|
INNEHÅLL Noggrannhet en miljondels sekund
Sextant användes för att mäta solens höjd över horisonten. Med hjälp av flera mätningar kunde man bestämma vilken latitud och longitud man befinner sig på jordklotet. (Utvecklades under andra halvan av 1700-talet)
Urtavla och visare från mekanisk klocka (”Kronometer”)
År 1952 lanserade den schweiziska urfabriken Breitling sin Navitimer ”pilotklockan”. På den yttre ringen finns en roterande ”räknesticka”, som kan användas för att beräkna flygtider, bränsleförbrukning mm. Det fanns omräkning av kilometer till nautiska mil och mycket annat. Klockan är godkänd som kronometer.
Kvartskristallstyrd klocka med LED-display. Från slutet av 1960-talet. Tillverkad av Texas Instruments.
Armbandsur med GPS-funktion. Fabrikat Casio, 1999.
Markören visar aktuell riktning. Riktningen visas också i grader i mitten på kompassen. I informationsfältet visas hastighet, höjd över havet, tid på dygnet och GPS-signalens noggrannhet.
Atomklocka HP 5071A. Styrs av en cesiumresonator, som motsvarar frekvens för cesium 133, f= 9,192 631 770 GHz. Displayen visar TA I – tid, timmar, minuter och sekunder.
Sambandet mellan UT1, TAI och UTC. För att den officiella tidsskalan UTC skall följa jordens rotation och tidsskalan UT1, införs skott-sekunder.
|
Tid, frekvens och ur.Klockrent verktygJordens oregelbundna gång skapar oreda i tidmätningen, vilket gör att det är viktigt att tidsangivelsen blir synkroniserad över hela värden. Under medeltiden indelades dygnet i timmar och medeltidens urmakare lärde sig att mäta tiden i timmar. Varje stad hade sedan länge egen tid, framräknad med hjälp av astronomiska observationer. Under dagen visade kyrkklockan tiden. Nattetid ropade nattvakten ut klockslagen , bl.a. för att ge signal till att eldar skulle släckas.
För sjöfarten skapade bristen på noggrann tidmätning allvariga navigationsproblem vid positionsberäkning. Man kunde mäta latituden (breddgraden) enkelt och ganska säkert med sextant. Däremot var det omöjligt att veta longituden (längdgraden) utan att ha exakt tid. Dåtidens sjöresor kunde vara i månader, så redan ett par sekunders tidsfel per dag kunde bli till förödande fel på några veckor. Ett tidsfel på bara en minut ger ett navigationsfel på över 30 kilometer vid ekvatorn.
Problemet med longitudmätning löstes av den självlärde urmakaren John Harrison under perioden 1761-1762. Han konstruerade den första moderna kronometern för skeppsbruk.
Med kronometern gick tidmätningen in i en ny fas. Det blev möjligt att skapa ett världsomspännande tidnät. När järnvägarna anlades blev det nödvändigt att upprätthålla en gemensam nationell tid för att få tidtabellen att fungera. Efterhand infördes borgerlig normaltid i de flesta länder (i Sverige år1878).
I städerna skaffade borgerligheten klockor och relaterade tider för arbete, visiter, öppethållande och allt annat. Arbetet kunde betalas per timme eller efter produktion per timme.
Punktligheten blev en dygd. Fabriksklockan styrde arbetslivet. På 1900-talet utvecklades stämpelklockan, med resultatet att kontrollen skärptes.
För att skapa en gemensam världstid accepterades Greenwichobservatoriet utanför London som nollmeridian 1884. Tiden från observatoriet, Greenwich Mean Time (GMT), blev grunden för all världstid. Förkortningen GMT lever fortfarande i allmänna medvetandet, trots att GMT - systemet år 1972 ersattes av den datorbaserande UTC (Coordinated Universal Time). Denna baseras på 250 atomklockor över hela världen. För att hålla jämna steg med Moder Jord, som ibland haltar något, lägger man till eller drar ifrån en sekund (”skottsekund”) när avvikelsen blivit för stor.
