On 08/07/23 11:58, af44..._at_gmail.com wrote:
> Presumo che i vari orologi debbano sincronizzarsi tra loro per emettere un unico valore del tempo, ma non mi è chiara
> la procedura per questa sincronizzazione.
Domanda con risposta che puo` andare dal semplice al complicato :-)
Un po' di storia della sincronizzazione degli orologi, su tre casi
specifici e relative soluzioni, che, mutatis mutandis, sono usate anche
oggi con le tecnologie moderne.
Primo caso: problema delle longitudini. Per conoscere la longitudine di
una nave in mare, bisogna sapere l'ora indicata in un punto conosciuto,
ad esempio il porto. Confrontando l'ora locale ottenuta con un sestante
con l'ora segnata dall'orologio in porto si puo` calcolare la differenza
delle longitudini, e quindi "fare il punto".
Per risolvere questo problema sono stati escogitati svariati metodi, per
lo piu` astronomici, usando come "orologio" ad esempio i satelliti di
Giove o le posizioni della Luna. Se so che un satellite di Giove va in
occultazione a mezzanotte del porto, e vedo l'occultazione alle undici
di sera del mio orologio locale, so che sono 15 gradi di longitudine
piu` a ovest del porto. Metodo complicato, non sempre disponibile...
L'ideale era avere a bordo un orologio preciso e sincrono con l'orologio
del porto. Il problema venne risolto nella prima meta` del 1700 da
Harrison.
Quindi due soluzioni possibili: un orologio comune, visibile sia dal
porto che dalla nave, oppure un orologio preciso che la nave si porta
dietro.
Secondo caso: traforo ferroviario del Frejus. Per scavare il traforo del
Frejus, seconda meta` del 1800, bisognava conoscere le coordinate degli
ingressi del traforo, uno in territorio francese l'altro italiano. Le
carte dell'epoca riportavano longitudine e latitudine, ma le longitudini
erano riferite a due meridiani diversi, le carte non erano raccordate.
Per avere la differenza di longitudine serviva l'osservazione dello
stesso evento sui due lati della montagna. Problema risolto facendo
esplodere di notte una carica sulla cima della montagna. La differenza
delle misure delle due ore locali dava la differenza di longitudile.
Anche qui "evento" visto dai due punti contemporaneamente.
Terzo caso: sistema ferroviario americano (ma problema comune a tutte le
ferrovie che si estendevano in direzione est ovest). Fino alla prima
meta` del 1800 ogni citta` aveva la propria ora solare e fare gli orari
dei treni era un discreto casino. Non solo: un viaggiatore partiva da
una citta` con il suo orologio da taschino regolato sull'ora della
citta`, viaggiava per 200 km verso est e si ritrovava con l'orologio
circa 10 minuti indietro, rischiando di perdere la coincidenza, sempre
che il treno successivo fosse regolato sulla stazione in cui era
arrivato il viaggiatore e non sulla stazione principale della linea.
A parte questi inconvenienti, che venivano risolti con una tabella che
riportava tutte le differenze di orario rispetto a un riferimento fisso
(
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Comparative-time-table.jpg),
sono riportati anche degli incidenti dovuti a dissincronizzazione.
Con l'avvento del telegrafo e sistemi simili ci fu finalmente la
sincronizzazione lungo la linea ferroviaria, e fra linee ferroviarie
contigue. Con un sistema di trasmissione elettrica intorno a meta` 1800
si riusciva a sincronizzare gli orologi entro un decimo di secondo.
Poi ci sono voluti altri trent'anni per arrivare ai fusi orari, tranne
Detroit che ha dapprima accettato l'ora del suo fuso orario, poi per 5
anni, nel 1900, e` tornato alla sua ora locale.
E adesso la risposta alla domanda iniziale. Per la disseminazione del
tempo si usano essenzialmente i metodi storici, rinnovati con la
tecnologia attuale.
La sincronizzazione di orologi via radio e` iniziata dalle parti degli
anni 30, usando diverse frequenze, sia in VLF/LF sia in onde corte.
Hai ragione ad essere perplesso della sincronizzazione fatta via
riflessione ionosferica, quindi segnali in onde corte: la ionosfera sale
e scende e la sincronizzazione non potrebbe essere molto precisa. Le
cose vanno meglio se si usano i segnali in banda LF, dalle parti di 70
KHz. Qui si ha propagazione per onda di terra fino a distanze
dell'ordine di 1000km-2000km, e la stabilita` del ritardo e` abbastanza
buona, il segnale varia la fase al sorgere e tramontare del sole.
Pero` per gli orologi atomici servono precisioni molto maggiori e nella
loro sincronizzazione entrano svariati effetti relativistici di cui
bisogna tenere conto.
Agli inizi (anni 70) per brevi distanze si usavano cavi dedicati, mentre
per distanze maggiori, dove si doveva vedere lo stesso evento da due
punti distanti, si usavano i segnali televisivi, andando a identificare
nelle sedi dei due orologi quando arrivava un determinato punto del
frame televisivo. In qualche caso si e` anche usato il trasporto di un
orologio atomico portatile fra due orologi da sincronizzare.
Successivamente si sono usati prevalentemente i satelliti artificiali.
Inizialmente si usavano satelliti geostazionari, inviando un segnale al
satellite che lo ritrasmetteva all'altro sito, e poi viceversa. Piu`
recentemente si usano i satelliti di radionavigazione con cui si
riescono a sincronizzare gli orologi entro nanosecondi. Altra
possibilita` e` di usare fibre ottiche.
Le trasmissioni radio in onde lunghe sono rimaste solo per usi
commerciali (almeno credo). In Europa c'e` un trasmettitore vicino a
Francoforte (DCF77) che trasmette i segnali di frequenza e tempo a
77.5kHz, ricevibili in gran parte dell'Europa e usati ad esempio per
molti orologi, anche da polso. Trasmissioni in onde corte ce ne sono
ancora svariate, non mi e` chiaro a che cosa servono.
Se interessano altri dettagli, posso sembre chiedere ad amici orologiai!
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Received on Tue Aug 08 2023 - 06:13:42 CEST
