Tid er et abstrakt redskap som brukes for å måle differansen mellom to tidspunkter. Døgnets tider har midnatt som referansepunkt og måles med en klokke. Datoer regnes i relasjon til nyttårsdagen og for å gjøre dette brukes en kalender. Årstall regnes i vestlig tradisjon etter Kristi fødsel. Dette kan skrives som e.Kr. eller som etter vår tidsregning (evt.).

I fysikken regnes tid, sammen med lengde, bredde og høyde, som en av de fire dimensjonene, koordinatene, som man vanligvis beskriver verden i. Alt som skjer, alt stoff, må beskrives i tid og rom.

Tidsmål

Helt til 1950-årene var det døgnets lengde som ble brukt som enhet. Den naturlige måten å definere dette på er ved hjelp av Sola. Da snakker man om sann soltid. Denne måten å måle tid på har imidlertid ikke konstant lengde. Sett fra Jorden beveger Sola seg omkring én grad per døgn i forhold til stjernene, og denne bevegelsen er ikke helt jevn. I januar, når Jorden er nærmest Sola, går den fortere enn vanlig, og i juli flytter den seg langsommere. Dessuten går Sola i en bane (ekliptikken) som heller 23½ grad mot Jordens ekvatorplan, samtidig som Jorden roterer omkring polaksen, som står normalt på ekvatorplanet. Dette fører til tidsjevningen, som er differansen mellom sann soltid og middelsoltid.

Middelsoltid

Middelsoltiden er definert ved at det innføres en tenkt middelsol som går i himmelens ekvator i stedet for i ekliptikken, og som går med konstant fart. Klokkene våre stilles etter middelsolen. Da denne bare er en tenkt sol, blir vi nødt til å bestemme middelsoltiden ved å observere stjernene.

Ved hjelp av stjernene kan man måle en tid som kalles stjernetiden. Mens Sola går rundt stjernehimmelen én gang på 365,2422 middelsoldøgn, dreier stjernehimmelen seg rundt oss 366,2422 ganger på samme tid. Det er altså en forbindelse mellom middelsoltid og stjernetid, og dette blir benyttet til å finne middelsoltiden.

Tidssoner

Det er bare de stedene som ligger på samme lengdegrad som har samme tid. På steder som ligger øst for oss, vil Sola stå opp tidligere og gå ned tidligere enn hva vi observerer. For steder som ligger vest for oss, vil Sola stå opp og gå ned senere enn hos oss (forutsatt samme bredde).

På 1800-tallet begynte man å benytte samme tid for større landområder. På den tiden ble det imidlertid mange ulike definisjoner på døgnets begynnelse som var i bruk. I Frankrike benyttet man for eksempel tiden som gjaldt for Paris-observatoriet, i Storbritannia brukte man den som gjaldt for Greenwich-observatoriet. Etter flere internasjonale konferanser i siste halvdel av 1800-tallet ble man enige om å inndele Jorden i tidssoner med 15 graders utstrekning i lengde. Innenfor en slik sone bruker man i all hovedsak samme tid. Det finnes noen unntak. Utgangssonen er den som ligger like langt på hver side av Greenwich-meridianen.

Felles «jernbanetid» ble innført i England i 1847. Den baserte seg på soltiden i Greenwich utenfor London (Greenwich Mean Time, GMT). Felles tid over hele Norge kom først i 1895. Før dette hadde hver landsdel sin egen tid basert på når Sola stod i sør. Det var fire minutters tidsforskjell mellom Kristiania (i dag Oslo) og Drammen, 22 minutter mellom Kristiania og Bergen. Togføreren måte stille om klokken mellom stasjonene.

Atomtid og terrestrisk tid

Tidsmålet som har blitt beskrevet overfor, er knyttet til Jordens rotasjonstid om sin egen akse. Alle klokker ble stilt i forhold til den. Dette utgangspunktet for tidsregning viste seg på begynnelsen av 1900-tallet å være for upresis. Det ble oppdaget at solformørkelsene ikke inntraff presist på beregnet tidspunkt. Grunnen er at jordrotasjonen varierer svakt, av og til i plutselige sprang, og dessuten i perioder som henger sammen med årstidene, jordskjelv med mer.

For å bøte på dette innførte astronomene i 1958 en ny tidsenhet: årets lengde. Men siden årets lengde også varierer noe, valgte man det tropiske årets lengde i år 1900. Denne tiden ble kalt efemeridetid siden det var den man skulle bruke i formlene for Solas, Månens og planetenes bevegelse for å få observasjonene til å stemme med de forutberegnede tabellene – efemeridene.

Dette var en stor forbedring, men ulempen er at man egentlig aldri vet nøyaktig hva riktig tid er før noen måneder senere. Man må nemlig benytte observasjoner særlig av Månen, for å finne det ut. Fra 1975 ble legal tid basert på atomtid. Efemeridetid er senere erstattet av terrestrisk tid som er lik atomtid pluss 32,184 sekunder. Terrestrisk tid er dermed gjort uavhengig av observasjoner.

Måling av tid

Tidligere var de beste klokkene pendelur, der pendelsvingningene delte tiden opp i passende intervaller. Perioden for svingningen er imidlertid ikke helt konstant. Den er avhengig av luftens trykk og temperatur og noe av Solens og Månens stilling, siden dette påvirker tyngdefeltet.

