tid

Helt til 1950-årene var det døgnets lengde som ble brukt som enhet. Den naturlige måten å definere dette på er ved hjelp av den virkelige sol. Da snakker man om sann soltid. Men dette tidsmålet vil ikke ha konstant lengde. Sett fra Jorden beveger Solen seg omkring én grad per døgn i forhold til stjernene, og denne bevegelsen er ikke helt jevn. I januar, når Jorden er nærmest Solen, går den fortere enn vanlig, og i juli flytter den seg langsommere. Dessuten går Solen 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, differansen mellom sann soltid og 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. Våre klokker 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, og siden vi vet at Solen bare har gått én gang rundt stjernehimmelen på 365,2422 middelsoldøgn, vil stjernehimmelen i samme tidsrom ha dreid seg rundt oss 366,2422 ganger. Det er altså en forbindelse mellom middelsoltid og stjernetid, og dette blir benyttet til å finne middelsoltiden.

På et sted som ligger øst for oss, vil Solen stå opp før og gå ned før, mens den for et sted som ligger vestenfor, står opp og går ned senere enn hos oss (forutsatt samme bredde). Det betyr at bare de steder som ligger på samme lengdegrad, vil ha samme tid. Etter at man på 1800-tallet begynte å benytte samme tid for større landområder, var det i bruk mange forskjellige definisjoner på døgnets begynnelse. I Frankrike benyttet man for eksempel tiden som gjaldt for Paris-observatoriet, i Storbritannia 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, og innenfor en slik sone bruker man (med enkelte unntagelser) samme tid. Utgangssonen er den som ligger like langt på hver side av Greenwich-meridianen.

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

Det tidsmål som her er beskrevet, er knyttet til Jordens rotasjonstid om sin egen akse; alle klokker ble stilt i forhold til den. På begynnelsen av 1900-tallet ble man oppmerksom på 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 er litt variabel, valgte man det tropiske års lengde i år 1900. Denne tiden ble kalt efemeridetid, siden det var den man skulle bruke i formlene for Solens, Månens og planetenes bevegelse for å få observasjonene til å stemme med de forutberegnede tabellene – efemeridene. Dette var en stor forbedring, men har den ulempe 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, og efemeridetid er senere erstattet av terrestrisk tid som er lik atomtid pluss 32,184 sekunder. Terrestrisk tid er dermed gjort uavhengig av observasjoner.

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 kvartsuret er 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. Atomuret 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 ¹³³Cs-atomet. Tidsenheten sekund er en av grunnenhetene i SI-systemet.

I dag defineres absolutt tid som et gjennomsnitt av et stort antall (ca. 260) atomur verden over: International Atomic Time (TAI). Disse atomurene sammenlignes ved bruk av GPS (Global Positioning System) via satellitter. TAI 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, Universal Coordinated Time (UTC), som er basert på TAI, men som avviker fra denne med et helt antall sekunder. Ett sekund ble lagt til ved årsskiftet 2008/09, og avviket ble dermed 34 sekunder. UTC følger i gjennomsnitt jordrotasjonen, slik at når Solen er rett sør for Greenwich, er UTC-tid aldri mer enn 0,9 sekunder før eller etter 12.00.00. UTC er den legale tid som benyttes verden over.

Forskjellen mellom UTC og TAI har endret seg gjennomsnittlig med ca. ¹/₃ 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 TAI og UTC. Laboratoriet leverer tidsverdi fra sine fire atomur regelmessig hvert femte døgn til Meterkonvensjonens måletekniske institutt, BIPM, og den blir tatt med blant de andre bidragene for å beregne middelverdien. BIPM forvalter og distribuerer UTC og publiserer månedlig en oversikt over avviket mellom tiden i hvert atomur som deltar og UTC.

Norsk normaltid er en time foran UTC-tid og norsk sommertid er to timer foran UTC-tid. Sommertid gjelder normalt fra kl 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.

En klokkes gang 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 finner sin forklaring i Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Konsekvensen er for eksempel at atomuret ved National Bureau of Standards i Boulder, 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, hvilket betyr at varigheten av en bestemt hendelse, for eksempel en satellitts omløp rundt Jorden, vil være 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 blir det ikke så stor forskjell, det dreier seg om mindre enn ett tusendels sekund i måneden.

I andre tilfeller hvor det er snakk om svært store hastigheter, vil «egentiden» gå meget langsommere. Dette er tilfellet for partikler i den kosmiske strålingen. Et proton med en energi på 10¹⁵ eV farer av sted med en hastighet like i nærheten av lyshastigheten, 300 000 kilometer per sekund. Tenker man seg et ur som følger med protonet, så kan det for eksempel registrere tiden det tar for protonet å passere tvers gjennom Melkeveisystemet. Uret vil vise at det tar ca. 1 måned. Til sammenligning ville et ur på Jorden vise at en lysstråle bruker ca. 80 000 år på å tilbakelegge den samme strekningen.

Dette er forhold som har fått sin forklaring i Einsteins spesielle relativitetsteori. Før denne teorien fremkom, oppfattet man tiden som noe som fløt jevnt av sted, upåvirket av bevegelsen, og at to hendelser som inntraff samtidig for én observatør, også alltid var 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 meget mindre 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 influeres derfor ikke nevneverdig av spesiell-relativistiske effekter. Se relativitetsteorien.

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.

• soltid
• stjernetid
• tidsjevning
• tidsenhet
• tidssone
• universaltid
• internasjonal atomtid