La Nuova Sardegna

di MASSIMO CARPINELLI

Forse nessuno lo ha notato, ma martedi 30 giugno scorso è stato più lungo del solito. Esattamente di un secondo. Un secondo è stato aggiunto per sincronizzare il sistema di coordinate temporale universali (UTC), il tempo che usiamo ogni giorno, con il tempo astronomico (o tempo solare medio). Il tempo UTC è il sistema di coordinate temporali, in altre parole il "tempo ufficiale" usato da tutti gli strumenti e gli utenti che hanno bisogno di avere un riferimento temporale universale (GPS, computer, strumenti per la navigazione, transazioni internazionali di borsa, satelliti, etc).

. Strumenti sofisticati.

Questo tempo è fatto a partire da un insieme di orologi atomici al cesio, gli strumenti più accurati oggi esistenti per misurare il tempo; l'orologio al cesio è accurato al livello di un secondo ogni 1.400.000 anni. Le misure di questi strumenti, mantenuti in funzione in laboratori sparsi in tutto il mondo che si comunicano continuamente i risultati, vengono combinate e gli strumenti più affidabili contano di più nella media finale (un criterio che dovrebbe essere usato anche nella vita di tutti i giorni, pesando le persone secondo il loro grado di affidabilità, ma questa è un'altra storia).

La misura del tempo.

Il tempo medio astronomico invece è basato sulla rotazione terrestre, che è irregolare, accelera o rallenta, ma in media nel corso del tempo rallenta e quindi, per tenere i due tempi sincroni bisogna aggiungere periodicamente un intervallo di tempo (un secondo in questo caso) al tempo astronomico. Nessuno si preoccupi di dover pranzare nel pieno della notte o dover aspettare qualche giorno per rivedere il sorgere del sole, dovremmo vivere diverse centinaia di anni per vedere il giorno allungare di poco più di uno sbattere di palpebra.
Dal 1972 è stato aggiunti in media un secondo intercalare (traduzione di “leap second”, come vengono chiamati questi secondi) ogni anno e mezzo. L'idea è la stessa degli anni bisestili, implementati per tenere in accordo il tempo con la posizione della terra. Il motivo dell'anno bisestile è che la vera durata di un anno è 365,2422 giorni e non 365 e quindi ogni 4 anni si aggiunge un giorno. Come qualcuno che ha dimestichezza con i numeri avrà notato, un giorno ogni 4 anni è una correzione eccessiva e quindi non sempre gli anni bisestili vengono aggiunti (per esempio il 2000 è stato bisestile, il 1900 no). Un giorno dura 86400 secondi, usando il tempo che tutti noi usiamo ogni giorno (UTC), il tempo solare medio dura 86400,002 secondi, un paio di millisecondi (un millesimo di secondo) o il tempo che una macchina che viaggia a 70 Km/h impiega a fare circa 4 cm.

Sole, luna , mare e il tempo.

La terra rallenta per effetto dell'interazione con la luna e il sole. Altri fattori influenzano la durata del giorno: variazioni atmosferiche, la dinamica della parte più interna della terra (inner core), la quantità di ghiaccio immagazzinata, maree etc. La durata del giorno può essere misurata accuratamente usando una tecnica chiamata VLBI (Very Long Baseline Interferometry) che misura segnali radio da sorgenti astronomiche (qasar per esempio) in diversi punti dello terra, combinate in una rete mondiale di stazioni di misura.

Le frequenze degli atomi.

Per definire l'unità di tempo (il secondo per noi) abbiamo bisogno di un fenomeno periodico, cioè che si ripete in modo regolare (un pendolo che oscilla è un esempio). Una volta si credeva che il giorno solare medio fosse adatto, infatti il secondo veniva definito come la frazione 1/86400 del giorno solare medio, ma come abbiamo visto il giorno solare medio non è costante.

Le transizioni elettromagnetiche di atomi e molecole avvengono invece a frequenze costanti (in definite condizioni) e quindi possono essere scelte come standard con accuratezza molto migliore se si ha la tecnologia per poterle osservare e la conoscenza scientifica per poterle predire. Questo accade per la transizione di due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di Cesio 133, e così il secondo viene definito come 9192631770 periodi della radiazione corrispondente a questa transizione.

Comunicazione e conoscenza.

Da questo breve discorso impariamo alcune cose, non si deve mai dare nulla per scontato, anche un fenomeno che ci da assoluta certezza psicologica e sul quale sono sincronizzati molti processi biologici, come il sorgere del sole, non è così costante come si può immaginare. Il progresso della conoscenza è fatto di progressi tecnologici e conoscenze scientifiche, se non conoscessimo l'elettromagnetismo e la meccanica quantistica non sapremmo calcolare il periodo della transizione dell'atomo di cesio e senza la tecnologia non sapremmo osservare questa transizione. Per mantenere gli standard più elevati di conoscenza bisogna costruire reti di laboratori in continua comunicazione tra loro, che si controllano a vicenda e si scambiano informazioni.

Forse un secondo in più o in meno non cambia la vita, almeno se in quel secondo non capita di stare facendo qualcosa di veramente importante, ma è bello sapere che oggi siamo in grado di conoscere quello che ci capita intorno con questa precisione.