Gli standard di definizione del tempo: UTC, GPS, LORAN e TAI

Molta della tecnologia attuale per funzionare correttamente richiede una definizione del tempo molto precisa. Tipicamente tale tempo viene mantenuto da appositi orologi atomici e distribuito via satellite. Esistono numerosi standard di definizione del tempo, ma i principali sono quattro: UTC, GPS, LORAN e TAI.

Tempo UTC - Tempo coordinato universale

Il tempo coordinato universale è il fusi orario "0" da cui sono poi calcolati tutti gli altri fusi orari del mondo. È simile al tempo medio di Greenwich (GMT), ma a differenza di questo non si basa esclusivamente sul tempo di rotazione della terra, bensì su misurazioni effettuate da orologi atomici (più precisi e soprattutto molto più stabili nel tempo),
Semplificando, il tempo UTC divide il tempo in giorni, ore, minuti e secondi, ma, mentre un giorno è costituito sempre da 24 ore e un'ora sempre da 60 minuti, un minuto, pur essendo quasi sempre costituito da 60 secondi, a volte può avere una durata di 59 o di 61 secondi. Lo scorso 30 giungo 2015 è stato considerato un minuto con durata 61 secondi: tale variazione dipende dal tempo di rotazione della terra intorno al sole, che, a causa delle oscillazione nella sua velocità, non è costante. Mediante questa variazione della durata del minuto, si fa quindi in modo di mantenere il ritardo tra il tempo UTC e il "tempo terrestre" entro 0,9 secondi: quando necessario (tipicamente il 30 giugno o il 31 dicembre), su indicazione dell'International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS, che si occupa tra l'altro di misurare la rotazione terrestre), viene considerato un minuto con durata di 59 o di 61 secondi. Tipicamente viene tolto un secondo ogni 36 mesi, anche se ovviamente questa non è una regola certa e scientifica. Questo secondo viene chiamato "leap second" e il suo calcolo parte dal 1972.
A volte il tempo UTC è anche chiamato "tempo Zulu", semplicemente per il fatto che tale tempo viene brevemente indicato come "tempo Z" nella navigazione aeronavale e che la lettera Z viene scandita come "Zulu" nell'alfabeto fonetico della NATO.

Tempo GPS

Il tempo GPS si basa su orologi atomici e non è in alcun modo corretto rispetto alle variazioni temporali della rotazione terrestre: le uniche correzioni apportate sugli orologi atomici presenti nei satelliti sono delle piccolissime correzioni per fare in modo che questi rimangano perfettamente sincronizzati con gli orologi atomici installati a terra (tipicamente per correggere derive dovute a effetti relativistici). Il tempo "0" da cui è iniziata la misurazione del tempo GPS è la mezzanotte del 6 gennaio 1980 (tempo UTC): in quell'anno, il tempo GPS coincideva esattamente con il tempo UTC; a seguito delle correzioni introdotte al tempo UTC, oggi quest'ultimo si discosta di 18 secondi rispetto al tempo GPS (sino al 31 dicembre 2-16 erano 17 fino al 30 giungo 2015 erano 16), che come scritto prima non è soggetto nessun tipo di correzione atronomica.

La data trasmessa dai GPS si basa sull'istante "0" appena citato: sostanzialmente il sistema trasmette il numero di settimane passate dal 6 gennaio 1980 e il numero di secondi trascorsi all'inizio della settimana corrente. Le settimane sono trasmesse con una codifica a 10 bit: ciò significa che il numero di settimane passate si azzerano ogni 1.024 settimane (circa 19,6 anni): l'ultimo e per ora unico azzeramento è avvenuto il 21 agosto 1999. In questo istante, quindi, il sistema GPS trasmette i seguenti valori:

Aggiungendo 1.024 alla settimana trasmessa e considerando che questi dati rappresentano la differenza tra la data e l'ora attuale e la mezzanotte del 6 gennaio 1980, si può facilmente calcolare la data attuale:

Tempo LORAN

Il LORAN è un sistema di radionavigazione terrestre sostanzialmente utilizzato per determinare la posizione delle navi e degli aerei sul globo terrestre; l'acronimo significa LOng Range Navigator.
Pur essendo finalizzato a gestire sistemi di posizionamento, anche questo sistema (come il GPS) è in grado di fonire in maniera molto precisa il "tempo LORAN", che è sempre un tempo basato su orologi atomici (in particolare a quelli installati sulla catena trasmittente di LORAN-C) il cui istante zero inizia il primo gennaio 1958. Anche il tempo LORAN (così come l'ora GPS) non è affetto da alcuna correzione temporale astronomica (come l'ora UTC), pertanto si discosta dall'ora UTC di diversi secondi (attualmente tale differenza è di 27 secondi - fino al 31 dicembr 2016 era di 26 e fino al 30 giugno 2015 era di 25), corrispondenti ai "leap second" introdotti dal 1972.

In questo istante, quindi, il sistema LORAN trasmette la seguente ora:

Tempo TAI - Tempo Atomico Internazionale

Il Tempo Atomico Internazionale si basa sull'ora media mantenuta da 200 orologi atomici dislocati in oltre 70 laboratori nazionali in varie parti del mondo, sempre senza introdurre alcuna correzione astronomica. Anche se il primo di questi orologi atomici iniziò ad essere operativo nel 1955, l'istante zero è stato fissato al primo gennaio 1958; diversamente dall'ora LORAN, però, si è ipotizzato che dal 1958 al 1972 (data di introduzione dei "leap second") ci sarebbero dovuti essere altri 10 "leap second" da introdurre: per questo motivo questa ora si discosta dall'ora UTC di 37 secondi (36 al 31 dicembre 2016 e 35 fino al 30 giungo 2015) anzichè dei 27 secondi da cui si scosta l'ora LORAN. In questo istante, quindi, l'ora TAI è la seguente:

L'ora attuale di ogni standard

La tabella sottostante mostra l'ora attuale degli standard citati:

Come vanno interpretati i dati della tabella

Tutti i valori mostrati sono calcolati partendo dalla data e dall'ora fornita dal server web. Questi valori sono forniti a scopo puramente illustrativo, perché le limitazioni tecniche insite nel Web fanno sì che le variazioni di traffico sulla Rete e sul server potrebbero causare scostamenti dai valori corretti. Il fuso orario dell'ora locale (local time) è invece ricavato dall'orologio del PC che si sta utilizzando.

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