Има ли точно време в България?

Кутията с червените цифри вдясно е т. нар. атомен часовник. Нищо особено на външен вид. На двата дисплея е показано българското време (вляво) и времето по Гринуич. Снимка: авторката

Кой прави българското точно време?

Откъде идва точността на сигнала, който чуваме по радиото?

Отговорът не е еднозначен.

От 1999 година лабораторията на Института по метрология има атомен (цезиев) часовник, който се нарича първичен. Това означава, че точно възпроизвежда единицата за време, по изискванията на Международното бюро за мерки и теглилки. В много други лаборатории по целия свят има такива първични атомни часовници. Те са синхронизирани помежду си и формират световната скала за време. От 2000-та година българската лаборатория на Института по метрология също също е включена в това. Така се получава, че освен българското време, лабораторията „прави“ и световното време.

Българската единица за време, формирана от атомния часовник в Института по метрология, в момента се предава само чрез сигналите на Българското национално радио (БНР). Последните секунди преди всеки кръгъл час, БНР излъчва 6 модулирани сигнала с честота 1 kHz. В нулевата секунда продължителността на сигнала е най-дълга. Това е началото на следващия час. Точността на сигнала е плюс/минус 100 милисекунди (хилядни от секундата) за разпространение на територията на цялата страна, но от института я поддържат в рамките на 50 милисекунди, за да се презастраховат.

Как българското точно време изоставаше от световното

В недалечното минало България е била глуха провинция на полето на световното време. Тя е изоставала от него в буквалния смисъл на думата. Точното време до края на 70-те години се е определяло от един стар механичен швейцарски часовник, разположен в обсерваторията в парка (Борисовата градина). Той е бил свързан с Националното радио с кабел и е подавал сигналите на точен час, каквито се чуват и сега по БНР. Но часовникът бил купен през 20-те години на миналия век и към 70-те вече изоставал с 1 сек. на месец. Астрономите в обсерваторията имали грижата да го курдисват, така че да е в крак със световното време. Но няколко пъти точното време въобще се губело – изкопчии в парка късали кабела и сигналът до радиото изчезвал.

Цветанка Александрова проверява уредите в лабораторията. Снимка: авторката

Социалистическа България най-сетне развързала кесията и купила т. нар. атомен часовник, който отначало бил разположен в мазето на Института по метрология. В края на 80-те обаче часовникът остарял и започнал да дава дефекти. Изглежда страната е трябвало да се отвори към света, за да си свери часовника със световното време и да си купи необходимия нов атомен генератор.

„Тази година получихме още 2 цезиеви генератора, които също възнамеряваме да ги включим, за да направим една групова скала. По този начин нашият принос във формирането на световното време ще се увеличи“, казва Цветанка Александрова, началник отдел „Научно техническо осигуряване и качество, и лаборатория за измерване на време и честота“ в Института по метрология.

На дисплея на т. нар. атомен часовник тече времето по Гринуич. Снимка: авторката
На екрана тече българското време. Снимка: авторката

Атомното време е свързано и се коригира спрямо астрономическото време. Целта е, когато часовникът показва 13 часа например, слънцето на всяко място по света да се намира на определено място на небосклона. Това е връзката между атомната скала и астрономическата. Защо са нужни две скали, а не се използва една? „Скалата на астрономическо време е непостоянна – тя се променя. Зависи от положението на земята спрямо слънцето, от сезона, от движението на самата земя около собствената й ос, зависи как цялата система земя-слънце се движи спрямо останалите планети. В един момент от годината земята започва да се движи малко по-бързо. В друг момент – малко по-бавно, тоест, астрономическата скала е неравномерна. Ето защо, тя се уеднаквява спрямо атомната и по този начин имаме единно световно време“, обяснява Александрова.

За да се поддържа това международно единно време – UTC, се правят непрекъснати дистанционни сравнения. Използват се различни методи. Един от тях е чрез т. нар. джипиеси. Това са навигационни спътници от системата GPS (Global positioning system), които са собственост на САЩ. Подобна система е руската ГЛОНАС. В момента се подготвя за пускане трета навигационна система, която ще е на Европейския съюз – Галилео.
Чрез тези спътници всеки ден се правят по 48 международни сравнения на времето. Атомният часовник в Института по метрология сравнява времето си с GPS и ГЛОНАС едновременно. Тези сравнения се събират в компютъра и се изпращат за участие във формирането на световното време.

