Oosthoek Encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 31-01-2022

Tijdmeting

betekenis & definitie

v. (-en), techniek van het meten van de tijd.

Een tijdmeting kan betrekking hebben op het aangeven van de chronologie van de gebeurtenissen waarbij als begintijdstip een vast punt in het verleden wordt gekozen, b.v. het begin van een jaartelling (datering). Als vast begintijdstip voor de tijdmeting in het heden wordt het begin van iedere dag of van ieder jaar gebruikt. Men spreekt van ouderdomsbepaling als het begintijdstip in het verleden en het eindtijdstip met het heden samenvalt. Bij tijdmetingen zoals de duur van een evenement of de levensduur van een verschijnsel is de positie van het interval op een doorlopende tijdschaal niet van belang.

De grootte-orde van tijdmeting varieert in de fysica van 10-23s tot 1016 jaar, in de geologie en astronomie van heden tot 1010 jaar, in de biologie van heden tot 109 jaar en in de archeologie en prehistorie van 103 tot 106 jaar. Voor dit grote gebied bestaan vele verschillende meetmethoden. De nauwkeurigste methoden worden toegepast in de astronomie en de natuurkunde. Afhankelijk van de gebruikte tijdschaal en meetmethode onderscheidt men directe tijdmeting (b.v. met een kalender, een klok, of een stopwatch) en indirecte tijdmeting (b.v. met de 14C-methode). De directe tijdmeting berust in principe op het tellen gedurende het te meten tijdsinterval van het aantal perioden van een daartoe opgewekt of in de natuur aanwezig periodiek verschijnsel met een bekende periode. De directe tijdmeting wordt onderscheiden in absolute en relatieve tijdmeting.

Een absolute tijdmeting wordt uitgevoerd met een klok die geijkt is met behulp van een volgens een bepaalde internationale afspraak geconstrueerde atoomklok. De tijdmeting vindt daardoor plaats in de eenheid seconde.

Directe tijdmetingen gebaseerd op andere periodieke verschijnselen zijn relatief, zoals b.v. een meting in dagen (dag). Het onderscheid tussen absolute tijdmeting en die in dagen is noodzakelijk geworden toen met behulp van nauwkeurige klokken kon worden vastgesteld dat in de duur van opeenvolgende zonnedagen geringe variaties en periodieke veranderingen voorkomen. De aswenteling van de aarde is niet volkomen gelijkmatig, maar vertraagt zeer geleidelijk; na elke eeuw is de dag 0,001 s langer geworden, hetgeen over de gehele eeuw berekend een uitloop van bijna twee dagen betekent. Dit is voornamelijk te wijten aan de getijdenwrijving der oceanen. Er is ook een jaarlijkse snelheidsvariatie, vermoedelijk te wijten aan verplaatsingen van water- en luchtmassa’s. Bovendien zijn er nog plotselinge veranderingen in de aswenteling der aarde; een zeer opvallende was die van febr. 1956, een andere trad juli 1959 op.

Beide veranderingen traden op na het optreden van grote zonnevlammen, zodat men een samenhang tussen beide verschijnselen vermoedt. De indirecte tijdmeting berust op de waarneming in een voorwerp of een stof van een met tijd evenredig en geaccumuleerd resultaat van een proces. Het betreft meestal ouderdomsbepalingen, b.v. in de astronomie, geologie, biologie en archeologie. Tot de processen die van belang zijn behoren het verval van een radioactieve stof (de tijdschaal is de halfwaardetijd van het betrokken isotoop; het gemeten resultaat is meestal een isotopenverhouding), de vorming van geologische formaties (de tijdschaal wordt gevormd door b.v. een afzettingssnelheid; het gemeten resultaat is dan een laagdikte) en de ontwikkeling van levensvormen (de tijdschaal is meestal relatief). Andere processen betreffen de geaccumuleerde verandering van de chemische samenstelling of de structuur van de stof ten gevolge van onder meer temperatuur, druk en straling (b.v. de via thermoluminescentie waargenomen invloed op kwartskristallen die het gevolg is van een in het te meten tijdsinterval opgedane bekende dosis radioactieve straling). De betrouwbaarheid van een indirecte tijdmeting hangt sterk af van mogelijkheid tot ijking.

