Zeitzeichen
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Als Zeitzeichen wird ein spezieller Rundfunk-Sender zur Verbreitung des internationalen Zeitsystems UTC bezeichnet, bzw. das von ihm ausgesandte Funksignal. Die Bezeichnung des zugehörigen Funkdienstes lautet Zeitzeichendienst.
Je nach Erfordernis kann ein Zeitzeichensender nur zu bestimmten Zeiten, wie das russische Beta-System in Betrieb sein, oder 24 Stunden täglich, wie der deutsche Zeitzeichensender DCF77. Die meisten Zeitdienste senden eine fortlaufende Reihe von kodierten „Sekundenpunkten“, die zur Sekunde 0 (bzw. 59) eine Minutenkennung aufweisen. Auch weitere Informationen können kodiert sein, wie Stunde, Datum, Wochentag oder die Zeitkorrektion dUT1.
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[Bearbeiten] Allgemeines zu Zeitsignalen
Moderne Zeitsignale haben eine sehr hohe Genauigkeit, die bis zu Nanosekunden reicht (Milliardstel Sekunden). Diese Genauigkeit lässt sich jedoch nur nutzen, wenn die Laufzeit des Funksignals vom Sender bis zum Anwender berücksichtigt wird – d. h. etwa 1 ms (0,001 s) pro 300 km Distanz.
Die Zeitzeichen werden wegen der großen Reichweite meist im Bereich der Lang-, Mittel- oder Kurzwellen gesendet. Es gibt aber auch einzelne Funkdienste auf Ultrakurzwelle (UKW) und im Übergang von Lang- zu Längstwellen, sowie mittels Satelliten im hohen Frequenzbereich der Mikro- und Dezimeterwellen. Zu letzteren gehören die Zeitinformationen der modernen Navigationssatelliten, insbesondere von GPS, Glonass und dem entstehenden Galileo-System.
Wichtig für die Allgemeinheit sind auch die öffentlichen Telefon-Zeitdienste vieler Staaten. Sie sind ohne jedes Spezialgerät zugänglich, bleiben aber in der Präzision hinter den Funkdiensten zurück. Dennoch sind bereits akustisch – mit guten Stoppuhren – Genauigkeiten bis in die Millisekunden (0,001 s) möglich, und elektronisch 100–1000 mal genauer.
[Bearbeiten] Zur Technik der Zeitzeichensender
Die Rundfunksender der Zeitdienste überspannen einen Bereich der Radiofrequenzen von etwa 25 kHz bis 30 MHz, also Lang-, Mittel- und Kurzwellen. Zählt man den GPS-Zeitdienst dazu, sind sogar Frequenzen im GHz-Bereich vertreten.
Von der Wellenlänge hängt einerseits die Reichweite des Signals ab, andrerseits die erforderliche Antennengröße und Betriebsenergie. Die Systeme sind so ausgelegt, dass zwar der Zeitzeichendienst aufwendig ist, weniger hingegen seine Benützung.
Für einen Zeitzeichendienst muss nicht unbedingt ein eigener Radiosender betrieben werden. Die relevanten Informationen können auch mit Hilfe des AMDS über herkömmliche Rundfunksender im Lang-, Mittel- oder Kurzwellenbereich übertragen werden. Von dieser Möglichkeit macht ein französischer Zeitzeichendienst Gebrauch, der den Langwellensender von France Inter in Allouis (Sendefrequenz: 162 kHz) nutzt. Auch Österreichs Ö1 (UKW) und ein italienischer Zeitzeichendienst am Mittelwellensender Milano (Sendefrequenz: 900 kHz) bieten ähnliches an. Ferner kann man Zeitinformationen aus den Signalen vieler Navigations-systeme wie LORAN-C entnehmen, und natürlich dem fast allgegenwärtigen GPS. Zur genauen Synchronisation von Atomuhren sind übrigens die Schaltsignale vieler Fernsehsender ein vorzügliches Mittel.
