Approfondimenti

La precisione è ben altro. Parte I

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Siete sicuri di sapere cosa sia la precisione di un orologio? Cominciamo dalle basi. Perché tutto è relativo


Apparentemente abbiamo tutti le idee chiare: la precisione di un orologio è lo scarto del nostro orologio rispetto ad un segnale orario “certo”. Una volta era quello della radio o della televisione, oggi quello del computer. A questo proposito una prima digressione (Zig!): in Windows l’orologio di riferimento è sincronizzato con il sito “time.windows.com”, ma possiamo cambiarlo con quello che preferiamo. Basta andare in Impostazioni/data e ora e cliccare, nella finestra che si aprirà, su “ora Internet” e poi “cambia impostazioni”. Cercate su Internet il vostro fornitore d’ora preferito (sorpresa: ce ne sono tantissimi) e il gioco è fatto.

Torniamo al punto, anche se ogni tanto procedere zigzagando è un bel divertimento. Bisogna essere fedeli al nostro segnale orario perché la prima regola è riferirsi sempre ad una sola fonte: due fonti diverse (ad esempio il segnale orario di una emittente radiofonica e quello del nostro cellulare) possono differire, anche sensibilmente, di qualche secondo. E noi finiremo per accusare il nostro orologio di nefandezze di cui è innocente.

Zag! La ventiquattresima parte del giorno solare medio. Con questa definizione l’ora è sostanzialmente costante durante tutto l’anno. Cosa non vera perché il tempo solare, quello vero, è ondivago. La differenza fra ora media civile e ora solare è detta “equazione del tempo” e alcuni orologi sono in grado di indicarla. Ci sono comunque minime variazioni dovute al fatto che la velocità di rotazione della Terra varia lentamente nel tempo. È chiaro che il tempo vero è un bel casino: non ne esiste una definizione fisica, se non le approssimazioni convenzionali che usiamo per fini civili.

Il giorno solare medio è pari a 24 ore, ovvero 86.400 secondi. A causa del lentissimo rallentamento della rotazione terrestre (negli ultimi 100 anni il giorno si è allungato di circa 1,7 millisecondi), la durata media del giorno solare vero è oggi lievemente superiore a 86.400 secondi, per cui molto lentamente il giorno astronomico “rimane indietro” rispetto a quello civile: negli ultimi decenni, in media di poco meno di un secondo all’anno. Per questo motivo, dal 1972 è stato talvolta aggiunto un secondo al termine del 30 giugno o, più spesso, del 31 dicembre, in modo da compensare questo ritardo. Questo secondo aggiuntivo è chiamato “secondo bisestile”, per analogia con il giorno aggiunto all’anno bisestile. Fino al 2017 incluso vi sono stati 27 secondi bisestili. Un bel casino, dicevo.

Qual è il miglior sistema, il miglior orologio, quanto a precisione? Gli orologi atomici che registrano le vibrazioni di un atomo, necessari in astronomia. All’Osservatorio di Neuchâtel stanno tentando di farne uno all’atomo di idrogeno riducendone le dimensioni, che prima erano quelle di un armadio piccolo. Un chip di circa due millimetri di lato: sarebbe il migliore orologio da polso. La precisione però sarebbe un po’ discutibile: un secondo ogni 3.000 anni. Sempre che esistessero batterie in grado di durare così tanto. Discutibile perché oggi i migliori orologi atomici (sperimentali) perdono un secondo ogni cinque miliardi di anni: wow! Ma a cosa serve? A scopi astronomici, dicevo, dove l’unità di tempo è l’anno luce, ossia la distanza percorsa dalla luce in un anno. La precisione, insomma, non è poi quella sciocchezzuola che normalmente crediamo di conoscere meglio delle nostre tasche.

Un’altra cosa importante da considerare è che lo scarto di un orologio dall’ora di riferimento non è una linea retta parallela rispetto a quella dell’ora media (sia pure da tale retta distante di qualche secondo). No. Ogni orologio rallenta o accelera, durante la giornata, per una serie di cause che poi analizzeremo. È per questo che i tecnici preferiscono parlare di “costanza di marcia”, piuttosto che di precisione. È per questo che gli stessi enti per la misurazione degli orologi, dal Cosc al Metas, passando per quelli interni di altri produttori, indicano la costanza di marcia con valori in più o in meno (ad esempio +6/-4 secondi al giorno) rispetto all’accuratezza assoluta. Se un orologio avesse una costanza di marcia impeccabile, rappresentabile con una linea retta parallela a quella dell’ora media, allora basterebbe semplicemente accostare le due linee, con una regolazione dell’anticipo o del ritardo, per ottenere la precisione assoluta. Un sogno di fatto impossibile da realizzare.