρολόγια των κρατών στον κόσμο, εξαρτάται όχι μόνο από την ακρίβεια της μέτρησης του χρόνου, αλλά εξίσου και από την ακρίβεια σύγκρισης των χρόνων που δίνουν τα κέντρα μέτρησης του χρόνου σε όλο τον κόσμο. «Αν κοιτάξεις ένα ρολόι», λέει ο Ντον Σάλιβαν του Τμήματος Χρόνου και Συχνοτήτων του NIST, «δεν ξέρεις αν πηγαίνει καλά ή όχι. Αν έχεις δύο ρολόγια και δε συμφωνούν και πάλι δεν ξέρεις ποιο είναι σωστό». Με τρία ρολόγια μπορείς να απορρίψεις το ένα που απέχει περισσότερο από τα άλλα δύο και να υπολογίσεις το χρόνο με βάση κάποιον αλγόριθμο που θα λαμβάνει υπόψη την ακρίβεια και τη σταθερότητα – βραχυπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη – των δύο «σωστών» ρολογιών.

Ετσι, στο Μπόλντερ, το ρολόι πίδακα κεσίου χρησιμοποιείται σαν μέτρο σύγκρισης για τη «ρύθμιση» άλλων ρολογιών μικρότερης ακρίβειας, αλλά πιο σταθερών σε μακρές περιόδους λειτουργίας, όπως είναι τα μέιζερ (μετρούν συχνότητες του υδρογόνου). Από την ώρα που δείχνουν τα μέιζερ, την ώρα που δείχνει μια ομάδα ρολογιών κεσίου μικρότερης ακρίβειας, την ώρα του ρολογιού πίδακα κεσίου και την ώρα του προκατόχου του, προκύπτει η ώρα που δίνει το Μπόλντερ στην έδρα του παγκόσμιου συστήματος στο Παρίσι. Σε συνδυασμό με την ώρα που δίνουν άλλα 220 ρολόγια, διάσπαρτα σε ολόκληρη την υδρόγειο, προκύπτει ο Παγκόσμιος Συντονισμένος Χρόνος. Ο συνδυασμός των χρόνων αυτών γίνεται μέσω του αμερικανικού συστήματος GPS και του αντίστοιχου ρωσικού συστήματος παγκόσμιου εντοπισμού.

Ο Χρόνος στην εποχή του Internet

Ο κόσμος μας είναι χωρισμένος σε διάφορα μέρη σύμφωνα με διάφορα κριτήρια. Ένα από αυτά είναι και οι Χρονικές Ζώνες. Όλα αυτά πλέον αλλάζουν. Η Swatch με αφορμή το Internet που συνεπάγεται την επικοινωνία ανθρώπων από διαφορετικά μέρη του κόσμου, αποφάσισε να μας διευκολύνει και να καθιερώσει μία ενιαία ώρα για ολόκληρη την υφήλιο.

Η νέα μονάδα μέτρησης του χρόνου καλείται beat και αντιστοιχεί σε 1 λεπτό και 26,4 δευτερόλεπτα. Ένα 24ωρο αποτελείται από 1000 beats και η έναρξή του γίνεται στις 12 τα μεσάνυχτα ώρα Γκρίνουιτς. Η Swatch που είχε την ιδέα κατασκεύασε και ρολόγια τα οποία να δείχνουν την ώρα και σε beats. Η συγκεκριμένη εταιρία ισχυρίζεται ότι χρησιμοποιώντας αυτό τον τρόπο μέτρησης του χρόνου, οι χρήστες του Internet μπορούν να επικοινωνούν πιο εύκολα μεταξύ τους –σε παγκόσμιο επίπεδο- και να μην αντιμετωπίζουν προβλήματα στις εικονικές συναντήσεις τους ή τα ραντεβού λόγω διαφοράς ώρας.

Asxetoπαίδεια περί χρόνου

Χρόνος και τραγούδι

Ο χρόνος είναι ο χειρότερος γιατρός

Σε καίει, σε σκορπάει και σε παγώνει

Μα εσύ σε λίγο δεν θα βρίσκεσαι εδώ

Κάποιοι άλλοι θα παλεύουν με τη σκόνη

Θέλεις ξανά ν’ αποτελειώσεις μοναχός

Ένα ταξίδι που ποτέ δεν τελειώνει

Κάτω απ’ τα ρούχα σου ξυπνάει ο πιο παλιός θεός

Μες τις βαλίτσες σου στριμώχνονται όλοι οι δρόμοι

Ποιοί χάρτες σου ζεστάνανε ξανά το μυαλό

Ποιές θάλασσες στεγνώνουν στο μικρό σου κεφάλι

Ποιός άνεμος σε παίρνει πιο μακριά από δω

Πες μου ποιό φόβο αγάπησες πάλι

Πηγές

greenwichmeantime.com , wikipedia.org , ta-nea.dolnet.gr , phys.uoa.gr