Information über die Zeit

Sie dient zur gesetzlich verbindlichen Darstellung der Einheit der Zeit (Sekunde) und der Einheit der Frequenz (Hertz). Diese Größen werden an Interessenten im Haus und außer Haus weitergegeben.

Die Sekunde, Einheitenzeichen s, ist die SI-Einheit der Zeit. Sie ist definiert, indem für die Cäsiumfrequenz ΔνCs, der Frequenz des ungestörten Hyperfeinübergangs des Grundzustands des Cäsiumatoms 133, der Zahlenwert 9 192 631 770 festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit Hz, die gleich s-1 ist.

Das Hertz (Hz) ist die Einheit der Frequenz (Anzahl periodischer Vorgänge pro Zeiteinheit), wobei 1 Hz = 1 s-1 gilt.

Es werden zwei industrielle Atomuhren mit thermischen Cäsiumstrahlröhren und ein Aktiver Wasserstoffmaser zur stationären Verwendung betrieben sowie zusätzlich ein Rubidium-Frequenznormal, das akkugepuffert speziell für den mobilen Einsatz verwendet wird.

Das BEV führt ständig mit anderen Instituten Zeitvergleichsmessungen mittels GNSS-Satelliten durch. Rund 500 Atomuhren nehmen bei diesem Vergleich teil. Das Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) in Sevres bei Paris berechnet aus den Messwerten eine mittlere Zeitskala (UTC) und teilt den Instituten die Zeitabweichungen ihrer Uhren mit. Bei Kalibrierungen können dann diese Abweichungen vom BEV berücksichtigt werden.

Der Betrag dieser Abweichung ist kleiner als 5 x 10-14 s. Dies bedeutet, dass die Uhr in 1 Million Jahren um weniger als 1 Sekunde falsch geht.

Zeitzeichen und Normalfrequenzen werden über das öffentliche Telefonnetz übertragen:
Sekundenimpulse: +43 1 21110 821505
440 Hz (Normalstimmton A): +43 1 21110 821507
1000 Hz: +43 1 21110 821509

Das Zeitzeichen wird in Form von Sekundenimpulsen übertragen, wobei zu Beginn jeder Sekunde ein 50 ms dauernder 1000 Hz Ton erzeugt wird. Der Beginn einer neuen Minute wird durch Unterdrücken des letzten Impulses vor dem Beginn dieser Minute angekündigt, weiters wird der Beginn einer neuen Stunde durch Unterdrücken der letzten fünf Impulse vor Beginn der ersten Minute dieser Stunde angekündigt. Die Sekundenimpulse können zum Beispiel zum Setzen von Uhren und zum Kalibrieren von Kurzzeitmessern (Stoppuhren) verwendet werden.

Die Abweichung der österreichischen Zeitskala von der internationalen Zeitskala UTC wird stets kleiner als 100 ns gehalten.

Das über die Telefonleitung übertragene Zeitsignal kommt beim Empfänger zeitverzögert an. Diese Zeitverzögerung wird für alle Orte in Österreich sowie für Orte in benachbarten Ländern stets kleiner als 30 ms sein. Bei der Bestimmung von Zeitintervallen hat die Laufzeit keinen Einfluss, sofern die Verbindung nicht unterbrochen wird. Wird die Verbindung unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder hergestellt, kann die neue Verbindung einen anderen Pfad benützen als die alte Verbindung. Dies kann zu einer leicht unterschiedlichen Laufzeit führen, die Änderung wird aber für viele Fälle unerheblich sein. Zum Beispiel wird bei der Kalibrierung von manuell zu bedienenden Stoppuhren die Messunsicherheit praktisch ausschließlich durch das manuelle Starten und Stoppen verursacht, Änderungen der Laufzeit können daher vernachlässigt werden. Als Richtwert für die durch das manuelle Starten und Stoppen verursachte Messunsicherheit können 0,3 Sekunden angenommen werden.

