Il tempo per l'uomo

Ormai è noto, senza orologio non possiamo vivere: la nostra vita è infatti scandita proprio dal frenetico scorrere delle lancette. Anche in passato gli orologi venivano utilizzati e quando la Gran Bretagna era al massimo del suo splendore coloniale utilizzava un piccolo osservatorio astronomico per regolare l'orologio delle navi prima che partissero per un lungo viaggio: quell'osservatorio era situato a Greenwich.

Col passare degli anni questo nome è diventato simbolo dell'ora mondiale, in quanto venne stabilito che venisse usata la sua ora per regolare gli orologi in tutto il mondo (bastava sommare il fuso orario per ottenere l'ora locale, rispetto a Greenwich) e venne chiamato il Greenwich Mean Time (GMT) in quanto si basava sul tempo solare medio. Con l'avanzare della tecnologia si ottennero metodi più precisi per stabilire l'ora: l'orologio atomico. Questo strumento si basa su un fatto fisico, l'eccitazione degli atomi; durante la 13-esima Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure nel 1967, venne stabilito che:

``Il secondo è la durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione emessa dall'atomo di Cesio 133 nella transizione tra i due livelli iperfini (F=4, M=0) e (F=3, M=0) dello stato fondamentale $^2$S(1/2).''

(per una spiegazione dettagliata della definizione ci si veda
http://www.science.unitn.it/~labdid/sisint/si4_fondamentali/
si_fondam.html)

Era nato il primo orologio al cesio. Attualmente il più preciso orologio atomico al mondo è il NIST F-1 che si trova nei Phisycs Laboratories del complesso di Boulder, in Colorado, sotto il controllo del NIST (National Insitute of Standards and Technology) statunitense. Il fatto che sia il più preciso, non significa che sia anche l'unico al mondo, anzi, troviamo molti orologi atomici sparsi soprattutto nelle università e negli enti nazionali, come il nostro IEN Galileo Ferraris.

Attraverso l'utilizzo di oltre 60 orologi atomici sparsi in tutta la Terra, il 1 Gennaio 1972 è entrato in vigore il nuovo standard per il segnale orario: lo UTC, Universal Time Coordinated. Universal significa che può essere utilizzato ovunque, in quanto è indipendente dai fusi orari, mentre Coordinated significa proprio che diverse istituzioni collaborano attraverso le loro stime del tempo corrente alla costruzione di UTC.

L'interazione di questi 60 orologi atomici rende UTC estremamente preciso, un'accuratezza di circa 10 miliardesimi di secondo al giorno, molto di più di quanto era GMT. Questo poteva essere già un valido motivo per sostituire GMT a favore di UTC, ma un'altro fatto ha contribuito a questo cambiamento: GMT era basato su eventi astronomici, spesso poco precisi; il tempo medio solare è stato infatti provato variare notevolmente. GMT non era più una misura affidabile per applicazioni che ormai diventavano molto comuni, come la gestione dei satelliti in orbita attorno alla Terra, per i quali un minimo errore può significare uscire dall'orbita terrestre e disperdersi nello spazio.

Un altro problema doveva essere affrontato: basiamo il concetto di giorno sulla rotazione della Terra attorno al proprio asse (e quello di anno sulla rotazione della Terra attorno al Sole), ma questo moto rotatorio tende a rallentare. Effetti come maree o campi gravitazionali intensi tendono a far rallentare la rotazione terrestre. Dal momento che UTC è indipendente dalla velocità di rotazione della Terra, risulta a volte necessario inserire (o togliere) quelli che sono chiamati leap second, dei secondi ``extra'' per risincronizzare UTC con la rotazione terreste. Dal 1972 ad oggi ne sono stati aggiunti 22, circa uno ogni 18 mesi.