Karkauspäivä, kesäaika ja karkaussekunti – mihin poikkeuksia tarvitaan?
Ajan mittaaminen on tarkkaa työtä, jossa on pysyttävä samassa tahdissa maan liikkeiden kanssa. Karkauspäivää tarvitaan pitämään kalenterimme kurissa: muuten kesä- ja talvipäivänseisaus ja pikkuhiljaa vuodenajatkin valuisivat pois paikoiltaan. Suomen virallista aikaa mitataan atomikellolla Otaniemessä.
Suomessa on käytössä gregoriaaninen kalenteri, jossa vuosi kestää 365 päivää. Tämä vastaa aikaa, jossa maapallo kiertää auringon ympäri, mutta ei aivan täsmälleen. Todellisuudessa matkaan kuluu 365,242 päivää. Kalenteri täsmätään karkauspäivän avulla joka 4. vuosi, paitsi tasavuosisatoina. Poikkeuksellekin on poikkeuksensa, sillä joka 4. tasavuosisata karkauspäivää kuitenkin vietetään – viimeksi vuonna 2000.
Toinen kummallisuus ajan mittaamisessa liittyy kellojen siirtelyyn keväisin ja syksyisin. Kesäaika perustuu EU:n direktiiviin vuodelta 2000, ja herättää tunteita puolesta ja vastaan. Kesäajan tarkoitus on saada päivän valoisat tunnit järkevään käyttöön. Suomessa tämä on melko tarpeetonta – meillä on käytännössä talvella pimeää ja kesällä valoisaa. Etelä-Euroopassa kesäajalla lieneekin suurempi merkitys.
Virallinen aika perustuu vetyatomin värähtelyyn
Suomen virallista aikaa pitää yllä VTT:n Mittatekniikan keskus MIKES. VTT MIKESin atomikellot mittaavat vetyatomien värähtelyä mikroaaltojen avulla ja sekunnin miljardisosien tarkkuudella. – Vastaavia aikalaboratorioita on ympäri maailmaa. Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto Pariisissa vertailee atomikellojen aikaa kuukausittain ja korjaa maailmanaikaa tarvittaessa, kertoo Anders Wallin MIKESistä.
– Kuka tahansa voi synkronoida kännykkänsä tai tietokoneensa Suomen viralliseen aikaan maksuttoman NTP-aikapalvelumme (Linkki: https://www.mikes.fi/palvelut-yrityksille/suomen-aika-ntp-palvelu) avulla. Lisäksi tarjoamme valokuituyhteyden kautta suoran väylän atomikellomme tarkkaan aikaan. Tämä kiinnostaa yhä useampia yrityksiä ja organisaatioita, Wallin toteaa.
Karkaussekunti korjaa eron maapallon pyörimisvauhtiin
Kansainvälisen SI-mittayksikköjärjestelmän sekunnin määritelmä perustuu vedyn sijaan cesiumatomin värähtelyyn. – Kun sitä verrataan maan pyörimiseen oman akselinsa ympäri, huomataan, että vuorokausi kestää 1-2 millisekuntia pidempään kuin 24 tuntia atomiaikaa. Poikkeama korjataan tarvittaessa karkaussekunnin avulla. Viimeksi näin tehtiin vuoden 2016 viimeisenä päivänä.
Kaiken takana on aika
Ajan tarkka mittaaminen on tärkeää esimerkiksi siksi, että SI-järjestelmämme muut mittayksiköt nojaavat aikaan. Ajan mittaaminen heijastuu siis esimerkiksi pituuden, painon tai lämpötilan mittaamiseen.
Monet uudet teknologiat 5G-kännykkäverkoista satelliittipaikannukseen perustuvat tarkkaan aikaan: jo nanosekunnin virhe yhtäällä voi aiheuttaa merkittävän poikkeaman toisaalla. Myös moni kaupallinen tai julkinen palvelu pörssikaupasta virallisten dokumenttien toimittamiseen edellyttää oikeaa ajoitusta.
Optisilla kelloilla lisätarkkuutta
Teknologian kehitys tarkentaa edelleen ajan mittaamista. Yksi esimerkki tästä ovat optiset kellot, jotka perustuvat mikroaaltojen sijaan valoon. – Valon avulla atomien värähtelyä voitaisiin mitata jopa 100 kertaa nykyistä tarkemmin. Optisista kelloista ei kuitenkaan vielä ole saavutettu kansainvälistä yhteisymmärrystä vaan tähän voi mennä vielä 5-15 vuotta, Wallin arvelee.
VTT MIKES kehittää yksittäiseen loukussa vangittuun 88Sr+ ioniin perustuvaa optista kelloa. Ioni loistaa sinisenä, laserjäähdytyksen vaikutuksesta, keskellä kartiomaista loukkua.
Lisätietoja
Anders Wallin, Erikoistutkija, Projektipäällikkö
anders.wallin@vtt.fi, puh: 050 415 5975
Lisätietoja VTT:stä:
Ulla Henttonen, viestintäpäällikkö
Puh. 040 183 2228, ulla-stina.henttonen@vtt.fi
www.vtt.fi
VTT on visionäärinen tutkimus-, kehitys- ja innovaatiokumppani. Tartumme globaaleihin haasteisiin ja luomme niistä kestävän kasvun mahdollisuuksia. Autamme yhteiskuntaa kehittymään ja yrityksiä kasvamaan teknologisten innovaatioiden avulla – ajattelemme beyond the obvious. Meillä on yli 75 vuoden kokemus huippututkimuksesta ja tieteeseen perustuvista tuloksista.
VTT luo vaikuttavuutta, kun innovaatiot ja liiketoiminta kohtaavat.
VTT – beyond the obvious
Lue lisää: www.vtt.fi Twitter @VTTFinland, Facebook, LinkedIn, YouTube ja Instagram.
Avainsanat:
