Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI) stanowi kluczowy element Uniwersalnego Czasu Koordynowanego (UTC), który jest globalnym standardem do określania lokalnego czasu na całym świecie. TAI ustala tempo, w jakim powinny działać nasze zegary, zapewniając spójność i dokładność pomiaru czasu.
Do określenia
Uniwersalnego Czasu Koordynowanego (UTC) wykorzystuje się dwa kluczowe składniki:
Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI) opiera się na zbiorczej pracy około 400 niezwykle precyzyjnych zegarów atomowych, co zapewnia dokładne tempo, z jakim powinny działać nasze zegary.
Czas uniwersalny (UT1), znany także jako czas astronomiczny, jest powiązany z obrotem Ziemi i służy do porównywania prędkości podanej przez TAI z rzeczywistą długością dnia na Ziemi.
Międzynarodowy Czas Atomowy jest wyjątkowo dokładnym sposobem mierzenia czasu, gdzie zegary atomowe odchylają się zaledwie o jedną sekundę na przestrzeni 100 milionów lat.
Tajemnica tej precyzji leży w dokładnym pomiarze sekundy, która stanowi podstawową jednostkę czasu. Według Międzynarodowego Układu Jednostek (SI), jedna sekunda to czas, w którym atom cezu-133 w swoim podstawowym stanie wykonuje dokładnie 9 192 631 770 oscylacji.
Zegary atomowe są zaprojektowane, aby rejestrować tę częstotliwość, a większość z nich wykorzystuje tzw. fontanny atomowe – chmury atomów wyrzucane w górę za pomocą laserów w polu grawitacyjnym Ziemi. Gdyby można było zobaczyć tę fontannę atomów, przypominałaby ona fontannę wodną.
Aby uzyskać maksymalną precyzję, Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM) łączy dane z około 400 zegarów atomowych rozmieszczonych w 69 krajowych laboratoriach na całym świecie, aby stworzyć Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI). W tej skali czasu większe znaczenie przypisuje się sygnałom z instytucji, które utrzymują najbardziej precyzyjne zegary atomowe na bazie cezu.
Korzystanie z Uniwersalnego Czasu Koordynowanego (UTC) zamiast Międzynarodowego Czasu Atomowego (TAI) ma kluczowe znaczenie ze względu na konieczność uwzględnienia zmian prędkości obrotowej Ziemi, która determinuje rzeczywistą długość dnia. TAI, choć niezwykle precyzyjny, nie uwzględnia tych naturalnych zmian, co sprawia, że nie jest idealny do codziennego użytku.
Na zdjęciu: Różnica między TAI i UTC ze względu na sekundy przestępne od 1972 r.
UTC, z kolei, jest skalą czasu, która łączy zalety precyzji zegarów atomowych z uwzględnieniem zmienności obrotu Ziemi. UTC jest na bieżąco porównywany z czasem UT1, który odzwierciedla rzeczywisty czas astronomiczny, aby zapewnić, że różnica między nimi nie przekroczy 0,9 sekundy. Gdy różnica ta się zbliża, do UTC dodawana jest sekunda przestępna, co pozwala na synchronizację z naturalnym rytmem Ziemi.
Przykładem praktycznej potrzeby tego podejścia są systemy nawigacyjne i inne technologie wrażliwe na czas, które wymagają zarówno dokładności, jak i synchronizacji z ruchem Ziemi. Obecnie UTC jest opóźniony w stosunku do TAI o 37 sekund, co wynika ze stopniowego spowalniania obrotu Ziemi w ostatnich dekadach.
