Κυριακή, 24 Ιανουαρίου 2021

Πόσο διαρκεί 1 δευτερόλεπτο;

Σε πρώτη ανάγνωση, η απάντηση φαίνεται αρκετά προφανής. Ένα δευτερόλεπτο διαρκεί... ένα δευτερόλεπτο! Είναι ένα τικ του ρολογιού, είναι όσο χρειάζεται για να μετρήσουμε ως το ένα. Το ερώτημα που τίθεται, ωστόσο, είναι σε πόσο χρόνο αντιστοιχεί το δευτερόλεπτο. Πώς ορίζεται αυτή η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης του χρόνου;

Για το μεγαλύτερο κομμάτι της ιστορίας, οι ανθρώπινοι πολιτισμοί αντιλαμβάνονταν τον χρόνο παρακολουθώντας κύκλους που διαγράφονταν σταθερά στον ουρανό. Δηλαδή στην εμπειρική παρατήρηση των γνωστών σήμερα πλανητικών κινήσεων. Ως βασική μονάδα μέτρησης λειτουργούσε ο χρόνος που χρειάζεται ο ήλιος για να βρεθεί στο ίδιο σημείο του ουρανού, δηλαδή η ηλιακή ημέρα. Με τα δεδομένα αυτά, τα δευτερόλεπτα προκύπτουν ως υποδιαίρεση της ηλιακής ημέρας: 24 ώρες X 60 λεπτά/ώρα Χ 60 δευτερόλεπτα/ λεπτό. Επομένως, υπάρχουν 86.400 δευτερόλεπτα σε μια ηλιακή ημέρα.

Μέχρι τα τέλη του 16ου αιώνα, και την εξάπλωση του Γρηγοριανού Ημερολογίου, το δευτερόλεπτα αποτελούσαν περισσότερο μια μαθηματική έννοια παρά μια χρηστική μονάδα χρόνου. Το να υπολογίζονται ημέρες και ώρες ήταν αρκετό για να οργανώνονται οι περισσότερες απαιτούμενες εργασίες. Όταν, όμως, οι κοινωνίες ξεκίνησαν να οργανώνονται και σταδιακά να διασυνδέονται με γρήγορα μέσα μετακίνησης, όπως τα τρένα, οι πόλεις χρειάστηκε να συντονιστούν χρονικά. Μέχρι το 1950, πολυάριθμα παγκόσμια συστήματα απαιτούσαν να υπολογίζεται το κάθε δευτερόλεπτο, με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ακρίβεια. Η ανάγκη να ορίσουμε όλο και σαφέστερα τον χρόνο, μιλώντας σήμερα για δέκατα ή και χιλιοστά του δευτερολέπτου, δείχνει την συνεχή οριοθέτηση της ανθρώπινης ζωής στην Γη.



Ο υπολογισμός του δευτερολέπτου βάση της ηλιακής μέρας, ωστόσο, αποτέλεσε σκόπελο για τις σύγχρονες, αυξημένες ανάγκες προσδιορισμού του χρόνου. Πρώτα από όλα, η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της (που ορίζει την διάρκεια της ημέρας) δεν είναι σταθερή. Συγκεκριμένα, με την πάροδο των ετών επιβραδύνεται. Επομένως, το δευτερόλεπτο, υπολογιζόμενο ως υποδιαίρεσή της, θα έπρεπε να έχει συνεχώς διαφορετική διάρκεια. Να επισημανθεί πως, σε τόσο μικρές υποδιαιρέσεις οι φαινομενικά ανεπαίσθητες διαφοροποιήσεις δημιουργούν τρομερές ανακρίβειες.

Σχετικά ασταθής χρονικά είναι και η περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο, που ορίζει την διάρκεια του έτους. Έτσι, το 1960, στην ενδέκατη Γενική Διάσκεψη Μέτρων και Σταθμών (General Conference on Weights and Measures) αποφασίστηκε ότι ο υπολογισμός των δευτερολέπτων θα πρέπει να βασίζεται σε ένα συγκεκριμένο έτος. Αυτό που επιλέχθηκε ως έτος αναφοράς ήταν το 1900. Με την διάρκειά του να υπολογίζεται 365,242198 ημέρες, το δευτερόλεπτο ορίστηκε επίσημα ως 1/ 31,556,925.9747 του έτους.



Σε αναζήτηση μιας πραγματικά σταθερής χρονικής αντιστοιχίας του δευτερολέπτου, το 1955, ερευνητές ξεκίνησαν να αναπτύσσουν ατομικά ρολόγια, εγκαθιδρύοντας μια νέα βάση μέτρησης του χρόνου. Απέκοψαν τον χρόνο από τις πλανητικές κινήσεις και έστρεψαν το βλέμμα στην κίνηση των θεμελιωδών στοιχείων της ύλης, των ατόμων. Βασικό πλεονέκτημα είναι πως οι συχνότητες ταλάντωσης των ατόμων μένουν σταθερές αιωνίως, βοηθώντας στην ακρίβεια που απαιτούν συστήματα όπως οι δορυφόροι και τα GPS. Από τα 118 στοιχεία του περιοδικού πίνακα αυτό που επιλέγεται συνήθως για το ατομικό ρολόι είναι το ισότοπο 133 του Καισίου. Σήμερα, η διάρκεια του δευτερολέπτου ορίζεται βάση του χρόνου που χρειάζεται το άτομο Καισίου για να ταλαντώθει 9.192.631.770 φορές.

Αυτός ο αριθμός φαίνεται εξωφρενικά μεγάλος και τυχαίος. Η επιλογή του βασίστηκε στην ανάγκη να οριστεί μεν το δευτερόλεπτο με έναν απόλυτα σταθερό τρόπο, να ταυτίζεται δε με το χρονικό διάστημα που παραδοσιακά αφορούσε. Επομένως, αυτό το "νέο δευτερόλεπτο" άλλαξε μόνο τον τρόπο που υπολογίζεται η διάρκειά του, όχι την διάρκεια αυτή καθαυτή. Τα τρέχοντα ατομικά ρολόγια είναι τόσο ακριβή που δεν θα χάσουν ούτε ένα δευτερόλεπτο για περισσότερα από 300 εκατομμύρια χρόνια, διατηρώντας τις ρίζες τους στις αρχαίες αστρονομικές παρατηρήσεις.

Διάβασε επίσης στο Diaxroniko.eu