Kansainvälinen atomiaika, universaaliaika: mitä ne ovat?

UTC-aika, kansainvälinen atomiaika tai universaaliaika – etkö tiedä, mikä ero näiden välillä on? Älä huoli, selitämme sinulle niiden merkityksen ja kunkin ominaisuudet.

UTC-aika, atomiaika ja universaaliaika

UTC-aika on maailmanlaajuinen vertailuaika, ja se tarkoittaa ”koordinoitua universaaliaikaa”. Se on siis aikamittari, joka määritetään muun muassa noin 500 atomikellon avulla, jotka sijaitsevat 70 laboratoriossa ympäri maailmaa. UTC-aika otettiin käyttöön vuonna 1972 kansainvälisen siviiliajan yhtenäistämiseksi. UTC-aika korvasi Greenwichin meridiaanin mukaisen ajan vuonna 1982, mutta UTC + 0 vastaa edelleen Greenwichin aikavyöhykkeen aikaa. Kunkin aikavyöhykkeen aika määritellään siis suhteessa UTC-aikaan. UTC-aika on itse asiassa taitava yhdistelmä kansainvälistä atomiaikaa (TAI) ja universaaliaikaa (TU).

UTC:n vakaus ja tarkkuus ovat TAI:n tasolla kokonaislukuisen sekunnin tarkkuudella, minkä ansiosta se lähestyy TU:ta. Poikkeama on määritelty alle 0,9 sekunnin tarkkuudella. Tämän herkän tasapainon säilyttämiseksi UTC:hen lisätään tai siitä vähennetään kokonainen atomisekunti, jota kutsutaan myös karkaussekunniksi, kesäkuun tai joulukuun lopussa. Ennen UTC:n käyttöönottoa käytettiin GMT:tä eli ”Greenwichin keskiaikaa”, joka on keskimääräinen aurinkoaika pituuspiirien nollameridiaanilla. Tämä meridiaani kulkee Lontoon lähellä sijaitsevan Greenwichin kuninkaallisen observatorion läpi.

Kansainvälinen atomiaika

Kansainvälinen atomiaika on aikaskaala, joka perustuu sekunnin kestoon. Vuonna 1967 järjestetyssä 13. paino- ja mittayksikköjen yleiskokouksessa määritettiin, että sekunti on ”yhtä pitkä kuin 9 192 631 770 jaksoa, jotka vastaavat cesium-133-atomin perustilan kahden hyperhienotason välistä siirtymää”. Yksinkertaisesti sanottuna: Cesium-133-atomi saa taajuuden 9 192 631 770 Hz, jonka ansiosta se voi vaihtaa energiatilaa. Aika, joka kuluu cesium-133-atomin energiatilojen F3 ja F4 välillä, on tarkalleen yksi sekunti. Atomikellon etuna on sen poikkeuksellinen tarkkuus: se poikkeaa alle sekunnin välein 30 miljoonan vuoden välein. Tutkijat ovat jopa kehittäneet strontium-atomikellon, jonka tarkkuus on alle yksi sekunti 15 miljardin vuoden välein! Atomikello toimii hyödyntämällä sähkömagneettisen säteilyn taajuutta, jota elektroni lähettää siirtyessään energiatasolta toiselle. Atomikello takaa tuottamansa signaalin tarkkuuden ja vakauden. Atomikello määrittelee ajan standardin, jota kutsutaan sekunniksi. TAI lasketaan Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston toimesta . . Se vastaa 500 eri puolilla maailmaa sijaitsevan atomikellon keskiarvoa. TAI:ta ei kuitenkaan käytetä sellaisenaan, koska se ei ota huomioon maapallon pyörimisaikaa yhden vuorokauden aikana.

Mikä on universaalin ajan rooli UTC-ajan määrittelyssä?

Universaali aika eli TU on parannettu versio Greenwichin keskiajasta.TU on myös ajan mittayksikkö, paitsi että se ei perustu atomien liikkeeseen, vaan maapallon omaan pyörimiseen (joka kestää 24 tuntia). Ongelmana on, että maapallon pyöriminen ei ole kovin säännöllistä, vaan se voi hidastua vuoroveden, maanjäristysten tai muiden maapallon sisäisten häiriöiden vaikutuksesta (vaikka tämä viive onkin hyvin pieni). UTC-aika on näiden kahden ajan yhdistelmä siten, että aurinko on Greenwichin meridiaanilla 0,9 sekunnin tarkkuudella klo 12.00 UTC. UTC-ajan sekunti on sama kuin TAI:n antama sekunti. Ainoastaan UTC-ajan laskemiseksi TAI:sta vähennetään tai lisätään kokonaisia sekunteja, jotta TAI:n ja TU:n välinen ero olisi alle 0,9 sekuntia.