Лабораторията за честота и време към Института по метрология не представлява нищо особено – помещения с няколко шкафа с уреди. Снимка: авторката

Часовниците, които показват телевизиите у нас, примерно, не са свързани с лабораторията за време в Института по метрология. Те са часовници с достатъчно висок клас на точност, но нямат връзка с еталона за време.
По света има ръчни, стенни и др. часовници, които могат да приемат сигнали от джипиесите и да показват абсолютно точното време. В Германия например, има наземна станция за разпръскване на точното време. Тя се нарича DCF. В Средна Европа почти всички държави хващат тази радиостанция и вече са произведени ръчни, настолни часовници, часовници за гарите и другаде, които да приемат този сигнал и автоматично да се настройват. „За съжаление, в България Стара планина малко пречи на дългите вълни, чрез които се излъчва DCF и има места, където се хваща, но като цяло, сигналът не е стабилен“, казва Цветанка Александрова.

Според нея и в България може да се помисли за такава станция, но трябва да се намери кой да инвестира в нея, защото е много скъпо и като поддръжка, и като изпълнение. „Лошото при времето е, че то не се плаща и инвестицията не се връща директно. Стига да имаш приемник, може да го ползваш. Инвестира се по-скоро в устройствата, които приемат сигналите – часовник, приемник, джипиес-приемник. Какво са направили германците – те имат DCF – предавател, но правят и часовници с DCF-приемане. Когато си купиш часовника, парите се връщат обратно в системата“.

Институтът по метрология ще пусне сървър, който да показва точното време с още по-голяма точност от БНР, казва Цветанка Александрова. Това ще бъде единственият сървър за точно време, признат за България от Международното бюро по мерки и теглилки. Чрез него ще се предава скалата на института, която се използва за формирането и на световното време.
Желаещите да използват сървъра ще могат да си сверяват часовниците по Интернет. Засега се планира да има две нива на достъп до сървъра – безплатно и платено. При безплатния вариант точността ще бъде пак достатъчно удовлетворяваща и по-добра, отколкото по радиото. Възможното отклонение ще бъде в рамките на десетина милисекунди (хилядни от секундата). При платения достъп вече ще има гаранция, че приеманият сигнал ще е с определена още по-висока точност.

Цветанка Александрова, началник отдел в лабораторията по честота и време към Института по метрология. Снимка: авторката

За какво още служи атомният часовник в България?

Единиците за време и честота, генерирани от атомния часовник, се използват и за калибриране на различни видове генератори, синтезатори, източници на честоти, източници на време (като импулсните генератори), осцилоскопи и др. Как се извършва калибрирането на генератори за честота? Генераторите, които ще бъдат калибрирани, се сравняват с еталоните на института. Въз основа на това, експертите от института казват: „Вашият генератор е 5 мегахерца плюс/минус еди колко си“. Тоест, определя се точно каква е несигурността, с която мерят различни уреди. По този начин от едно ниво към друго се предават единиците за време и честота до различни работни средства за измерване.

Как работи атомният часовник?

За работата на атомния часовник се използва преходът между две свръхфини нива на атома на цезий 133. Установено е, че в спокойно състояние на атома на цезий 133, прескачането на неговите електрони от едно ниво към друго, се случва с много стабилна във времето честота. Тази честота се използва за формиране на секундата. „Сърцето“ на атомния часовник е капсулирана тръба. В нея има лампа, която излъчва цезиеви атоми. За съжаление, животът на цезиевата тръба не е дълъг. Най-новите тръби издържат по 12 години. „Ако животът на тази тръба можеше да се удължи, часовникът би могъл да се отклони в плюс или минус от 1 секунда за 300 000 години“, казва Цветанка Александрова.

Здраве, Наука & Tex
Коментарите под статиите са спрени от 2014 г., заради противоречиви решения на Европейския съд, който в един случай присъди отговорност за тях на стопаните на сайта, после излезе с противоположно становище. В e-vestnik.bg нямаме капацитет да следим и коментари на читатели. Обект сме на съдебни претенции заради статии, имали сме по няколко дела с искове за по 50-100 хил. лева. Заради което приемаме дарения за сайта (виж тук повече), чиито единствени приходи са от рекламни банери.