Wie misst man eigentlich Zeit?

Und wie lang genau ist eine Sekunde?

Wie misst man eigentlich Zeit?
Stars Insider

19/04/24 | StarsInsider

LIFESTYLE Wissenschaft

Ist Zeit nur ein Konstrukt? Auch wenn einige dem zustimmen dürften, gibt es eine ganze Reihe von Menschen, die sich der Erforschung der Zeit und wie sie funktioniert, gewidmet haben. Es gibt tatsächlich viele verschiedene Methoden, die Wissenschaftler und Völker auf der ganzen Welt nutzen, um Zeit richtig zu messen. Um welche Methoden geht es da, wie genau können sie sein und gibt es eine Universalmethode für die Messung von Zeit?

Klicken Sie sich in dieser Galerie durch die Geschichte der Zeit und wie sie gemessen wird.

Sonnenzeit
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Sonnenzeit

Über den Großteil unserer Geschichte hinweg war die Landwirtschaft die größte Sorge für die Menschen. Es ist also kein Wunder, dass die Sonne einer der wichtigsten Faktoren für die Zeitmessung war, besonders über längere Zeiträume von Monaten oder Jahren betrachtet.

Sonnenuhren
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Sonnenuhren

Auch für kleinere Zeiteinheiten hat sich die Sonne als nützlich erwiesen. Sonnenuhren waren in den meisten Kulturen essenziell, und auch wenn sie heute kaum noch genutzt werden, sind sie einfach schön.

Mondkalender
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Mondkalender

Auch die Mondzyklen wurden von einigen Zivilisationen zur Zeitmessung genutzt. Einige Kulturen haben ihren Kalender nach den Mondzyklen ausgerichtet.

Wasseruhren
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Wasseruhren

Wasseruhren, auch Klepsydren genannt, werden seit der Antike zur Zeitmessung genutzt. Dabei fließt eine definierte Menge Wasser von einem Behälter in einen anderen. Die abgeflossene Menge erlaubt die Messung der Zeit.

Sanduhren
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Sanduhren

Nach dem gleichen Prinzip funktionieren auch Sanduhren. Auch diese Technik wurde bereits von antiken Kulturen genutzt, so wurde die älteste bekannte Sanduhr aus dem alten Ägypten auf das 14. Jahrhundert vor Christus datiert.

Astrophysik
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Astrophysik

Die Zeitmessung in der Astrophysik baut auf riesigen Zeiträumen auf. Manche Astrophysiker arbeiten mit Zeiträumen, die die gesamte Geschichte des Universums umfassen, wie zum Beispiel die kosmische Zeit seit dem Urknall.

Pulsare
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Pulsare

Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, die exakte wiederkehrende Signale in Radiofrequenz ausstrahlen, die ebenfalls von Astronomen als kosmische Zeitmesser genutzt werden.

Andere Phänomene
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Andere Phänomene

Auch andere Phänomene wie Supernovae und Gammablitze werden von Wissenschaftlern für eine genaue Zeitmessung untersucht.

Gravitationswellen
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Gravitationswellen

Die erstmals vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in den USA gemessenen Wellen in der Raumzeit sind eine hilfreiche Methode, um kosmische Ereignisse zu messen und Zeit zu verstehen.

Teilchenphysik
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Teilchenphysik

Die Experimente in Einrichtungen wie CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, sind auf eine exakte Synchronisation der Teilchenbeschleuniger (Bild) angewiesen. Diese Experimente helfen den Wissenschaftlern, die Grundkräfte der Physik zu verstehen.

Atomuhren
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Atomuhren

Diese Uhren sind die wahrscheinlich genaueste Methode der Zeitmessung. Atomuhren nutzen die elektromagnetischen Wellen, die von Atomen ausgehen, um Zeit bis auf eine Milliardstel Sekunde genau zu messen. Anhand dieser Strahlung bestimmen sie die Dauer einer Sekunde.

Der Caesium Standard
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Der Caesium Standard

Das radioaktive Element Caesium wird für die in Atomuhren für die Bestimmung einer Sekunde verwendet. Die Atome dieses Elements oszillieren dauerhaft und legen die Grundlage für die Zeitmessung weltweit.

Radioaktiver Zerfall
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Radioaktiver Zerfall

Auch andere radioaktive Isotope dienen als geologische Uhren und erlauben den Forschern, das Alter von Gestein und Artefakten mit überraschender Genauigkeit zu bestimmen.