Um automatisch Uhren in PCs setzen zu können, betreibt das BEV drei NTP-Server
(NTP bedeutet Network Time Protocol).
Die NTP-Server lauten
bevtime1.metrologie.at
bevtime2.metrologie.at
time.metrologie.at
und können in Synchronisationsprogrammen (Freeware aus Internet) als NTP-Quelle eingegeben werden. Bei Windows gibt es bereits einen integrierten Client, wo nur mehr die Adresse eingegeben werden muss. Die Synchronisation der PC-Uhr erfolgt dann meist besser als 50 Millisekunden (50 tausendstel Sekunden).

Zusätzlich wird die Normalzeit auch von einem Zeitverbreitungssystem über Modem verbreitet. Dieses Zeitverbreitungssystem ist unter der Telefonnummer +43 1 21110 826381 erreichbar.

Weiters werden Zeit und Frequenz durch den Physikalisch-technischen Prüfdienst des BEV in Form von Kalibrierungen weitergegeben. Es werden im BEV die verschiedensten Messgeräte für Zeit und Frequenz kalibriert, wie z.B. Stoppuhren, elektronisch gesteuerte Kurzzeitmesser, Frequenzmessgeräte, Quarznormale, Rubidiumnormale, Normalfrequenzempfänger usw..
Der Kunde erhält einen Kalibrierschein, in dem die Messergebnisse (Messwerte, Fehlerwerte, Korrekturwerte) samt Messunsicherheiten angegeben sind und kann somit die Abweichung seiner Messgeräte bei seinen Messungen berücksichtigen.

Zeit- und Frequenzinformationen werden auch über Leitungen an andere messtechnische Labors im Haus weitergegeben.

In letzter Zeit gibt es immer mehr Bedarf an der Zeitsynchronisation über Internet. Viele PCs werden für zeitkritische Langzeitmessungen eingesetzt. Z.B. muss bei Schallmessungen in der Nähe von Flughäfen oder von Bahnlinien ein Schallereignis dem richtigen Flugzeug oder Zug zugeordnet werden können. Damit der Fehler der PC- Uhr über Tage und Wochen nicht zu groß wird, kann sich der PC über Internet periodisch (z.B. täglich) die Zeit holen.

Anwender aus dem Bereich der Messtechnik, der Telekommunikation und der Labortechnik bringen regelmäßig ihre Normalgeräte zur Kalibrierung, um sie auf die nationalen Normale zurückzuführen. Dieser Nachweis der Richtigkeit der Messgeräte ist besonders bedeutend im Rahmen der Qualitätssicherung und der Akkreditierung.

Da die Zeit und die Frequenz die am genauesten darstellbaren physikalischen Größen sind, werden auch andere Größen, wie die Länge und die elektrische Spannung auf Zeit und Frequenz zurückgeführt. Das Meter ist definiert als die Länge der Strecke, die das Licht im leeren Raum während der Dauer von 1/299 792 458 Sekunden durchläuft. Die Einheit der elektrischen Spannung, das Volt, kann durch den Josephson – Effekt, einen quantenmechanischen Effekt, der bei der Temperatur des flüssigen Heliums in Halbleitern auftritt, auf die Frequenz zurückgeführt werden.

In früheren Zeiten war die Sekunde nicht durch eine Anzahl von Schwingungen des Cäsiumatoms definiert, sondern wurde von der Dauer des mittleren Sonnentages abgeleitet. Diese alte Definition wäre für die heute geforderte Messgenauigkeit nicht mehr brauchbar, da die Geschwindigkeit der Rotation der Erde um ihre Achse messbaren Schwankungen unterworfen ist und außerdem in Laufe der Jahre immer geringer wird. Eine derartige Sekunde hätte keine konstante Dauer, sondern wäre von der Rotationsgeschwindigkeit der Erde abhängig.

