Thời gian được đo như thế nào?
Vào thời xa xưa, người xưa chủ yếu đo thời gian bằng cách quan sát các hiện tượng tự nhiên , chẳng hạn như sự luân phiên của ngày và đêm, sự thay đổi của tuần trăng và sự thay đổi của các mùa. Những quan sát này cung cấp những khái niệm cơ bản về thời gian, trong đó cổ điển nhất là 12 giờ được tóm tắt dựa trên mô hình hoạt động của mặt trời, hoạt động sản xuất hàng ngày và thói quen sinh hoạt. Ngoài ra, người xưa còn sử dụng đồng hồ nước, đồng hồ cát... để hỗ trợ đo thời gian nhưng những phương pháp đo này thiếu độ chính xác.
Với sự phát triển của khoa học công nghệ, con người bắt đầu sử dụng đồng hồ cơ để đo thời gian. Đồng hồ cơ học đầu tiên là đồng hồ dao động cơ học, đo thời gian bằng dao động tới lui của con lắc. Chu kỳ dao động càng ổn định thì độ chính xác của phép đo càng cao.
Với sự phát triển của vật lý nguyên tử, người ta bắt đầu sử dụng đồng hồ nguyên tử làm cơ sở cho thời gian. Hệ thống đơn vị quốc tế gắn định nghĩa của giây với chu kỳ dao động của nguyên tử xesi vào năm 1967 , với giây được định nghĩa là "9.192.631.770 lần chu kỳ chuyển đổi cấu trúc siêu tinh tế của trạng thái cơ bản của nguyên tử xesi." Định nghĩa như vậy rất ổn định và có thể tái lập vì tần số dao động của các nguyên tử xêsi rất ổn định và dễ đo.
Vì sao đồng hồ điện tử thường chạy chậm vài phút?
Trước khi điện thoại di động trở nên phổ biến, thứ đánh thức mọi người mỗi sáng có lẽ là một chiếc đồng hồ điện tử, và có thể hiện nay một số bạn vẫn đang sử dụng nó. Đồng hồ điện tử thường chạy chậm vài phút và thỉnh thoảng cần phải điều chỉnh lại.
Trên thực tế, thiết bị cốt lõi của đồng hồ điện tử là bộ dao động tinh thể thạch anh hay gọi tắt là bộ dao động tinh thể. Khi đồng hồ điện tử được bật nguồn, bộ dao động tinh thể sẽ tạo ra tần số dao động rất ổn định (nói chung, tần số dao động của bộ dao động tinh thể rất cao) để có được tần số thấp phù hợp hơn cho tín hiệu. Bộ đếm tích hợp của đồng hồ điện tử sau đó sẽ đếm tín hiệu tần số thấp này để đo thời gian đã trôi qua và cuối cùng hiển thị thời gian trên màn hình điện tử.
Các nguồn lỗi chính của đồng hồ điện tử bao gồm:
Độ nhạy nhiệt độ của tinh thể thạch anh
Tần số dao động của tinh thể thạch anh bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và sự thay đổi nhiệt độ có thể gây ra sai số trong đồng hồ điện tử. Một số đồng hồ điện tử tiên tiến được trang bị mạch bù nhiệt độ để giảm lỗi này.
Thay đổi sạc pin
Đồng hồ điện tử cầm tay thường chạy bằng pin, việc pin giảm có thể khiến tần số dao động thay đổi, gây ra lỗi.
Độ chính xác sản xuất
Các yếu tố như độ chính xác của linh kiện điện tử và chất lượng của bộ dao động cũng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ điện tử.
Vấn đề hiệu chuẩn
Sử dụng lâu dài có thể khiến các linh kiện bên trong đồng hồ điện tử bị lão hóa, cần phải hiệu chỉnh thường xuyên để duy trì độ chính xác.
Yếu tố môi trường
Đồng hồ điện tử có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiễu điện từ, rung lắc, gây ra sai số ở mức độ nhất định.
Tại sao các thiết bị cùng mạng lại có thời gian khác nhau?
Trong cuộc sống, bạn có thể nhìn thấy bóng thời gian ở khắp mọi nơi. Ví dụ, lò vi sóng ở nhà và thang máy trong tòa nhà văn phòng sẽ hiển thị thời gian. Những thiết bị này không sử dụng bộ dao động tinh thể để tính thời gian như đồng hồ điện tử mà sử dụng các phương pháp khác. .
Lò vi sóng truyền thống có thể đạt được chức năng định giờ thông qua tần số ổn định của lưới điện. Tần số lưới điện của Trung Quốc là 50Hz miễn là lò vi sóng phát hiện dòng điện xoay chiều đã thay đổi trong 50 chu kỳ, nó có thể tự động ghi lại là 1 giây. Trên thực tế, việc hẹn giờ điện tử của nhiều thiết bị gia dụng dựa vào tần số thống nhất của lưới điện để đảm bảo. Tần số thay đổi theo tải lưới và được hiệu chỉnh 24 giờ một lần để đảm bảo các đồng hồ này vẫn chính xác trong thời gian dài.
Nhưng nếu tần số tiếp tục giảm trong một khoảng thời gian sẽ khiến thời gian điện tử của các bộ hẹn giờ sưởi ấm trung tâm, lò vi sóng,… bị chậm lại. Chẳng hạn, năm 2018, đồng hồ điện tử ở nhiều nước châu Âu chạy “chậm” 6 phút. Hiện tượng này kéo dài hơn một tháng, người ta tìm ra nguyên nhân sâu xa là do nguồn điện không đủ.
Nếu là lò vi sóng thông minh hay thang máy thông minh thì chúng được tích hợp sẵn card mạng và có thể truy cập thời gian trực tuyến như máy tính. Nhưng tại sao các thiết bị cũng được kết nối Internet cũng bị lỗi về thời gian? Có nhiều lý do dẫn đến sự không nhất quán về thời gian, sau đây là một số yếu tố có thể xảy ra:
Độ trễ mạng
Dữ liệu cần có thời gian để di chuyển qua mạng và độ trễ của mạng có thể khác nhau tùy theo thiết bị. Ngay cả độ trễ mạng nhỏ cũng có thể gây ra sự khác biệt về thời gian của thiết bị.
Sự khác biệt về giao thức đồng bộ hóa thời gian
Các thiết bị khác nhau có thể sử dụng các giao thức đồng bộ hóa thời gian khác nhau. Ngay cả các giao thức đồng bộ hóa thời gian thường được sử dụng (chẳng hạn như NTP) cũng có thể được cấu hình hoặc triển khai khác nhau trên các thiết bị khác nhau, dẫn đến sự không nhất quán về thời gian.
Đồng hồ phần cứng bị trôi
Đồng hồ phần cứng trên thiết bị có thể bị lệch một chút do khác biệt về sản xuất, thay đổi nhiệt độ, v.v., có thể gây ra sự lệch nhẹ về mặt thời gian.
Đồng bộ hóa thời gian thường xuyên
Một số thiết bị thực hiện đồng bộ hóa thời gian thường xuyên, trong khi một số thiết bị khác không kích hoạt tính năng này, điều này cũng có thể dẫn đến sự khác biệt về thời gian giữa các thiết bị khác nhau.
