Svetový koordinovaný čas

Ferrský poludník

Slnečný čas je rôzny pre rôzne miesta na Zemi, pretože slnko vychádza a zapadá na rôznych miestach v rôznom čase (a rovnako tak nastáva v iný čas na rôznych miestach poludnie). Presnejšie povedané, na každom zemskom poludníku platí iný čas. Nebolo by však praktické, aby prakticky v každom mieste na Zemi platil iný čas. Preto bolo rozhodnuté použiť rovnaký čas pre väčšie územie. Kľúčové bolo dosiahnutie dohody na tom, na ktorom mieste na Zemi bude meraný základný čas. Ako optimálny bol najprv využitý najzápadnejší ostrov Kanárskych ostrovov, ostrov El Hierro (alebo tiež Ferro).
Túto voľbu navrhoval už Klaudios Ptolemaios v roku 150 n. l. vzhľadom na to, že všetky miesta sú na východ od tohto poludníka, vystačia pri zemepisných dĺžkach kladné čísla, realizovaná však bola až v  roku 1634 francúzskym kráľom Ľudovítom XIII. potom, čo na základe stretnutí najvýznamnejších európskych astronómov a geografov prikázal prekresliť všetky mapy vo Francúzsku, aby boli v zhode so stanovením ferrského poludníka ako poludníka základného. Dohoda však mala platnosť nielen pre Francúzsko, ale prakticky pre celú Európu (s výnimkou Anglicka).

Greenwichský poludník

Ferrský poludník sa ako základný používal vo Francúzsku až do roku 1792, kedy bol nahradený parížskym, inde v Európe však až do roku 1884, kedy bol medzinárodnou dohodou stanovený ako základný, nultý poludník greenwichský, prechádzajúci hvezdárňou v anglickom meste Greenwich. Pre výber tohto poludníka používaného v Anglicku ako základného od roku 1721 hralo dôležitú úlohu to, že základný poludník prechádza hvezdárňou, čo umožnilo presnejšie meranie času. Celosvetové zjednotenie na  základnom poludníku bolo dôležité, pretože do tej doby si prakticky každá významnejšia krajina stanovila svoj vlastný základný poludník. Tak napríklad Portugalsko určovalo zemepisné dĺžky od ostrova Terceira, Španielsko od mesta Toledo, Francúzsko (ako už bolo uvedené vyššie) od Paríža, Holandsko od Tenerife, Dánsko od Kodane, Taliansko od Ríma či Pisy, Rusko od Petrohradu (resp. presnejšie od hvezdárne Pulkovo ) a pod. Základnými poludníkmi boli aj poludníky prechádzajúce Jeruzalemom či Philadelphiou.

Určenie greenwichského poludníka za oficiálny základný poludník bolo rozhodnuté na zvláštnej konferencii (International Meridian Conference) usporiadanej z iniciatívy amerického prezidenta Chestera A. Arthura v októbri 1884 vo Washingtone za účasti 41 delegátov z 25 krajín. V tej dobe už využívali tento poludník ako základný dve tretiny všetkých lodí (poludník ako základný presadzoval pre anglické lode významný anglický astronóm sir George Airy už od roku 1851). Za stanovenie greenwichského poludníka za nultý sa na konferencii vyslovili zástupcovia 22 krajín, Francúzsko a Brazília sa zdržali a Haiti (vtedajší San Domingo) bolo proti.

Na konferencii boli okrem stanovenia základného poludníka prijaté aj ďalšie závery týkajúce sa merania času, napríklad to, že základom pre univerzálnu jednotku času bude stredný slnečný deň, ktorého začiatok bude polnoc stredného slnečného času. Nultý poludník bol dlho symbolizovaný mosadzným pásikom vo dvore, neskôr bol nahradený nerezovou oceľou, a od 16. decembra 1999 poludník označuje zelený laser namierený na sever na nočnú oblohu Londýna. Prístroje GPS však v Greenwichi ukazujú, že značiaci prúžok pre nulový poludník v Greenwichi nie je presne na hodnote nula zemepisnej dĺžky, ale je vzdialený 102,478 m od poludníka (astronomická dĺžka greenwichského poludníka je 5,3” západnej dĺžky), čo je dané podľa najnovšieho rozboru z roku 2015 najmä tým, že sklon vertikály meraný z lietadla voči povrchu Zeme na danom mieste nie je rovný 90 stupňom. Prejavujú sa aj ďalšie javy, ale ich vplyv je menej významný.