I kvartsureter det en kvartskrystall som settes i svingninger, og denne styrer en elektrisk svingekrets som driver et ur.

Den neste forbedringen kom med atomurene. I disse er det energiforskjellen mellom to tilstander av atomet som benyttes som mål. Denne energiforskjellen tilsvarer en ganske bestemt frekvens som så brukes til å styre et kvartsur. Et atomur er verken avhengig av temperatur- eller trykkvariasjoner, og så godt som uavhengig av Jordens tyngdefelt. Et sekund ble definert som varigheten av 9 192 631 770 perioder av strålingen som tilsvarer overgangen mellom de to hyperfinstrukturnivåene i grunntilstanden av 133 Cs-atomet. Tidsenheten sekund er en av grunnenhetene i SI-systemet.

Internasjonal atomtid og uniersaltid

I dag defineres absolutt tid som et gjennomsnitt av et stort antall (rundt 260) atomur verden over. Absolutt tid kalles også internasjonal atomtid. Disse atomurene sammenlignes ved bruk av GPS via satellitter. Internasjonal atomtid antas å ikke avvike fra en ideell, imaginær, perfekt klokke med mer enn 10 –7 sekund per år.

Etter hvert kan denne tiden fjerne seg betydelig fra GMT, og for mange formål er dette upraktisk. Det er derfor definert en annen tid, universaltid (Universal Coordinated Time, UTC). Denne er basert på den internasjonale atomtiden, men avviker fra denne med et helt antall sekunder. Ett sekund ble lagt til ved årsskiftet 2008–2009, og avviket ble dermed 34 sekunder. Universaltiden følger i gjennomsnitt jordrotasjonen, slik at når Solen er rett sør for Greenwich, er universaltiden aldri mer enn 0,9 sekunder før eller etter 12:00:00. Universaltid er den legale tid som brukes i hele verden.

Forskjellen mellom universaltid og internasjonal atomtid har endret seg gjennomsnittlig med omtrent ⅓ sekunder per år, men har blitt mindre fordi Jordens rotasjon har saktnet. Justervesenets nasjonale måletekniske laboratorium på Kjeller i Akershus deltar i det internasjonale systemet for å bestemme internasjonal atomtid og universaltid. Laboratoriet leverer tidsverdi fra sine fire atomur regelmessig hvert femte døgn til Det internasjonale byrå for mål og vekt (BIPM), og den blir tatt med blant de andre bidragene for å beregne middelverdien. BIPM forvalter og distribuerer universaltid og publiserer månedlig en oversikt over avviket mellom tiden i hvert atomur som deltar og universaltiden.

Normaltid og sommertid

Norsk normaltid er en time foran universalt og norsk sommertid er to timer foran universaltid. Sommertid gjelder normalt fra klokken 02:00:00 norsk normaltid siste søndag i mars til klokken 03:00:00 norsk sommertid siste søndag i oktober. Tidspunktene for skifte mellom normaltid og sommertid er felles for landene i EØS-området og besluttes av EU-kommisjonen i henhold til et direktiv om sommertid.

Relativ tid

Tradisjonell klokketid vil også avhenge av styrken på tyngdefeltet den befinner seg i. En klokke i et sterkt tyngdefelt går saktere enn en identisk klokke i et svakere felt. Dette kan forklares med Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Konsekvensen er for eksempel at atomuret ved National Bureau of Standards i Boulder i Colorado, som ligger på 1650 meter over havet, fortner omtrent 5 mikrosekunder i løpet av ett år i forhold til et tilsvarende atomur ved Royal Greenwich Observatory i England som ligger på 25 meter over havet.

Ifølge relativitetsteorien er tiden en relativ størrelse. Det betyr at varigheten av en bestemt hendelse, for eksempel en satellitts omløp rundt Jorden, er avhengig av hvordan man beveger seg relativt til det som observeres. Står vi stille på jordoverflaten, finner vi prinsipielt en større omløpstid enn om vi befinner oss inne i satellitten. For satellittens vedkommende dreier det seg om mindre enn ett tusendels sekund i måneden.

I andre tilfeller hvor det er snakk om svært store hastigheter, vil «egentiden» gå mye langsommere. Dette er tilfellet for partikler i den kosmiske strålingen. Et proton med en energi på 1015 elektronvolt farer av sted med en hastighet like i nærheten av lyshastigheten, 300 000 kilometer per sekund. Tenker man seg en klokke som følger med protonet, så kan det for eksempel registrere tiden det tar for protonet å passere tvers gjennom Melkeveien. Klokken vil vise at det tar omtrent én måned. Til sammenligning ville en klokke på Jorden vise at en lysstråle bruker omtrent 80 000 år på å tilbakelegge den samme strekningen.

Dette kan forklares med Einsteins spesielle relativitetsteori. Før denne teorien fremkom, oppfattet man tiden som noe som fløt jevnt av sted, upåvirket av bevegelsen. To hendelser som inntraff samtidig for én observatør, ville også alltid være samtidig for en hvilken som helst annen observatør som beveget seg i forhold til den første. Ifølge relativitetsteorien er dette galt, men når man har å gjøre med hastigheter som er mye lavere enn lyshastigheten, vil avvikene fra det riktige bli så små at den ikke-relativistiske oppfatning kan brukes. De velkjente fenomenene ved Jordens og de nærmeste himmellegemenes bevegelser påvirkes derfor ikke nevneverdig av spesiell-relativistiske effekter.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg