• Irasidus
    #277
    Ha több vagy tíz évesnél és érdekel a tudomány, akkor bizonyára hallottál már sugárzott időjelekről. Ezzel szabatosan megoldható.
    Ha egy picit is olvasottabb lennél, vagy nem trollkodnál akkor hallottál volna Einstein művéről, ami pont arról szól, hogy nincs egyidejűség. És ha egy tíz évesnél te is idősebb lennél, tudnád, hogy

    A rádióvezérelt óra pontossága négy fő tényezőtől függ:

    Mennyire pontos az adó által használt óra?
    Mennyi időbe telik, amíg a jel az adótól a vevőig ér?
    Amikor a jel megérkezik, mennyi idő alatt frissül a kijelző?
    Mennyire pontos az óra kvarckristálya a szinkronizálások között?

    1. A pontos időkódot sugárzó adók az óráikat egy nemzetközi atomóra-hálózat által előállított időhöz, az UTC-hez szinkronizálják. Például a 60 kHz-en sugárzó amerikai WWVB rádióadó az amerikai székhelyű kutató- és szabványügyi intézet, a NIST által előállított UTC-időt használja, amit megkülönböztetésül UTC(NIST)-nek jelölnek. Ennek értéke öt naponként ellenőrizve, egy év alatt legfeljebb 20 ns (nanoszekundum) eltérést mutat az UTC-hez képest, ami a mindennapi életben elhanyagolható, ez a pontosság a legtöbb tudományos célra is kiválóan megfelel.

    Az időjelet sugárzó adók általában lakott helytől kissé távol helyezkednek el, nincsenek közvetlenül összekötve az időt szolgáltató intézettel, ezért saját atomóráikat szinkronizálják a hivatalos atomórához GPS-en keresztül. Azonban az így adódó eltérés is rendkívül csekély (néhányszor tíz nanoszekundum). A WWVB állomás órájának stabilitása 1 × 10−15, ez azt jelenti, hogy 30 millió év alatt érne el 1 mp eltérést.

    2. Ha a jelkésleltetés szempontjából legrosszabb esetet vesszük, akkor az adó és a vevő között 3000 km van, amit az elektromágneses hullám 300 000 km/s sebességgel 0,01 s alatt tesz meg. Mivel a vevő földrajzi helyzete ismert és általában nem változik, ezt a késleltetést a felhasználó, ha nagyobb pontosságot akar elérni, figyelembe tudja venni.

    3. Az órának a jel vétele után dekódolnia kell annak tartalmát, ami időt vesz igénybe. Elméletileg az óra oszcillátorának egyetlen félperiódus alatt szinkronizálnia kellene, ami a tipikus 32 768 kHz-es kvarcoszcillátor esetén kb. 15 mikroszekundumig tart. A gyakorlatban a jel detektálása bizonytalan, ezért a szinkronizálás sokkal hosszabb ideig, nagyságrendileg 1 ezredmásodpercig tart. A szinkronizálás után az órának a kapott értéket meg kell jelenítenie, ez analóg kijelző esetén egy léptetőmotor reagálási idejét, digitális kijelzés esetén a többnyire LCD kijelző késleltetését jelenti. A késleltetés mértéke eléri a 0,1 s-ot. Igényesebb óráknál a gyártó ezt figyelembe veszi és ennyivel előrébb járatja a kijelzőt, hogy kiküszöbölje ezt a hatást. Ennek mértéke azonban nem mérhető pontosan, ezért ezen a ponton nem szokatlan a 10 ms bizonytalanság.

    4. Néhány rádióvezérelt óra csak naponta egyszer kísérli meg a szinkronizálást (mondjuk hajnali 2-kor), mások több alkalommal (például hajnali 2, 3, 4 és 5 órakor). Két szinkronizálás között így 24 óra, vagy annál pár órával kevesebb telik el. Logikusnak tűnne, ha az óra gyakrabban kísérelné meg a szinkronizálást, azonban a rádióhullámok vétele a nappali órákban rosszabb, mivel a jel gyengébb és több a zavaró jelforrás. A másik ok a gyakori szinkronizálás elhagyására az, hogy ezek az órák többnyire elemmel működnek, és a túl gyakori szinkronizálás megrövidítené az elem élettartamát, mivel a jel vétele nagyobb energiafelvétellel jár. A harmadik és legfontosabb ok a napi egyszeri szinkronizálásra az, hogy ez is elegendő az elfogadható pontosság eléréséhez. A NIST által megfogalmazott ajánlás szerint már 0,5 s kijelzési pontosság is elegendő a mindennapi életben, mivel még kerekítés esetén is a pontos időt kapjuk meg. Ez a pontosság az olcsó kategóriájú kvarcórákkal is teljesíthető. Sok óra ennél pontosabban jár, az eltérés náluk 0,2 s nagyságrendjében van. Ez alig észrevehető az emberi szem számára, ugyanakkor a 0,5 s-os eltérés jól látható.

    Megjegyzendő, hogy az egyes hirdetésekben előforduló „20 millió év alatt 1 másodperc eltérés” az atomórákra igaz. A rádióvezérelt óránál, ha minden nap sikeresen szinkronizál egy ilyen atomórához, az eltérése soha nem éri el az 1 másodpercet, hanem annál jóval kisebb. Ha a szinkronizálás nem sikerül, akár már két nap alatt összejöhet az 1 másodperc eltérés.