Weltraum-Atomuhr
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Weltraum-Atomuhr

Die NASA nutzt die Deep Space Atomic Clock (DSAC) oder auch Weltraum-Atomuhr für all ihre Missionen, ohne auf ein erdenbasiertes System angewiesen zu sein.

Optische Uhren
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Optische Uhren

Diese Uhren bauen auf optischer Resonanz, also im Prinzip dem elektromagnetischen Feld der Erde auf und versprechen eine noch höhere Genauigkeit. Sie könnten unsere Standards der Zeitmessung neu definieren.

Zeitdilatation
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Zeitdilatation

Einsteins Relativitätstheorie besagt, dass sich Schwerkraft und Geschwindigkeit auf die Zeit auswirken. So werden Weltraummissionen und ihre Dauer stark von der Geschwindigkeit beeinflusst, mit der das Raumschiff unterwegs ist.

Chronometer
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Chronometer

Diese Präzisionsuhren werden in der Navigation genutzt, um den genauen Längengrad anhand des Zeitunterschieds zwischen einem bestimmten Ort und einem Referenzpunkt, wie zum Beispiel der Greenwich-Zeit zu bestimmen.

Biologische Uhren
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Biologische Uhren

Diese Art von Uhr gibt es in allen Arten von Organismen, von Pflanzen bis zu Tieren. Sie regulieren die verschiedenen physiologischen Prozesse, wie zum Beispiel den Schlaf-Wach-Rhythmus und saisonales Verhalten aufgrund interner zeitlicher Mechanismen.

Schaltsekunden
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Schaltsekunden

Da die Rotation der Erde minimal variiert, werden der koordinierten Weltzeit (UTC) gelegentlich Schaltsekunden hinzugefügt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Erdzeit mit der Astronomie übereinstimmt.

Network Time Protocol (NTP)
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Network Time Protocol (NTP)

Das NTP synchronisiert die Uhren von Computern weltweit über das Internet anhand von Algorithmen und ist für sichere Kommunikation und Transaktionen unabdingbar.

Klimaforschung
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Klimaforschung

Eine genaue Zeitmessung hilft Wissenschaftlern, Klimamuster zu verstehen, Veränderungen nachzuverfolgen und zukünftige Trends vorherzusagen.

Geodäsie
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Geodäsie

Um die Form und das Gravitationsfeld der Erde zu untersuchen, sind die Wissenschaftler auf eine genaue Zeitmessung für GPS und Satellitenpositionssysteme angewiesen.

Unterschiedliche Höhen
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Unterschiedliche Höhen

Die Gesetze der Physik besagen, dass die Zeit je nach Abstand von der Erdoberfläche unterschiedlich gemessen wird. Aufgrund ihrer Höhe und der hohen Geschwindigkeit erfolgt die Zeitmessung von Satelliten tatsächlich anders als auf dem Boden.

Telekommunikation
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Telekommunikation

Um zuverlässig und rechtzeitig Daten zwischen Kontinenten auszutauschen, sind die Kommunikationsnetzwerke weltweit auf eine perfekte Synchronisation angewiesen.

Luftfahrt
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Luftfahrt

Kommerzielle und militärische Flüge überqueren häufig Zeitzonengrenzen, was sich als kompliziert herausstellen kann. Die Navigationssysteme benötigen eine präzise Zeitmessung für einen sicheren und effizienten Flug.

Internationale Raumstation
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Internationale Raumstation

Die Astronauten an Bord der ISS nutzen ihre eigenen und hochpräzisen Uhren, um ihre Aktivitäten und Experimente im All aufeinander abzustimmen.

Zeitkapseln
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Zeitkapseln

Auch wenn es sich dabei nicht um eine Methode zur Zeitmessung handelt, sind Zeitkapseln ein Weg, um einen kleinen Eindruck von Kultur und Geschichte für die Nachwelt aufzubewahren.

Quantenverschränkung
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Quantenverschränkung

Wissenschaftler untersuchen Partikel auf Quantenniveau als eine Möglichkeit zur Zeitmessung. Dies ist jedoch bislang nur Theorie. Es wird vermutet, dass die Veränderungen in verschränkten Partikeln gemessen werden können, um die Zeit genau zu bestimmen.

Quellen: (Encyclopedia of Time) (‘Of Clocks and Time’) (History of Astronomy: An Encyclopedia) (Engage Learning Magazine)

Sehen Sie auch: Was sagt die Physik über Zeitreisen?

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