Die Atomuhr als Taktgeber unseres Alltags
Der Mensch als solcher empfindet Zeit ja eher im groberen Maßstab von Jahren, Tagen oder wenn´s hoch kommt zehntel Sekunden. Und Abweichungen im Tagesverlauf von wenigen Sekunden werden praktisch nicht registriert. Wissenschaftler hingegen brauchen´s oft doch etwas kürzer und exakter. Denn viele Anwendungen und beispielweise die physikalische Grundlagenforschung sind angewiesen auf eine exakte Definition und immer gleiche reproduzierbare Darstellung äußerst kurzer Zeiteinheiten. Aus diesem Grunde entstand die erste Atomuhr denn auch schon im Jahre 1946. Entwickelt wurde sie von dem amerikanischen Erfinder und Physiker Willard F. Libby. Dieser Mr. Libby erhielt übrigens 1960 den Chemie-Nobelpreis für seine Arbeit zur Altersbestimmmung mittels der Radiocarbonmethode. Passt also auch irgendwie zum Thema "Zeitmessung". Mit dieser Methode war es zum Beispiel möglich, das Alter des in einem Südtiroler Gletscher gefundenen "Ötzi" zu bestimmen.
Wie eine Atomuhr funktioniert, möchte ich hier nicht näher erläutern (und kann´s auch garnicht). Wichtiger als physikalische Details ist vielmehr die Tatsache, dass es sich dabei um die zurzeit genauesten Uhren der Welt handelt. Während die Abweichung anfangs noch eine dramatische und völlig inakzeptable Sekunde auf 300000 Jahren betrug, verfügt man momentan über Geräte, deren Ungenauigkeit theoretisch bei einer Sekunde in immerhin 30 Millionen Jahren liegen würde.
Was ist der praktische Nutzen?
Für den Durchschnittsmenschen wird der Alltags-Nutzen solcher hochpräzisen Uhren nicht auf den ersten Blick erkennbar. Verdeutlicht man sich jedoch, dass Atomuhren im Grunde ja nur dazu dienen, Zeiteinheiten wie beispielsweise eine Sekunde ganz exakt zu definieren und als allgemeingültige Maßeinheit festzulegen, offenbart sich sofort, dass viele technische Anwendungen entweder garnicht möglich wären oder eben schlechter funktionieren würden. Als ein Beispiel sei hier nur angeführt das "Global Positioning System" GPS. Diese Technik zur Positions-Bestimmung beruht im Prinzip auf der Messung der Laufzeit von Signalen. Und je genauer die Laufzeit mittels Atomuhr gemessen werden kann, desto exakter kann dann auch eine Position errechnet werden. Landvermessung wäre also mit der gegenwärtigen Exaktheit nicht denkbar, und auch andere Bereiche wie Navigation, Raumfahrt und Telekommunikation profitieren von genauester Zeitmessung.
Nun könnte prinzipiell jeder Anwender mit einer eigenen Atomuhr auch seine eigene Atomzeit generieren und definieren. Sinnvoll wäre das global betrachtet natürlich nicht. Und so wurde die Atomsekunde durch die Internationale Generalkonferenz für Maße und Gewichte im Jahre 1967 neu definiert. Der Begriff der Zeit ist somit weltweit standardisiert, und mittels Atomuhren werden die verschiedenen Zeitsysteme koordiniert und abgeglichen.
Die PTB Braunschweig liefert, der Sender DCF77 verbreitet das Signal
Neben der Definition und eigentlichen "Produktion" der Zeit ist aber auch deren zuverlässige flächendeckende Verbreitung von Bedeutung. In Deutschland hat diese Aufgabe seit 1978 die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig PTB inne, die schon seit 1959 ein ursprünglich Quarzuhr-gesteuertes Zeitsignal über den DCF77-Sender ausstrahlte. Das Zeitgesetz vom 25.7.1978 machte die PTB quasi zur Sachwalterin der gesetzlichen Zeit, was mit der Verpflichtung verbunden war, diese standardisierte Zeit bundesweit zu verbreiten. Seit 1969 wird das Zeitsignal mit einer Atomuhr generiert und erreicht u.a. über den Langwellensender DCF77 der Deutschen Telekom AG die meisten öffentlichen Uhren, die Zeitangaben der Fernsehsender, Steuereinheiten der Industrie und natürlich die vielen privaten funkgesteuerten Uhren. Und das 24 Stunden rund um die Uhr und in einem Radius von ca. 2000 Kilometern um den Senderstandort Mainflingen in der Nähe von Frankfurt a. Main. Aufgrund der Langwellensignale ist der Empfang der Zeitsignale sogar in Gebäuden möglich. Die Uhren benötigen nur eine kleine ins Gehäuse integrierte Ferritantenne.
Und alles nochmal kurz zusammen gefasst: Eine Atomuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt PTB generiert ein Zeitsignal, das als gesetzliche Zeit z.B. mittels des Senders DCF77 verbreitet wird. Die auf diese Weise gesteuerten Funkuhren kann man deshalb als die genauesten Zeitmessgeräte bezeichnen, die uns im Alltag zur Verfügung stehen.
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