הסיפור של שמירת זמן הוא הסיפור של ציוויליזציה אנושית עצמה. משעונים שמש הראשונים בגיפט עתיקה לשעונים אטומיים המגדירים את Coordinated Lunar Time, כל התקדמות בשמירת זמן חידשה יכולות חדשות — ניווט, תקשורת, מדע, וכעת חקר חלל.
שמירת זמן עתיקה
המדידות הזמן המוקדמות ביותר הסתמכו על תצפיות אסטרונומיות. מצרים עתיקה השתמשו בעברים בתור שעונים שמש בערך 3500 BCE, עקיבת הצל של השמש כדי לחלק אור יום לשעות. שעונים מימיים (clepsydras) סיפקו שמירת זמן אחרי אפלה וביום עננים, עם רשומות תאריך ל-1500 BCE במצרים וסין.
הירח היה הלוח השנה הראשון של אנושות. המילה "חודש" נובע מ-"ירח," ולוחות שנה ירחיים שימשו על ידי בבלי, סיני, עברים, וציוויליזציות אסלמיות. החודש הסינודי של 29.53 ימים סיפק מחזור טבעי לעקיבת עונות נטע, משמעויות דתיות, ודפוסי גאות.
שעונים מכניים ובעיית קו האורך
ההמצאה של שעונים מכניים במאה ה-13 בחברה האירופית שינתה את החברה. פעמונים בכנסיה, מוסדרים על ידי מנגנוני escapement, תקנים יומיומיים בתוך קהילות. אך שעונים מוקדמים אלה היו מדויקים רק לבערך 15 דקות ליום.
אתגר שמירת הזמן הגדול של המאה ה-18 היה בעיית קו האורך. בים, ניווט יכול לקבוע קו רוחב מהכוכבים, אך קו האורך דרש לדעת את הזמן המדויק במקום ייחוס. בשנת 1761, מרינה כרונומטר H4 של John Harrison השיג דיוק של בערך 5 שניות ליום — מספיק כדי לקבוע קו האורך בתוך קילומטר ימי. פריצה זו אפשרה ניווט ימי בטוח וסחר עולמי.
זמן סטנדרטי ואזורי זמן
לפני טלגרף וברזל, כל עיר שמרה את זמן הסולאר המקומי שלה. צהריים בבוסטון היה מספר דקות שונה מצהריים בניו יורק. כאשר ברזלים קשרו ערים במאה ה-19, כאוס זה הפך מסוכן — רכבות באותה מסלול יכולות להיות בהפעלה בשעונים שונים.
ב-1884, ה-International Meridian Conference בוושינגטון, די סי הקים את ה-Greenwich Meridian כ-prime meridian וחילקו את העולם לאזורי זמן 24. זה היה תקן הזמן הגלובלי הראשון, והוא הניח את היסוד להתאמת בינלאומית של שמירת זמן.
שעונים אטומיים ו-UTC
ה-oscillator של גבישי quartz, פותח בשנות ה-1920, שיפור דיוק שמירת זמן לשברי שנייה ליום. אך המהפכה הממשית באה בשנת 1955 עם השעון האטומי cesium הפרקטי הראשון בבית הדברה הפיזיקלי הלאומי באנגליה.
שעונים אטומיים מודדים זמן על ידי ספירת תנודות של אטומים — cesium-133 atoms vibrate בדיוק 9,192,631,770 times per second, תדר כל כך יציב ששעונים אטומיים מודרניים לא יקבלו או יפסידו שנייה ב-300 מיליון שנים.
בשנת 1972, Coordinated Universal Time (UTC) הוקם כתקן הזמן האזרחי העולמי. UTC מתחזקת על ידי ה-Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) בעזרת ממוצע משוקלל של מעל 400 שעונים אטומיים ב-80 מעבדות ברחבי העולם. שניות dileap מוסיפות מעת לעת כדי לשמור ב-UTC בהתאמה עם סיבוב Earth מעט לא סדיר.
GPS והעידן היחסותי
Global Positioning System, פעיל לחלוטין בשנת 1995, היה הטכנולוגיה הצבורית הראשונה לדרוש תיקונים זמן יחסותיים. לוויינים GPS מקיפים בערך 20,200 ק"מ גובה, שם כוח משיכה חלש יותר. הושעונים שלהם עובדים בערך 45 מיקרושניות ליום מהר יותר משעונים עקיפה (התפשטות זמן כבידתית), אך מהירות מסלול שלהם גורמת שעונים עובדים בערך 7 מיקרושניות ליום לאטי (התפשטות זמן יחסותית מיוחדת). ההשפעה נטו היא +38 מיקרושניות ליום.
ללא תיקון יחסות, עמדות GPS היו סחפות בערך 10 ק"מ ליום. ההצלחה של GPS הוכיחה כי שמירת זמן יחסותית אינה רק פיזיקה תאורטית — היא הנדסה חיוני.
Coordinated Lunar Time — הפרק הבא
באפריל 2024, הבית הלבן הנחה את NASA להקים Coordinated Lunar Time (LTC) — הרחבת שמירת זמן דיוקית מ-Earth orbit לפני הירח. כמו UTC, LTC תיתוקבע על ידי רשת של שעונים אטומיים, אך היא תהיה בחשבון כוח הכבידה החלש של הירח, שם שעונים רצים 56.02 מיקרושניות מהר יותר ליום.
מ-sundials לשעונים אטומיים לירח — כל צעד בשמירת זמן הרחיב את הטווח של אנושות. Coordinated Lunar Time הוא הפרק העדכני בסיפור המתמשך 5,500 שנים, והוא יאפשר את הזמן הגדול הבא של חקר.