Zeitskalen

Die Bildung einer Zeitskala und damit die quantitative Erfassung der fortschreitenden Zeit beruht auf zwei Grundvoraussetzungen. Man benötigt einerseits eine beobachtbare wiederkehrende Erscheinung (Oszillator) und anderseits die Zählung dieser Oszillation. Als wiederkehrende Erscheinungen können entweder astronomische Beobachtungen (z.B. Erdrotation, Lauf der Erde um die Sonne) oder die Schwingungen von Uhren dienen.

Sehr lange konnten nur astronomische Beobachtungen eine ausreichende Genauigkeit für eine Bildung von Zeitskalen liefern. Erst der technische Fortschritt mit der Entwicklung von Frequenznormalen, die auf atomphysikalische Prozesse beruhen (Atomuhren), bildete die Voraussetzung für eine neue Qualität von Zeitskalen und konnte die Unregelmäßigkeit der Erdrotation manifestieren. Durch diese neue Qualität der Zeitmessung konnte einerseits 1967 die Definition der Einheit Sekunde revolutioniert werden und anderseits seit 1971 eine uniforme, stabile Zeitskala, die TAI (International Atomic Time), gebildet werden. Somit weicht die astronomisch berechnete UT1 (Universal Time) von der technisch realisierten Zeitskala TAI geringfügig ab.

Schließlich wurde eine neue Weltzeitskala gebildet, die die Stabilität einer Atomzeit gewährleistet und trotzdem unsere Zeitordnung an die natürlichen Gegebenheiten anpasst, die UTC (Coordinated Universal Time). Dabei werden in unregelmäßigen Abständen entsprechend der Differenz von UT1 und TAI Schaltsekunden eingefügt, sodass die Differenz dieser beiden maximal 0,9 s beträgt. Derzeit besteht ein Unterschied zwischen UTC und TAI von 37 s. Allerdings wird aus verschiedenen Gründen überlegt, die gültige Weltzeit zu reformieren und die Schaltsekunden abzuschaffen.

Die UTC ist eine rein rechnerisch gebildete Zeitskala und wird monatlich vom BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) in Sevres bei Paris aufgrund der Zeitvergleichsmessungen von ca. 80 beteiligten Instituten mit weltweit rund 500 Atomuhren gebildet. Das BEV nimmt mit seinen Atomuhren an diesen Vergleichen teil und stellt die in Österreich gültige UTC(BEV) dar. Einmal im Monat werden dann vom BIPM die Abweichungen der jeweils einzelnen Institutszeiten UTC(k), wobei k die Abkürzung des jeweiligen Instituts bedeutet, zur UTC mitgeteilt. Die Abweichungen der Zeitskala UTC(BEV) zur Weltzeit UTC werden durch Korrekturen immer kleiner als 100 ns gehalten.

Die UTC ist die Grundlage jeder bürgerlichen Zeit, welche von der Zeitzoneneinteilung abhängt. Eine Zeitzone ist ein Gebiet gleicher bürgerlicher Zeit, das an einem geographischen Längenkreis ausgerichtet ist. Für den vollen Erdumfang und einer Tageseinteilung von 24 h ergeben sich somit theoretisch alle 15° ein Zonenwechsel um jeweils eine Stunde. Die Zeit am Mittenlängengrad einer Zeitzone sollte mit dem örtlichen Sonnenstand übereinstimmen. Bezogen auf den Nullmeridian (Greenwich) ergeben sich in östlicher Richtung positive und in westlicher Richtung negative Stundendifferenzen. In der praktizierten Zoneneinteilung wird diese Längengradeinteilung nicht streng eingehalten, auch kommen vereinzelt halbstündige Differenzen vor. Ebenso gelten mittlerweile in vielen Staaten saisonale Abweichungen (Sommerzeit – daylight saving time).

In Österreich gilt als Normalzeit die Mitteleuropäische Zeit (MEZ) bzw. die Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ). Die Stundenzählung der MEZ ist gegenüber der UTC um eine Stunde, die der MESZ um zwei Stunden vorverlegt. Dies ist durch das Zeitzählungsgesetz geregelt. Der Zeitpunkt der Umstellung der Sommerzeit ist durch eine Richtlinie der Europäischen Union geregelt und erfolgt derzeit am letzten März- bzw. Oktoberwochenende in der Nacht von Samstag auf Sonntag.

Weiterführende Literatur:

• The Measurement of Time, Claude Audoin, Bernard Guinot, Cambridge University Press, 2001