Tiêu chuẩn quốc gia về thời gian là gì? Vì sao lại rất quan trọng?

[trungthuc]

Thời gian vốn là tài nguyên quý giá nhất của thế giới. Từ thuở xa xưa, con người đã biết quan sát Mặt Trời, Mặt Trăng để xác định ra thời khắc, từ đó hình thành nên khái niệm về "thời gian".

(Minh họa)

Từ tiếng trống canh đến "tiêu chuẩn quốc gia về thời gian​"
Nếu có xem qua các bộ phim cổ trang, hẳn bạn còn nhớ hình ảnh người "đánh trống canh" mỗi khi đêm xuống, mỗi canh tương đương với khoảng hai tiếng đồng hồ. Khi ấy, việc đo và thông báo thời gian là một công việc chính thức của triều đình.

Đồng hồ đá cổ xưa hơn 100 năm ở Bạc Liêu
​
Các "quan chức về thiên văn" thời xưa sử dụng các công cụ như đồng hồ Mặt trời, nhật quỹ, hoặc quan sát các ngôi sao để xác định thời điểm trong ngày, rồi truyền ra thông tin đó đến người dân qua tiếng chuông, tiếng trống.

Đó chính là hình thức xác định ra thời gian sơ khai, tức là cho thiết lập ra tiêu chuẩn về thời gian và đem phổ biến ra cho toàn thể xã hội.

Ngày nay, trên thế giới, hoạt động này được gọi là "Time Service", dịch vụ định ra thời gian.

Sự hình thành của hệ thống xác định ra thời gian​
Đến thế kỷ 17–19, khi ngành cơ khí đã xuất hiện và ngày càng tiến bộ hơn, con người đã phát minh ra đồng hồ cơ học chính xác hơn nhiều so với các công cụ cổ xưa.

Sự ra đời của đồng hồ đã làm thay đổi sâu sắc nhận thức của con người về thời gian, giúp cho các hoạt động kinh tế, giao thông và khoa học phát triển mở rộng vượt bậc.

Sang đến thế kỷ 20, cùng với sự khám phá về điện tử học, các loại đồng hồ chạy pin, đồng hồ điện, và đặc biệt là đồng hồ thạch anh đã được lần lượt cho ra đời. Sai số mỗi ngày chỉ còn dưới 0,5 giây, mở ra kỷ nguyên của thời gian với độ chính xác rất cao.

Tuy nhiên, nhu cầu khoa học và kỹ nghệ hiện đại còn đặt ra các yêu cầu còn cao hơn nhiều.
Vì vậy, con người đã nghiên cứu, tìm tòi các tiêu chuẩn về thời gian tuyệt đối, gọi là "hệ thống thời gian theo tiêu chuẩn" (Time Standard).

Hiện nay có ba loại hệ thống về thời gian căn bản:

1/ Thời gian thế giới (UT): dựa vào chu kỳ tự quay của Trái Đất.
2/ Thời gian lịch thiên văn (ET): dựa vào chu kỳ Trái Đất quay quanh Mặt Trời.
3/ Thời gian nguyên tử (AT): dựa trên sự giao động của nguyên tử (như nguyên tử Cesium).

Do Trái Đất quay không đều, thời gian thế giới (UT) có sự sai lệch nhỏ. Kể từ năm 1967, cộng đồng quốc tế đã thống nhất lấy thời gian nguyên tử làm tiêu chuẩn đo thời gian quốc tế.

Từ đó, hệ thống UTC (Coordinated Universal Time -Thời gian Phối hợp Quốc tế) đã ra đời, được sử dụng làm tiêu chuẩn chung cho cả thế giới.

Việt Nam nằm trong múi giờ UTC+7, tức "giờ Hà Nội" mà chúng ta đang áp dụng hàng ngày.

Các hình thức vể tiêu chuẩn thời gian hiện nay​

1/ Tiêu chuẩn thời gian qua sóng ngắn (Shortwave)​
- Sử dụng sóng vô tuyến tần số 3–30 MHz để phát ra tín hiệu về thời gian.
- Phạm vi cho phủ sóng có thể lên đến 3,000 km (đủ để bao trùm toàn bộ lãnh thổ Việt Nam"
- Độ chính xác đạt mức mil/giây (1/1000 giây).

