Definitie van UTC

The  BIPM Het BIPM (Bureau International des Poids et Mesures, te Parijs) is verantwoordelijk voor de berekening van de Internationale Atoomtijd (TAI). De TAI komt overeen met een gewogen gemiddelde van ongeveer 500 atoomklokken die in een veertigtal laboratoria over de wereld verspreid zijn. Één van deze laboratoria is gevestigd op de Koninklijke Sterrenwacht van België.

Vermits een seconde bekomen met een atoomklok, korter is dan een seconde bepaald als de fractie van een zonnedag, zal de TAI afwijken van de tijdsschaal gebaseerd op de aardrotatie, ook wel de Universele Tijd genoemd. Voor praktische doeleinden is het echter noodzakelijk om ons tijdssysteem zo dicht mogelijk te laten aansluiten bij de zonnetijd. Hiervoor werd in 1971 de Universele Gecoördineerde Tijd (UTC) geïntroduceerd. Deze UTC wordt bepaald door, indien nodig, een geheel aantal seconden toe te voegen aan de TAI, opdat het verschil tussen deze tijd en de omwentelingstijd van de aarde kleiner zou blijven dan 0,9 seconden. De lokale tijd wordt dan verkregen door aan de UTC de correctie van de tijdzone toe te voegen, en een eventuele correctie voor de zomertijd.

Elk tijdslaboratorium onderhoudt een actuele waarde van de UTC door één klok (of een geheel van atoomklokken) aan deze UTC gelijk te stellen en zijn frequentie op dat van de UTC aan te passen. Deze waarde wordt UTC(k) genoemd, waar k het acroniem is voor het betreffende laboratorium. Op de Koninklijke Sterrenwacht van België wordt deze actuele waarde voor UTC bijgevolg UTC(ORB) genoemd.

vergelijking van klokken

De klokken die aan de TAI deelnemen, moeten onderling vergelijkbaar zijn. In éénzelfde laboratorium worden de klokken regelmatig vergeleken met de UTC(k) door middel van een teller die het interval meet tussen de pulsen van de klok (één impuls per seconde) en de pulsen van de UTC(k). Voor klokken die zich in verschillende laboratoria bevinden, gebruikt men twee andere technieken: de meting van het traject van een golf dat via een geostationaire satelliet van het een naar het ander laboratorium verstuurd wordt ("Two-way" genoemd), en een meting met gemeenschappelijke waarneming van GPS satellieten ("Common View" genoemd). Op de Koninklijke Sterrenwacht van België wordt enkel laatstgenoemde methode gebruikt, die als volgt kan worden samengevat :

1. In een eerste stap, neemt elk laboratorium alle zichtbare GPS satellieten waar op welbepaalde, door het BIPM vastgelegde, tijdstippen. Uit deze waarnemingen leidt men de synchronisatiefout tussen UTC(k) en de GPS tijd. Maandelijks stuurt elk tijdslaboratorium deze gegevens (van de voorbije maand) met de tijdsverschillen tussen de eigen UTC(k) en de GPS tijd, evenals de tijdsverschillen tussen de andere lokale atoomklokken en de UTC(k), door naar het BIPM.
2. In een tweede stap combineert het BIPM de gegevens van de tijdlaboratoria onderling twee aan twee, en voor elk observatietijdstip van de GPS satellieten, worden de gemeenschappelijke GPS tijdstippen geëlimineerd. Vervolgens worden hieruit dan de synchronisatiefouten tussen de UTC(k)'s afgeleid, waaruit de synchronisatiefouten tussen alle klokken in de verschillende laboratoria, eenvoudig bekomen worden.

Calculation of EAL and TAI

Vervolgens verwerkt het BIPM de lokale klokgegevens die via de “two-way”-methode of via de “common view”-methode werden waargenomen tot een "Vrije Atoomschaal" (of in het Frans: Echelle Atomique Libre, EAL). Het algoritme dat hiervoor word gebruikt, geeft aan elke klok een gewicht dat afhangt van de stabiliteit van de klok op lange termijn. Dit gewogen gemiddelde wordt dan met een groep van primaire standaardfrequenties (zeer nauwkeurige klokken die rechtstreeks de definitie van de seconde realiseren.) gecombineerd om op die manier de TAI seconde zo dicht mogelijk te verkrijgen bij de officiële definitie van de seconde.

De TAI wordt daarom a posteriori bepaald: de klokken moeten eerst werken om gegevens te verzamelen die naar het BIPM zullen worden verzonden. Na deze a posteriori berekeningen informeert het BIPM de tijdslaboratoria over het verschil en de evolutie tussen de UTC en UTC(k) van de voorbije maand. Bijgevolg kent ieder tijdlaboratorium de voorspelde waarde van UTC en eveneens het verschil tussen zijn UTC(k) en UTC. Dankzij deze informatie kunnen de laboratoria indien nodig hun frequentie aanpassen indien de UTC(k) te veel zou afwijken van de UTC.