Die Atomsekunde hat hingegen eine konstante Dauer und ist von der Erdrotation unabhängig. Damit die Zeitskala der Erdrotation nicht davonläuft, d. h. dass Mittag nach unseren Uhren auch Mittag nach dem Sonnenstand bleibt, müssen manchmal zusätzliche Sekunden, so genannte Schaltsekunden, in die Zeitskala eingefügt werden.

Damit auf Dauer unser Kalenderjahr mit der eines tropischen Jahres (365, 2422 Sonnentage) zusammenpasst, müssen Schalttage eingefügt werden. Aus praktischen Gründen können die einzelnen Kalenderjahre nur eine ganze Anzahl von Tagen besitzen, nämlich 365 (Gemeinjahre) oder 366 (Schaltjahre).
Ob ein Jahr ein Gemeinjahr oder ein Schaltjahr ist, wird durch folgende Regeln bestimmt:

Regel 1:
Ist die Jahreszahl des Jahres durch 100 ohne Rest teilbar, nicht aber durch 400, dann ist das Jahr ein Gemeinjahr.
Nach dieser Regel sind z.B. die Jahre 1700, 1800, 1900, 2100, 2200, 2300 Gemeinjahre. Die Jahre 1600, 2000 und 2400 sind Schaltjahre.

Regel 2:
Für jene Jahre, die nicht bereits aufgrund von Regel 1 Gemeinjahre sind, gilt: Ist die Jahreszahl des Jahres durch 4 ohne Rest teilbar, dann ist das Jahr ein Schaltjahr, sonst ein Gemeinjahr.
Nach dieser Regel sind z.B. die Jahre 1996, 2000 und 2004 Schaltjahre und 1997, 1998, 1999, 2001, 2002 und 2003 Gemeinjahre.

Durch Anwendung der beiden Regeln ergeben sich 97 Schaltjahre in 400 Jahren. Die mittlere Dauer des Kalenderjahres ist somit 365 97/400 (= 365,2425) Tage und kommt der Dauer des tropischen Jahres sehr nahe.

In Österreich wurde für folgende Zeitabschnitte die Sommerzeit verwendet, wobei die Uhren jeweils um eine Stunde vorgestellt worden sind (eine „doppelte“ Sommerzeit, das heißt ein Vorstellen der Uhren um zwei Stunden, hat es in Österreich nie gegeben):

bZr: „bisherige Zeitrechnung“
NZ: Normalzeit
SZ: Sommerzeit
MEZ: Mitteleuropäische Zeit
MESZ: Mitteleuropäische Sommerzeit

(Im Jahre 1945 wurde die Sommerzeit ohne besondere Verordnung durch das Ende des Krieges aufgehoben. Dieser Vorgang war meist durch den Einmarsch der Besatzungs-truppen gegeben und erfolgte somit in einzelnen Landesteilen zu verschiedenen Zeiten, so z.B. in Wien angeblich am 12. April 1945. Genaue Unterlagen darüber sind uns nicht bekannt.)

Seit 1981 wird die Sommerzeit, meist für zwei bis drei Jahre im Voraus, mit Verordnungen der Bundesregierung nach folgender Regel festgelegt:

Beginn:      am letzten Sonntag im März um 2 h MEZ

Ende:       bis 1995 am letzten Sonntag im September um 3 h MESZ

ab 1996 am letzten Sonntag im Oktober um 3 h MESZ

Die Bundesregierung ist nicht frei in der Entscheidung über Beginn und Ende der Sommerzeit, sondern hat eine europäische Richtlinie zu beachten, die besagt, dass ab dem Jahr 2002 die Sommerzeit in jedem Mitgliedstaat am letzten Sonntag im März um 1 Uhr morgens UTC beginnt und am letzten Sonntag im Oktober um 1 Uhr morgens UTC endet. Die Daten der Zeitumstellung werden alle fünf Jahre veröffentlicht.

