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TEMPO E FREQUENZA
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Roberto Costa
Generazione del campione nazionale di tempo degli ultimi cinquant’anni
THE ITALIAN STANDARD TIME SCALE The national standard time UTC(IT) is created and maintained at the Time and Frequency laboratory of the INRIM (LabTF). Below we’ll analyze the trend of UTC(IT) compared to the Universal Time Coordinated (UTC), during the last fifty years. More specifically, the progress achieved in all these years, the different atomic clocks and the different generation methods used to improve the national standard time, will be observed. RIASSUNTO Il campione nazionale di tempo UTC(IT) è realizzato e mantenuto presso il laboratorio di Tempo e Frequenza dell’INRIM (LabTF). Di seguito si analizzerà l’andamento di UTC(IT) rispetto il Tempo Universale Coordinato (UTC), nel corso di circa cinquant’anni. Più nello specifico verranno osservati i progressi ottenuti in tutti questi anni, i diversi orologi campione e le diverse modalità di generazione, utilizzate per migliorare il campione nazionale.
INTRODUZIONE
In base alla legge dell’11 agosto 1991, n. 273 “Istituzione del sistema nazionale di taratura”, l’INRIM è Istituto Metrologico Nazionale primario (NMI – National Metrological Institutes), e realizza e mantiene per l’Italia il campione nazionale di tempo UTC(IT) che riproduce l’unità di riferimento internazionale UTC (secondo SI). Il LabTF si occupa di generare e mantenere questo riferimento nazionale di “secondo campione”. Di seguito si intende analizzare l’andamento della scala di tempo italiana UTC(IT) generata presso il LabTF, rispetto alla scala di tempo internazionale UTC (Universal Time Coordinated), nel corso di circa cinquant’anni. Più nello specifico si analizzerà a grandi linee l’andamento della scala nel corso del tempo, i diversi orologi campione e le di verse modalità di ge nerazione. Verranno osservati i progressi ottenuti in tutti questi anni, oltre a ragionare su possibili sviluppi delle tecniche di generazione, per migliorare il campione nazionale.
SECONDO INTERCALARE E ORA LEGALE
del secondo SI è basata su una delle proprietà intrinseche degli atomi considerate costanti e immutabili. Il secondo diventò quindi: “la durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di cesio 133”. Intorno al 1970, dopo la definizione della scala atomica di riferimento internazionale (TAI posta in accordo con la scala UT1 a partire dal 1958), la scala UTC venne adottata come riferimento anche per gli usi civili oltre che per quelli scientifici e fu definita come la scala di tempo con unità pari al secondo atomico, ma mantenuta in stretto accordo con UT1, mediante periodici aggiustamenti discreti che consistono nell'aggiungere o eliminare un secondo. Il secondo di correzione, detto secondo intercalare, viene inserito solo quando necessario e solo in date precise [2]. La tabella 1 riporta le correzioni alla scala di tempo UTC. Nel novembre 2018, esperti di tutto il mondo, si sono riuniti nella 26° Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM) a Versailles, per valutare la ridefinizione delle unità di misura. Il CGPM è l’organo politico-decisionale dell’Ufficio Internazionale del Pesi e delle Misure, con il compito di coordinare le attività e assicurare l’uniformità del sistema di misura a livello globale. Delle sette unità fondamentali: secondo, metro, candela, kilogrammo, kelvin, ampere e mole, sono state ridefinite le ultime quattro sulla base di costanti universali della fisica. Le altre sono rimaste sostanzialmente invariate, ma espresse in modo uniforme, esplicitando meglio la costante utilizzata. Dal maggio 2019, l’unità SI del secondo, simbolo s,
Nel 1875 l’unità di misura del tempo venne definita come la frazione di 1/86 400 dell’intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi del “Sole medio” a un qualsiasi meridiano (UT). Quando apparve l’evidenza del fenomeno di migrazione dei poli, la scala di tempo universale, basata solo sull’osservazione del passaggio del sole medio, venne denominata UT0, mentre venne definita una nuova scala l’UT1, che teneva conto della polodia (cioè il movimento dei poli sulla crosta terreste) e della conseguente variazione dei meridiani di riferimento. Essa indicava la posizione angolare della terra e la sua conoscenza riveste ancora oggi un ruolo importante, soprattutto per le osservazioni astronomiche. Intorno agli anni ‘40 venne osservata una variazione della velocità di rotazione della Terra, con conseguente variazione della durata del giorno. Venne allora definita la scala UT2 che ebbe poca fortuna perché, con l’avvento degli orologi atomici, venne abbandonata a favore Istituto Nazionale di Ricerca della scala di tempo atomica interna- Metrologica (INRIM) – Torino zionale (TAI). Dal 1967 la definizione r.costa@inrim.it T_M
N.
1/19 ƒ 21
