HVG 2006. január 14.

ATOMÓRÁK ÉS SZÖKŐMÁSODPERCEK

Napkelte délben?

Az atomórák elterjedése óta megoldható lenne a pontos időmérés - ha a Föld nem forogna pontatlanul. Ezért van szükség az olyan szökőmásodpercekre, mint a tavaly szilveszteri volt. Ráadásul más-más időskálákat használnak a csillagászatban és a műholdas helymeghatározásban, és ezeket nem is mindig hangolják össze.

A tüntetők abban a hiszemben vonultak az utcára, hogy elvettek tőlük 11 napot, és visszakövetelték azt, ami hiányozni fog az életükből. Ez 1752-ben történt Londonban, a ma is használatos Gergely-naptár angliai bevezetésekor, amikor a szökőnapok be nem számítása miatt addigra elcsúszó naptárt úgy igazították a csillagászati időhöz, hogy aki szeptember 2-án tért nyugovóra, az 14-én ébredt. Valójában ma sem könnyű megérteni az összefüggést a Föld forgásának szabálytalanságai és a pontosságra törekvő szabványos időmérés között. Hiszen még az sem igaz, hogy déltől délig mindig ugyanolyan hosszú egy nap, és azok az idők is elmúltak, amikor az volt a pontosság csúcsa, hogy az egész világ a greenwichi időhöz (GMT) igazította az óráját. Az időmérés esetlegességeit 1955-ben küszöbölték ki, amikor az amerikai National Physics Laboratory két tudósa megalkotta az első működőképes atomórát. Ezeknek a legtökéletesebbje, az USA mérésügyi hivatalában működő NIST F1 ma olyan precízen mér, hogy - Bor Zsolt akadémikusnak a Mindentudás Egyetemén elmondott példájával élve - „ha az atomórát Krisztus születésekor indították volna el, akkor mára az óra késése vagy sietése még mindig kisebb lenne, mint egy tízezred másodperc”. A másodpercet e szerkezetekben úgy határozzák meg, mint a 133-as tömegszámú céziumizotóp rezgési periódusidejének 9 192 613 770-szeresét. A laikus számára persze az a fontos, hogy az alapegység továbbra is a megszokott másodperc marad, amelyről eddig is úgy tudta, hogy az átlagos nap 86 400-ad része, és amely mértékegységre egyébként meglehetősen későn lett szükség: meghatározását csak 1820-ban fogadták el, francia tudósok javaslatára. Bármily meglepő azonban, még az atomórák sem egyformán pontosak, ezért demokratikusan állapítják meg a világidőt vagy hivatalos nevén az UTC-t (összehangolt univerzális időt): naponta többször is a világ minden részén működő mintegy 250 óra - ezek egyike az Országos Mérésügyi Hivatalban (OMH) ketyeg - adatainak a súlyozott (a pontosabb órákat inkább figyelembe vevő) átlagához igazítják a hálózat összes óráját - tudható meg Gyarmati Béla mérnöknek a Mérésügyi Közlemények legutóbbi számában közzétett ismertetőjéből. Laikus szemmel akár felesleges piszmogásnak is tűnhet ez az állítgatás, tekintve, hogy például az OMH órájának ingadozása egy 20 nanoszekundumos (kétszázmilliomod másodperces) tartományon belül marad, ennek a műholdas helymeghatározástól a digitális televíziózásig mégis van gyakorlati haszna. Éppen ezért a sokak által ma is mérvadónak hitt GMT, amelyet az ottani obszervatórium határozott meg a csillagok állásából, évtizedek óta már nem világszabvány - leszámítva persze Nagy-Britanniát annyiban, hogy ott is az UTC a mérvadó, de a parlament mind a mai napig nem szánta rá magát a módosításra, ezért a törvény szövegében továbbra is a nemzeti nagyságot idéző GMT szerepel. Az összehangolt világidő egyébként praktikus kompromisszum a csillagászati idő és az atomóra között. A csillagászok munkájához olyan időszámításra van szükség, amely nem hagyja figyelmen kívül a Föld forgásának ingadozásait, például azért, mert csak így tudják beállítani a legpontosabb távcsöveiket. A Föld forgása pedig több oknál fogva is - a tudósok által csak regisztrálhatóan, de előre nem jelezhetően - egyenetlen. A Hold vonzereje nemcsak a napi árapályért felelős, de a víztömegek mozgása kissé fékezi a Föld forgását is, és az eltéréseket tovább fokozza a bolygónk magjában rejlő folyékony anyag kiszámíthatatlan mozgása. Az eltérések nem nagyok, de jól mérhető, hogy végeredményben a Föld „késik”. Korábban ez persze nem okozott zavart, ahogyan az sem, hogy a leghagyományosabb időegység, a déltől délig tartó (a napórával legpraktikusabban mérhető) nap sem egyforma hosszú. Mivel a földpálya alakja a körtől eltér, és az ekliptika (a Nap látszólagos égi pályája) nem esik egybe az égi egyenlítővel - magyarázza Kronosz meghódított birodalmában című tanulmányában Balázs Béla csillagász -, egy év leforgása alatt a Nap hol siet, hol késik, és az