2/ Tiêu chuẩn thời gian qua sóng dài (Longwave)​
- Sử dụng tần số thấp hơn, khoảng 30–300 kHz.
- Tín hiệu có thể lan xa hơn 2,000 km, phù hợp cho các ứng dụng trong ngành hàng hải, viễn thông hoặc khu vực xa trung tâm.
- Độ chính xác: micro/giây (1/1.000.000 giây).

3/ Tiêu chuẩn thời gian qua điện thoại​
Một số cơ quan và công ty kinh doanh có thể gọi đến hệ thống định thời gian tự động để nhận được thời gian đúng theo tiêu chuẩn.
Độ chính xác: khoảng 10 mili/giây.

4/ Tiêu chuẩn thời gian qua truyền hình và Internet​
- Trên sóng truyền hình quốc gia và hệ thống mạng máy tính, thời gian chuẩn được "nhúng" trong tín hiệu phát sóng.
- Khi người tiêu dùng mở xem TV, hoặc máy tính để truy cập vào máy chủ NTP (Network Time Protocol), hệ thống sẽ tự động cho đồng bộ hóa thời gian.

5/ Tiêu chuẩn thời gian qua vệ tinh​
Đây là phương pháp được phổ biến rộng rãi nhất hiện nay.

Các hệ thống định vị như GPS (Mỹ), GLONASS (Nga), Galileo (Châu Âu) và Bắc Đẩu/Beidou (TQ) đều hoạt động dựa trên nguyên tắc xác định thời gian.
Mỗi vệ tinh đều có đồng hồ nguyên tử, và tín hiệu phát ra chứa dữ kiện về thời gian rất chính xác.
Các thiết bị định vị hoặc máy chủ có thể nhận tín hiệu này để cho đồng bộ hóa thời gian tiêu chuẩn với độ chính xác đến nanogiây (1 phần tỷ giây).

Vì sao tiêu chuẩn về thời gian quốc gia lại quan trọng?​
Mới nghe qua, có thể nghĩ việc tiêu chuẩn hóa thời gian chỉ giúp cho chúng ta xem đồng hồ chính xác.
Nhưng thực tế, xác định thời gian là nền tảng của cả nền kinh tế số và hệ thống hoạt động của quốc gia.
1/ Hàng không–vũ trụ: Mọi phương pháp đo đạc quỹ đạo, định vị và điều khiển đều cần phải đồng bộ hóa thời gian chính xác đến tuyệt đối.
- Ngành điện: Hệ thống điện lực quốc gia yêu cầu các trạm phát điện và lưới truyền tải hoạt động cùng pha. Nếu bị lệch thời gian, có thể gây ra bị mất đồng bộ, chập mạch, thậm chí bị sập điện trên diện rộng.
- Tài chính–ngân hàng: Giao dịch điện tử diễn ra theo mili/giây. Nếu thời gian trên các máy chủ không trùng khớp, có thể dẫn đến lỗi trong dịch vụ thanh toán hoặc xảy ra gian lận.
- Viễn thông và mạng 5G: Các trạm phát sóng di động cần phải đồng bộ hóa thời gian ở mức micro/giây để bảo đảm chất lượng tín hiệu và di chuyển vùng liền mạch.
- Quốc phòng, khí tượng, địa chấn, giao thông thông minh: Tất cả đều cần dữ kiện về thời gian chính xác để hoạt động an toàn và hiệu quả.
Tiêu chuẩn về thời gian quốc gia không chỉ là công việc thuần túy về kỹ thuật khô khan, mà là nền tảng vô hình bảo đảm mọi hệ thống trong xã hội hiện đại được vận hành đồng bộ và an toàn.

Từ chiếc điện thoại mà bạn cầm trên tay, đến xe điện ngầm, máy bay, ngân hàng, nhà máy điện, và cả các vệ tinh trên quỹ đạo, tất cả đều cần phải dựa trên cùng một "nhịp đập trong thời gian quốc gia".