De 14C-methode is met behulp van de jaarringen van zeer oude bomen geijkt in kalenderjaren voor een periode tot 8000 jaar geleden. Indirecte tijdmeting waarbij het gehele tijdsinterval in het (verre) verleden ligt kan gebaseerd zijn op de periodieke invloed van fysische en chemische processen die samenhangen met het klimaat. Heeft de invloed een gemengd karakter waarin b.v. de jaarlijkse en de getijdenschommelingen een rol spelen dan kan het tijdsinterval worden uitgedrukt in jaren, in (maan)maanden en in dagen; hieruit volgt in principe de jaar- en de (maan)maand-duur in dagen in het verleden.

Voor nauwkeurige tijdmetingen wordt gebruik gemaakt van een kwartsklok. De meting van een tijdsinterval wordt elektronisch uitgevoerd. De pulsen van de kwartsklok (met een aantal van b.v. één per μs) worden via een poortschakeling toegevoegd aan een elektronisch telwerk. De poortschakeling wordt elektronisch geopend en gesloten op, respectievelijk, het begin- en het eindtijdstip van het te meten interval. Op het telwerk wordt de duur van het interval afgelezen (in μs). Eveneens langs elektronische weg is het mogelijk een tijdsinterval om te zetten in een daarmee evenredig spanningsverschil (time-amplitude-conversion, TAC) dat vervolgens met een digitale spanningsmeter wordt gemeten.

In de kernfysica worden levensduren van geëxciteerde kernen in het gebied van 10¯15 s bepaald door meting van de dopplerverschuiving van de uitgezonden gammastraling. Bij deze proeven die worden uitgevoerd met kernen die met een bekende van de tijd afhankelijke snelheid voortbewegen volgt de levensduur uit de vorm van het waargenomen spectrum van de gammastraling. Voor de allerkortste tijdmetingen (tot 10¯23 s) in de kern- en hoge energiefysica wordt niet de tijd maar de energie-onscherpte van een toestand bepaald die volgens de onzekerheidsrelatie van Heisenberg omgekeerd evenredig is met de levensduur.

De huidige klokkentijd (o.a. gegeven door de zesde fluittoon op de radio) is gebaseerd op een combinatie van de aan de aarddraaiing gebonden wereldtijd en de tijd gegeven door een aantal strikt eenparig lopende atoomklokken. Daarnaast wordt (per land) gedurende de zomermaanden soms de klok precies één uur vooruit gezet, de zgn. zomertijd.

Deze klokketijd wordt voornamelijk gehanteerd ten behoeve van de recreatie, doch is in vele opzichten maatschappelijk een kostbare zaak. Vanaf 1977/78 is deze zomertijd in West-Europa weer ingevoerd.

Samenvattend zijn de volgende tijdsystemen gedefinieerd: de locale zonnetijd ten opzichte van de middelbare zon (MZT), in Nederland ingevoerd sinds 1837; middelbare Europese zonnetijd (MET) ten opzichte van de middelbare Greenwichtijd (GMT) sinds 1912; de wereldtijd met correctie voor de poolbeweging (UT1), UT1 met seizoencorrectie (UT2); atoomtijd ten opzichte van trillingen van o.a. het Cesiumatoom (TAI); atoomtijd gekoppeld aan de aarddraaiing door periodieke correctie (UTC). De UTC heeft de MET als burgerlijke tijdaanwijzing vervangen. Een- of tweemaal per jaar wordt de UTC aangepast met hele seconden om ‘in de pas te blijven’ met de aarddraaiing.

< >