Koordinovaný svetový čas

Čas, z ktorého je potom odvodený občiansky čas používaný všade na svete, sa označuje koordinovaný svetový čas UTC (Coordinated Universal Time). Koordinovaný svetový čas nadväzuje na greenwichský stredný čas GMT (Greenwich Mean Time). Kým však greenwichský stredný čas je určovaný zo zdanlivého pohybu nebeských telies, teda z pohybu Zeme voči vzdialeným nebeským objektom (hviezdy, kvazary), je koordinovaný svetový čas viazaný na medzinárodný atómový čas TAI (Temps Atomique International), teda čas meraný atómovými hodinami. Ak sa rozdiel medzi koordinovaným svetovým časom a stredným slnečným časom priblíži hodnote jednej sekundy, je tento rozdiel eliminovaný vložením priestupnej sekundy o polnoci z 30. 6. na 1. 7. alebo z 31. 12. na 1. 1. (posledná bola pridaná z 31. 12. 2016 na 1. 1. 2017). Hlavnou systematickou príčinou rozdielu medzi oboma časmi je spomaľovanie rotácie Zeme, a preto sú až doteraz vždy priestupné sekundy pridávané, teoreticky je však možné aj odobratie priestupnej sekundy. Celkový rozdiel vzrástol od roku 1972, kedy rozdiel predstavoval 10 s, do roku 2019 (v tomto časovom intervale bolo zaradených 27 priestupných sekúnd) na 37 sekúnd.

Poznámka: Na spresnenie svetového času UT bolo zavedených 1. januára 1956 niekoľko systémov svetového času podľa toho, ktoré nerovnosti či nerovnomernosti kompenzujú.

■ Najjednoduchšou verziou svetového času je čas UT0, určený pre Greenwich z astronomických pozorovaní denných pohybov hviezd, Mesiaca, zemských družíc aj extragalaktických rádiových zdrojov (najmä kvazarov). Tento systém času nezahŕňa žiadne kompenzácie.
■ Základný systém svetového času je označovaný UT1. Na rozdiel od UT0 je v ňom kompenzovaný pohyb zemských pólov vnútri Zeme, ktorý spôsobuje zmeny polôh a rovín jednotlivých poludníkov. Je určovaný z rotácie Zeme voči vzdialeným nebeským objektom. Rovnako ako UT0 je aj UT1 nerovnomerný vzhľadom na nerovnomernosť zemskej rotácie. Jeho nepresnosť predstavuje 3 ms za deň.
■ Podtypom UT1 je čas UT1R, v  ktorom sú kompenzované nerovnomernosti rotácie Zeme spôsobené slapovými javmi (prílivom a odlivom), teda nerovnomernosti s periódou menšou ako 35 dní.
■ Ďalším systémom času je systém UT2, v ktorom sú vzhľadom na UT1 kompenzované nerovnomernosti rotácie Zeme počas roka. Tento systém času sa však pre meranie času v súčasnosti príliš nevyužíva.
■ Podtypom UT2 je čas UT2R, v  ktorom sú kompenzované nerovnomernosti rotácie Zeme spôsobené slapovými javmi (prílivom a odlivom). Nerovnosti v UT2R sú potom spôsobené iba nepredvídateľnými zmenami rýchlosti rotácie Zeme vyvolané napríklad prejavmi doskovej tektoniky, zemetraseniami, ale aj inými výraznými pohybmi hmoty v zemskom plášti, presunmi vody v oceánoch (tsunami), či vzduchu v zemskej atmosfére.
■ Pre meranie času je zásadný už vyššie uvedený koordinovaný svetový čas UTC, ktorý je na rozdiel od všetkých uvedených systémov odbremenený od nerovnomernosti zemskej rotácie, a to svojou nadväznosťou na medzinárodný atómový čas TAI. Koordinovaný svetový čas UTC je určovaný z meraní času v mnohých národných časových laboratóriách vybavených atómovými hodinami; z týchto meraní potom Medzinárodný úrad pre miery a váhy spätne určí hodnotu UTC, pretože jednotlivé atómové hodiny sa môžu o niekoľko nanosekúnd navzájom líšiť.

Poznámka: Okrem koordinovaného svetového času je pre potreby orientačnej znalosti času vydávaná aj „rýchlejšia“ predbežná hodnota času UTCr (UTC rapid).

Priestupná sekunda sa zaraďuje podľa rozdielu koordinovaného svetového času a svetového času UT1. Ak sa ich rozdiel zväčší na 0,9 s, je rozhodnuté o vložení (či prípadnom odobratí) jednej sekundy o polnoci 30. 6. či 31. 12., ako je uvedené vyššie. Zaujímavosťou je, že systém GPS nepoužíva vkladanie priestupných sekúnd. Rozdiel medzi UTC a UT1 tak stále zodpovedá 19 s, ako tomu bolo v roku 1980. Všetko je však kompenzované softvérovo v prijímačoch signálu GPS.