Alle wichtigen Zeitsignaldienste sind mit höchster Präzision vernetzt, sodass sie weltweit (von der Signallaufzeit abgesehen) im Bereich weit unter ns übereinstimmen – siehe die Zeitsysteme UTC („Weltzeit“), TAI, TD und die Koordination durch den internationalen Erdrotations-Dienst IERS. Daher ist auch auf Nutzerseite eine hohe Genauigkeit garantiert:
Auf elektronischem Wege sind Genauigkeiten bis zu Nanosekunden keine Ausnahme; bei den heute in der Geodäsie benützten GPS-Empfängern sind bereits Systeme zur Zeitanalyse auf mindestens 0,1 ns (10 − 10 Sekunden) eingebaut, was bei einer Lichtgeschwindigkeit von 299 792 km/s nur 3 cm ausmacht.
Die klassischen Zeitzeichensender sind i. a. mit genauen Atomuhren gekoppelt, die durch spezielle Verfahren laufend mit jenen der anderen Zeitdienste verglichen werden. Dazu können z. B. die internen Schaltcodes von Fernsehsignalen dienen, oder die LORAN-Funkfeuer der Langstrecken-Navigation. Auch direkte Standleitungen werden dafür verwendet, oder der Zeitvergleich mittels Erdsatelliten.
Bis in die 1950er-Jahre wurden viele Sender durch astrometrische Messungen von Sterndurchgängen gesteuert, und bis ca. 1975 mit dieser Technik kontrolliert. Seither wurden derart genaue Atomuhren entwickelt, dass die Astrometrie (mit etwa 0,0005 Sekunden) „zu ungenau“ ist und durch Satellitenmethoden ersetzt wurde. Damit ist das internationale Zeitsystem – die „Atomzeit“ TA (Temps Atomique) ununterbrochen auf mindestens Nanosekunden (Milliardstel Sekunden) genau definiert.
[Bearbeiten] Liste von Zeitzeichensendern
Die nächstgelegenen Sender stehen:
- in Mainflingen bei Frankfurt am Main (DCF77, 77,5 kHz, amtliche Zeit und Kalenderschaltung von Deutschland)
- bei Neuchatel in der Westschweiz (Codename HBG, 75,0 kHz)
- bei Prag in Tschechien (Codename OMA, 50 kHz)
- und bei Hamburg (DIZ, Kurzwelle, Hydrografisches Institut)
- In ganz Eurasien sind auch einige russische Kurzwellen-Sender auf den genauen Frequenzen 5, 10 und 15 MHz zu empfangen (Signale meist im 0,1-s-Rhythmus).
- Darüber hinaus bieten viele Telefondienste neben der übliche Zeitansage auch genauer definierte Signale. Sie bestehen meist in fortlaufenden „Sekundenpunkten“, die akustisch Genauigkeiten bis einige Millisekunden zulassen, elektronisch bis etwa Mikrosekunden.
[Bearbeiten] In alphabetischer Reihenfolge
- Beta – Russland: 25 kHz
- BPC – China: 68,5 kHz
- BPM – China, Lintong (Xi'an): 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz
- CHU – Kanada, Ottawa: 3,330 MHz, 7,335 MHz, 14,670 MHz
- Langwellensender DCF77 – Deutschland, Mainflingen: 77,5 kHz
- HBG – Schweiz, Prangins: 75 kHz
- JJY – Japan, Otakadoya Berg: 60 kHz
- JJY – Japan, Hagane Berg: 40 kHz
- MSF – Großbritannien, Rugby: 60 kHz
- OMA – Tschechien, Prag: 50 kHz
- RBU – Russland, Moskau: 66,66 kHz
- RTZ – Russland, Irkutsk: 50 kHz
- RWM – Russland, Moskau: 4,996 MHz, 9,996 MHz, 14,996 MHz
- WWV – USA, Fort Collins: 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz
- WWVB – USA, Fort Collins: 60 kHz
- WWVH – Hawaii, Kekaha: 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz
- YVTO – Caracas, Venezuela: 5 MHz
