¿Cómo funciona un reloj atómico?

Nuestros relojes radiocontrolados (Wave Ceptor) llevan en su seno una antena que recoge directamente las señales de cinco (o seis, en los modelos más actuales) estaciones de todo el mundo que emiten la hora obtenida directamente de un reloj atómico, el sistema más innovador y exacto de medir el tiempo. Gracias a ello, esos relojes están actualizados al milisegundo (y más aún) con la hora "real", permitiéndonos una exactitud en nuestra muñeca desconocida hasta no hace muchos años. Además, y gracias a su función de sincronización automática, molestos ajustes como el horario de verano o invierno, o correcciones de los segundos por el desvío en las mediciones debido a numerosos factores (cambios de temperatura, o desajustes en el propio cuarzo) ya no son necesarios, realizándolos todos ellos por sí mismo nuestro reloj.

Pero ¿cómo funciona la máquina que hace posible todo ello? ¿Cómo es un reloj atómico? En Internet tenéis infinidad de artículos dedicado a ello. No queremos ser uno más, sino intentar reunir en un poco espacio lo más útil e interesante de esta tecnología.



Los relojes atómicos son capaces de medir una milmillonésima de segundo, y gracias a su exactitud se utilizan para infinidad de instrumentos hoy en día, como, por ejemplo, el momento de lanzamiento de misiles. De hecho la escala de este tiempo es tan diferente a como era antes la medición del mismo, que se ha tenido que recurrir a una nueva definición: el TAI. El Tiempo Atómico Internacional. El TAI define un segundo como "el tiempo que tarda un átomo de cesio en vibrar 9.192.631.770 millones de veces". Por eso a los relojes radiocontrolados se les conoce también coloquialmente como "relojes atómicos". No es que lleven en su interior una bomba de neutrones, ni que funcionen con uranio (¡como algunos en cierto momento llegaron a pensar!), sino que para su funcionamiento recurren a relojes que funcionan bajo el TAI.

Antes de la llegada del TAI el segundo se determinaba dividiendo el día entre 24, obteniendo así una hora. Luego, había que dividir ésta entre 60, para conseguir un minuto, y otra vez entre 60 para conseguir los segundos. Dicho de otra forma: un segundo era 1/86.400 del día solar (un día solar es el tiempo medio que transcurre entre dos pasadas consecutivas del sol por su punto más alto). Pero esto tenía varios compromisos. El primero y más importante es que ese tiempo es muy inexacto, ya que la duración del día solar no es constante, y el movimiento del sol alrededor de la Tierra no es uniforme. Por ello, se tuvo que recurrir a lo que se denomina un "sol medio", un "término medio" entre el sol que se alejaba unas veces, y otras se acercaba. Pero esto no eliminaba el problema de las variaciones de rotación de la Tierra.


Por eso, en 1967 el SI (Sistema Internacional de Unidades Físicas) definió el segundo basándose en las vibraciones del átomo de cesio 133. Los relojes que miden dichas vibraciones son los relojes atómicos, y los hay de tres tipos: de rubidio, de cesio, y de láseres de hidrógeno atómico. Incluso entre esos relojes atómicos hay ínfimas variaciones, siendo el más exacto (en la terminología se le llama a esto "pureza espectral", y de cuanta más pureza sea el reloj, más exacto será) el de láser de hidrógeno. El siguiente es el de rubidio, y el último el de cesio. Pero esta diferencia es tan pequeña que alcanza del orden de 10 elevado a -12 para los de cesio y rubidio, y para que un reloj atómico se retrase un sólo segundo deben transcurrir unos 13.000 años.

Mediante el TAI se miden actualmente casi toda la armamentística militar de última generación, además de otros usos, como el control de las señales de tráfico en ciudades como Nueva York o Tokio, o la sincronización en mercados bursátiles. Por todo el mundo hay cientos de relojes atómicos. En España se encarga de recoger las señales atómicas el Observatorio de la Marina de San Fernando, que envía a su vez a las emisoras de televisión y radio de toda España. Este Observatorio, fundado en el año 1976, es el "Patrón Nacional de Tiempo y Frecuencia" de España, y de él depende la "hora oficial" española, el laboratorio de tiempo primario -único en España- y de él también es responsabilidad la redacción del almanaque náutico.


Los relojes Wave Ceptor de Casio reciben señales de radiofrecuencia de torres de emisión enlazadas con relojes atómicos en Europa, Japón, EE. UU. y China. Son seis en total, situadas en Shangqiu (China); monte Hagane y monte Otakadoya (son dos torres) en Japón; Fort Collins (Estados Unidos); Anthorn (Inglaterra) y Mainflingen (Alemania). Aunque cada estación emite en una frecuencia diferente, los relojes Wave Ceptor son capaces de decodificarlas todas. Así, en Inglaterra y Estados Unidos se emite a 60 kHz, mientras que Alemania emite 77,5 kHz y en Japón en 40 o 60 kHz (dependiendo de la estación). China emite a 68 kHz de frencuencia.


| Redacción: Zona Casio