250 atomklockor.Jordklotet är indelat i 24 tidszoner, som i de flesta fall är ett helt antal timmar före eller efter GMT. Systemet har fördelar att man i varje land alltid ligger lika många minuter och sekunder efter hel timme. För att få in ett helt land eller en hel region har man ibland tvingats dra de borgerliga tidszonerna med tydliga avvikelser från de astronomiska. Några undantag finns från heltimmes - regeln, främst av praktiska eller politiska skäl. Indien ligger 4,5 timmar före GMT, och en del oceanöar ligger också på halvtimmesdifferens före GMT.
Under 1800-talet skapade kraven på exakt tidhållning behov av noggranna bärbara klockor. Skeppsfolket skaffade sig skeppskronometrar redan före 1800, järnvägsfolket fick klockor under andra halvan av 1800-talet. I början av 1900 - talet behövde flygarna egna klockor, främst armbandsur, som enkelt skulle kunna läsas av överallt. Ur den moderna kronografen (”stoppuret”) utvecklades flygarkronografen med en räknering (cirkulär räknesticka) för att underlätta beräkningar av bl.a. bränsleförbrukning och flygsträckor.
Även dykarna fick egna klockmodeller. Det första vattentäta uret introducerades 1926 av Rolex. Det moderna dykaruret utvecklades 1953 av Zodiac. Kraven på täthet var mycket stort. För att hjälpa dykaren att hålla reda på dyktider och uppstigning infördes en vridbar ring med minutangivelser. Den gjorde det möjligt att beräkna återstående tid för luften och för dekompressionen under uppstigning. Undervattensarbetet fick därmed helt nya möjligheter. Moderna specialklockor kan ha djupmätare, höjdmätare eller kompass och andra funktioner inbyggda.
Kvartsklockorna revolutionerade punktligheten på 1970-talet. Sedan dess kan man kräva att folk vet rätt tid och strunta i att synkronisera klockorna inför varje uppdrag. Äldre tiders mekaniska ur kunde gå upp till en minut fel per dygn. Av hänsyn till denna stora spridning var man vid högertrafikomläggningen den 3 september 1967 tvungen att stoppa all trafik under tio minuter, innan Sverige klockan 05.00 bytte sida.
Noggrannhet en miljondels sekund Ytterligare ett steg mot exakt tid för bärbara klockor togs 1991, när Junghans introducerade en radiostyrd klocka. Den läser av tiden med hjälp av radiovågor från en atomklocka i Frankfurt.
För tidmätning och positionsbestämning av större fordon och system används numera Global Positioning System (GPS). Det består av satelliter och markstationer som sänder ut atomstyrda radiopulser. En mottagare tar emot signaler från olika sändare och räknar ut en noggrann position i bästa fall på 10 meter när. GPS har funnits sedan 1980. Systemet koordineras med en noggrannhet av en miljarddels sekund. På den tiden går ljuset 30 centimeter. GPS används i fartygsnavigation, kontroll av fordon i trafiken och spårande av fordon, som kapats eller avvikit från föreskriven rutt. GPS - läsare kan numera byggas in i armbandsur eller elektroniska kompasser, vilket hjälper personer att hitta rätt.
Modern tidmätning är nu så noggrann att den får problem med jordens oregelbundna gång. För att behålla kontakten med dagscykeln justerar man den atombaserade tiden vid enstaka tillfällen genom att lägga till eller dra ifrån en sekund. Detta utförs oftast vid årsskiftet. Även korrigeringarna kan vålla problem. Det ryska globala navigationssystemet Glonass har gått ner två gånger, på grund av att det inte klarar av att hantera den extrasekund (skottsekund), som lagts till i andra tidssystem. Eftersom nästan alla moderna kommunikationssystem är baserade på datanät, måste de ha gemensamma tidskoordinater.
