Näin kytket kellosi atomikellon tarkkaan aikaan

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.

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.