Somit ergaben bzw. ergeben sich ab 1981 folgende Umstellungszeitpunkte:

1981: 29. März 1981, 2 h MEZ bis 27. September 1981, 3 h SZ
1982: 28. März 1982, 2 h MEZ bis 26. September 1982, 3 h SZ
1983: 27. März 1983, 2 h MEZ bis 25. September 1983, 3 h SZ
1984: 25. März 1984, 2 h MEZ bis 30. September 1984, 3 h SZ
1985: 31. März 1985, 2 h MEZ bis 29. September 1985, 3 h SZ
1986: 30. März 1986, 2 h MEZ bis 28. September 1986, 3 h MESZ
1987: 29. März 1987, 2 h MEZ bis 27. September 1987, 3 h MESZ
1988: 27. März 1988, 2 h MEZ bis 25. September 1988, 3 h MESZ
1989: 26. März 1989, 2 h MEZ bis 24. September 1989, 3 h MESZ
1990: 25. März 1990, 2 h MEZ bis 30. September 1990, 3 h MESZ
1991: 31. März 1991, 2 h MEZ bis 29. September 1991, 3 h MESZ
1992: 29. März 1992, 2 h MEZ bis 27. September 1992, 3 h MESZ
1993: 28. März 1993, 2 h MEZ bis 26. September 1993, 3 h MESZ
1994: 27. März 1994, 2 h MEZ bis 25. September 1994, 3 h MESZ
1995: 26. März 1995, 2 h MEZ bis 24. September 1995, 3 h MESZ
1996: 31. März 1996, 2 h MEZ bis 27. Oktober 1996, 3 h MESZ
1997: 30. März 1997, 2 h MEZ bis 26. Oktober 1997, 3 h MESZ
1998: 29. März 1998, 2 h MEZ bis 25. Oktober 1998, 3 h MESZ
1999: 28. März 1999, 2 h MEZ bis 31. Oktober 1999, 3 h MESZ
2000: 26. März 2000, 2 h MEZ bis 29. Oktober 2000, 3 h MESZ
2001: 25. März 2001, 2 h MEZ bis 28. Oktober 2001, 3 h MESZ
2002: 31. März 2002, 2 h MEZ bis 27. Oktober 2002, 3 h MESZ
2003: 30. März 2003, 2 h MEZ bis 26. Oktober 2003, 3 h MESZ
2004: 28. März 2004, 2 h MEZ bis 31. Oktober 2004, 3 h MESZ
2005: 27. März 2005, 2 h MEZ bis 30. Oktober 2005, 3 h MESZ
2006: 26. März 2006, 2 h MEZ bis 29. Oktober 2006, 3 h MESZ
2007: 25. März 2007, 2 h MEZ bis 28. Oktober 2007, 3 h MESZ
2008: 30. März 2008, 2 h MEZ bis 26. Oktober 2008, 3 h MESZ
2009: 29. März 2009, 2 h MEZ bis 25. Oktober 2009, 3 h MESZ
2010: 28. März 2010, 2 h MEZ bis 31. Oktober 2010, 3 h MESZ
2011: 27. März 2011, 2 h MEZ bis 30. Oktober 2011, 3 h MESZ
2012: 25. März 2012, 2 h MEZ bis 28. Oktober 2012, 3 h MESZ
2013: 31. März 2013, 2 h MEZ bis 27. Oktober 2013, 3 h MESZ
2014: 30. März 2014, 2 h MEZ bis 26. Oktober 2014, 3 h MESZ
2015: 29. März 2015, 2 h MEZ bis 25. Oktober 2015, 3 h MESZ
2016: 27. März 2016, 2 h MEZ bis 30. Oktober 2016, 3 h MESZ
2017: 26. März 2017, 2 h MEZ bis 29. Oktober 2017, 3 h MESZ
2018: 25. März 2018, 2 h MEZ bis 28. Oktober 2018, 3 h MESZ
2019: 31. März 2019, 2 h MEZ bis 27. Oktober 2019, 3 h MESZ
2020: 29. März 2020, 2 h MEZ bis 25. Oktober 2020, 3 h MESZ
2021: 28. März 2021, 2 h MEZ bis 31. Oktober 2021, 3 h MESZ