System för tidssäkringSP (Sveriges provnings- och forskningsinstitut) garanterar en noggrannhet på 100 millisekunder vid utsändning på Internet. Kunder med mera noggranna behov kan få specialtid via skräddarsydda system. Det svenska regeringskansliet arbetar nu med att införa ett system för tidssäkring över hela världen, bl.a. för svenska utlandsmyndigheter. Systemet ska baseras på kvalitetssäkrad Internettid. Noggrannheten kommer att ligga på 1-50 millisekunder i förhållande till UTC. Noggrann tidmätning behövs inom IT även för elektroniska certifikat, e-posthantering, tillträdeskontroll, loggning, schemalagt underhåll, hantering av kryptonycklar och mycket annat. Med kvalitetssäkrad tid i systemet kan man automatiskt och noggrant logga meddelanden, telefonsamtal, larmsignaler, passager, intrång mm. De allt mer förfinade metoderna för tidmätning och tidregistrering har även juridisk eller kriminalteknisk betydelse genom att tillhandahålla precisa kronologier för komplicerade förlopp.
Här är det viktigt att synkroniseringen av systemtiden i en tidsserver och extern referensklocka blir så exakt som möjligt. Nästa steg är att överföra tidsinformation via Internet från huvudserver till slutanvändarna.
NTP-servrar för Internet SP har sedan 1997 arbetat med tidhållning över Internet med hjälp av Internetprotokollet NTP (Network Time Protocol).
Knutpunkter i Sverige Internet har lett till att infrastrukturen för tidhållning över Internet i Sverige, med NTP-servrar installerade vid tre stycken knutpunkter (Stockholm, Göteborg och Malmö). Servrarna synkroniseras till externa referensklockor med hjälp av ett PC- ISA kort (PPS-kort). På SP användes UTC som extern klocka. På knutpunkterna, där UTC inte är tillgänglig i realtid användes istället atomklockor som referensklockor. Atomklockorna jämförs kontinuerligt mot UTC genom GPS.
Olika tiderTAI (International Atomic Time) är en teoretiskt framtagen tid baserad på ca 250 atomklockor, utplacerade över hela världen. Tiden är i princip oberoende av jordrotationen.
UT1 (Universal Time) är den astronomiska (jordbundna) tidsskalan, som baseras på soldygnet.
UTC (Coordinerad Universal Time) definieras som ett helt antal sekunder före eller efter TAI. UTC justeras med hänsyn till jordrotationen. Skillnaden mot UT1 får aldrig överstiga ± 0.9 sekunder. Justeringar brukar göras i första hand 31 december eller 31 juli eller vid behov i slutet av varje månad.
GMT (Greenwich Mean Time) är en föregångare till UT1 och var världstidskala fram till 1972. GMT lever kvar som populärt begrepp.
GPS (Global Positioning System) baseras på atomklockor i GPS - satelliter och markstationer. GPS styrs till UTC men korrigerar inte för skottsekunder. De var samma 1980 men GPS och UTC skiljer sig numera med några sekunder.
Lokala tidsskalorTid utgår från måttenheten 1 sekund. Sedan 1967 definieras SI-enheten 1 sekund som varaktigheten av 9,192 631 770 perioder av den strålning, som motsvarar övergången mellan de två hyperfinnivåerna i grundtillståndet hos atomen Cesium 133. Genom att addera sekunder till varandra får vi minuter, timmar, dygn etc. och genom att knyta till en tidpunkt erhålls en tidsskala. Lokala tidsskalor beräknas utifrån UTC, genom att lägga till eller dra ifrån ett helt antal eller till och med halva timmar, beroende på tidszon. Detta är också beroende på beslut om sommartid. Alla officiella utsändningar eller distributioner av tidssignaler, t ex via telenät, TV, Internet, markbundna eller satellitbaserade radiosändare, förväntas vara baserade på dessa lokala tidsskalor och därmed UTC.
Svensk lokal tid är UTC + 1h under normaltid och UTC + 2h under sommartid.
Här kan man få rätt tidSP (Sveriges provnings- och forskningsinstitut i Borås) tillhandahåller system för kvalitetssäkring av tidsangivelser i t.ex datorsystem. Via Internet och modem är servicen avgiftsfri. SP kan även leverera kundanpassade specialsystem.
Tid via Internet kan fås på följande länkar:
Sammanställt av: Göran Gustafsson
Källor:
Senast uppdaterad: 2011-03-05
|