egy-egy földi nap hosszában mutatkozó eltérés a 16 percet is eléri. (Régi térképeken analemma néven szerepelt az a görbe, amely eligazította a napóra-tulajdonosokat, hogy az év melyik napján hány perc a különbség.) A Napnál jóval pontosabbak a csillagok. Az atomórához hasonlóan egyenletesen folyó idő (efemeris idő) állapítható meg a Napnak, a Holdnak vagy a bolygóknak a csillagokhoz viszonyított helyzetéből, csak hát a napi gyakorlatban könnyebb az atomórákra pillantani. Mint Ponori Thewrewk Aurél csillagász a HVG kérdésére megjegyezte: ez az egybeesés vagy azt jelenti, hogy az idő múlása nem változik, vagy pedig azt, hogy egyformán változik a mikro- és a makrovilágban. Az atomidő és a Föld forgását is figyelembe vevő szabványos világidő egyeztetésére a szakértők az 1958. január 1-jei nulla órát választották, azóta bolygónk több mint fél percet késett. Ezért iktatnak be az UTC 1972-es bevezetése óta több-kevesebb rendszerességgel évi egy vagy ritkán akár két szökőmásodpercet is. Igaz, mivel az utóbbi években mérséklődött a Föld lassulása - magyarázat egyelőre nincsen rá -, 1998 és a legutóbbi korrekció, 2005 szilvesztere között egyszer sem állították meg az UTC-órákat, hiszen csak akkor nyúlnak a mutatójukhoz, ha a különbség megközelíti az egy másodpercet. A csillagászoknak alkalmas, egyúttal a hétköznapi élethez leginkább illő, de a Föld forgásával együtt kissé ingadozó idő és az egyenletesen csordogáló atomidő közé beiktatott szökőmásodpercek állítólag megzavarhatják a számítógépes rendszereket. Legalábbis erre hivatkozott az az amerikai javaslat, amelyet néhány éves puhatolózás után az illetékes nemzetközi szervezet, a távközlési unió (ITU) tavaly novemberi genfi tanácskozása elé terjesztettek: vagy töröljék el a szökőmásodperceket, vagy ha mégse, akkor várjanak az igazítással addig, amíg egy egész óra összejön - magyarán több száz évig. Bár az amerikai sajtó is hivatkozik kisebb műszaki zavarokra, a Glonassz orosz műholdas helymeghatározó rendszer pedig 1997-ben állítólag a szökőmásodperc-átállítás miatt állt le húsz órára, nem úgy néz ki, hogy a javaslat komoly támogatásra számíthat. A BBC például annak a gyanújának adott hangot, hogy csupán az amerikai GPS rendszer szoftverhibái ihlették az ötletet. Az ITU mindenesetre diplomatikusan késlelteti a döntést, így továbbra sem valószínű, hogy az emberek - néhány ezer év múlva - egy nap arra ébrednének, hogy a Nap már a delelőn van. A javaslat egyébként azért sem lenne elfogadható, mert - mint Nagy Sándor csillagász, a Kozmikus Geodéziai Obszervatórium munkatársa a HVG-nek elmondta - az emberek évezredek óta ragaszkodnak ahhoz, hogy a dél nagyjából két egyforma részre ossza a napjukat. Jól mutatja ezt, hogy amikor a Kárpátalján a szovjet érában a majdnem kétórányi eltérést jelentő moszkvai időt tették kötelezővé, az emberek a mindennapokban ezt nem alkalmazták. Nem is csoda, hiszen a zónaidőt épp az ilyen anomáliák elkerülésére találták ki, elsőként az Egyesült Államokban, miután a 19. században megépült a kelet-nyugati vasút, és feltűnt, hogy az utasok órája mennyire eltér a Nap célállomáson látható állásától. Maga az országonként egységesített időszámítás is a vasútnak köszönhető. Amíg nem volt menetrend, nem zavart senkit, hogy amikor Londonban dél van, akkor Plymouthban még csak 11:44-et mutat az óra. Aztán 1852-ben bevezették, hogy a greenwichi központi időmérő a kor technikai vívmányait felhasználva elektromos impulzusokkal szabályozta a fontosabb órákat szerte Angliában. A feljegyzések szerint többen agresszióval vádolták a vasutat, és elutasították a kormány beavatkozását a magánéletükbe, de 1855 körül már az ország legtöbb köztéri órája ugyanazt mutatta. Ez volt a kezdő lépés ahhoz, hogy ma már az egységes atomidő vezérelje a műholdas helymeghatározó rendszereket éppúgy, mint a mobiltelefon-hálózatokat. Illetve: ez az egység meglehetősen viszonylagos. Az amerikai GPS rendszer óráit a hálózat indulásakor (1980-ban) egyeztették ugyan a világidővel, de a műholdak atomórái azóta nem vacakolnak a szökőmásodpercekkel. Hasonlóképpen az európai Galileo is (amelynek januárban bocsátották fel az első műholdját) saját rendszeridőt alkalmaz majd, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy a műholdak egyszerre sugározzák a földi helymeghatározáshoz elengedhetetlen időt - és mindjárt azt is, hogy a szökőmásodpercek miatt mennyivel kell korrigálni az adataikat.