אתה בודק את הטלפון שלך, והוא אומר 3:42 אחר הצהריים. הזמן ההוא מרגיש מדויק. יציב. אבל איך באמת אנחנו יודעים שזה 3:42 אחר הצהריים? מה גורם למספר הזה להיות נכון? מדידת זמן נשמעת פשוטה עד שאתה מסתכל מתחת לפני השטח. ואז זה הופך לתערובת מוזרה של כוכבי סובבים, אטומים רועדים, ומערכות שנוצרו על ידי האדם שמנסות להבין את הכול.
איך התחילה מדידת הזמן
לפני שפיזיקה או מתמטיקה היו מעורבות, הזמן נמדד על ידי הסתכלות למעלה. אנשים צפו בצללים נעים וכוכבים משתנים. הימים נספרו משקיעת השמש לזריחתה. זה עבד די טוב לחקלאות ולטקסים מוקדמים.
ואז הגיעו מצפני השמש. אחר כך שעוני מים. אנשים זקוקים למשהו מדויק יותר. ככל שהחברה התפתחה ומסובכת יותר, הלחץ למדוד זמן טוב יותר גדל גם כן.
מה באמת משמעותו של שנייה
היום, שנייה היא לא רק שישית של דקה. יש לה הגדרה עמוקה הרבה יותר. המדענים מגדירים אותה באמצעות אטומים. השנייה הרשמית מבוססת על רעידות של אטום צזיום-133.
שנייה אחת שווה לזמן של האטום הזה לרטוט 9,192,631,770 פעמים. המספר הזה לא אקראי. הוא ניתן לשחזור, יציב ומדיד. הצזיום הפך לסטנדרט הזהב לדיוק כי הוא לא משתנה הרבה עם הזמן.
שעוני אטום שינו את הכל
כששעוני אטום הופיעו בשנות ה-50, מדידת הזמן קפצה לרמה חדשה לגמרי. שעונים אלה כל כך מדויקים שהם יאבדו פחות משנייה במיליון שנים. זה חשוב יותר ממה שזה נשמע. GPS, לוויינים, סנכרון באינטרנט ורשתות חשמל כולם תלויים בזמן אטומי.
בלי זמן אטומי, כלום לא היה מתיישב. הטלפון שלך היה מתנדנד. ה-GPS היה מפספס את היעד שלו. העולם פועל על אטומים עכשיו, לא על גלגלים וקפיצים.
דרכים שונות שבהן אנחנו עוקבים אחר הזמן
הזמן לא נמדד באחת בלבד. המדענים משתמשים במערכות שונות, תלוי במה צריך לעקוב.
- זמן שמש: מבוסס על סיבוב כדור הארץ ביחס לשמש
- זמן סידרי: מבוסס על סיבוב כדור הארץ ביחס לכוכבים הרחוקים
- זמן אטומי: מבוסס על רעידות של אטום צזיום
- זמן אוניברסלי (UT1): עוקב אחר הסיבוב האמיתי של כדור הארץ, כולל תנועות קטנות
- זמן אוניברסלי מתואם (UTC): תערובת של זמן אטומי ושמש, עם שניות קפיצה שנוספות לפי הצורך
UTC הוא מה שהטלפון שלך מציג. הוא שומר על דיוק אטומי אך מתקן במעט כדי להישאר בתיאום עם הכדור.
מדוע אנחנו מוסיפים שניות קפיצה
כדור הארץ לא מסתובב בקצב קבוע. הוא מאט קצת עם הזמן. זה אומר שזמן אטומי וזמן שמש נוטים להתרחק זה מזה בהדרגה. כדי לתקן את זה, אנחנו מוסיפים שנייה קפיצה כל כמה שנים.
זה שומר על UTC מלהתנתק מהמיקום של השמש. זה כמו לתת לזמן דחיפה קטנה כדי להישאר על המסלול. אבל זה גם גורם לבעיות במערכות טכנולוגיות שלא מוכנות לשנייה הנוספת.
כלים ששומרים על סינכרון העולם
מדידת הזמן המודרנית היא מאמץ גלובלי. רשת של שעוני אטום ברחבי העולם עובדת יחד. אלה מנוהלים על ידי מעבדות בארה"ב, צרפת, יפן ועוד מדינות רבות. יחד הם יוצרים את הזמן האטומי הבינלאומי (TAI).
משם, מחשבים את UTC ומשדרים אותו באמצעות אותות רדיו, לוויינים ואינטרנט. כך הטלפון שלך תמיד יודע את הזמן הנכון, גם אם אתה מחוץ לרשת.
מדוע הדיוק חשוב יותר ממה שאתה חושב
הרבה דברים תלויים בדיוק מושלם בזמן:
- לווייני GPS משתמשים בזמן אטומי כדי לחשב מיקום
- מערכות פיננסיות מציינות תאריכים ושעות של עסקאות עד למיקרושנייה
- שרתים באינטרנט מסונכרנים עם UTC כדי לתאם נתונים בכל העולם
- רשתות חשמל מסתמכות על מחזורים מתואמים כדי למנוע הפסקות חשמל
- מגדלי טלפון סלולרי משתמשים בקודי זמן כדי לנהל העברות בין רשתות
טעות קטנה בזמן עלולה לגרום לבעיות גדולות בכל אחת מהמערכות האלה.
מה שכל זה אומר לנו על הזמן
הזמן נראה פשוט עד שאתה מנסה למדוד אותו בדיוק. אז זה הופך לריקוד בין כדור הארץ הסובב, אטומים פולטים, ותיאום אנושי. אנחנו צריכים אותו להיות אמין, גם אם היקום מבולגן.
אז בפעם הבאה שהשעון שלך יגיע לדקה חדשה, תזכור שמאחורי המספר הקטן הזה יש עולם של מדע ששומר על הכול מסונכרן.