Tijdsverschil nader uitgelegd

De winter staat voor de deur, de zomertijd is voorbij en de klok wordt weer een uur achteruit gezet wordt. Opeens is het dan vroeg donker. Voor ons zendamateurs (in Nederland dan) wordt het verschil met UTC of Greenwich Mean Time een uurtje. Waar komt dat tijdsverschil eigenlijk vandaan? En hoe weet je hoe laat het hier is?

De tijd was vroeger voor de mensen natuurlijk hoofdzakelijk het verschil van dag en nacht en het verschil van de seizoenen. Dat hangt weer samen met de rotatie van de aarde om haar eigen as (24 uur) en de baan van de aarde om de zon (een jaar).

De astronomische tijd wordt echter vastgesteld op de plaats waar je zit. Het is dus belangrijk nauwkeurig te weten op welke plaats op aarde je je bevindt om te zien hoe laat het is. De begrippen tijd, plaats, snelheid en afstand blijken onverbrekelijk met elkaar samen te hangen.

Coördinaten op aarde

Al vroeg maakte de mens gebruik van coördinaten om een positie op aarde aan te geven. Men trok denkbeeldige lijnen over de aardbol: de breedtegraden en lengtegraden. De grootste breedtegraad is de evenaar, halverwege de aarde en die heeft men 0 graden genoemd. De evenaar verdeelt de aarde in een Noorderbreedte en een Zuiderbreedte. Haaks op de breedtegraden lopen de lengtegraden (ook wel meridianen genoemd) en ze zijn allemaal even lang. Het benoemen van een standaard nulgraden meridiaan, in feite de scheiding tussen Oost en West, bleek een moeilijk probleem.

Waarom zou een stad als Londen met de eer mogen gaan strijken als het ook Amsterdam of Lissabon had kunnen zijn. Op oude kaarten verplaatste deze nulmeridiaan zich dan ook afhankelijk van de kaartenmaker, politieke voorkeur of geldschieters langs plaatsen als de Canarische eilanden, Rome, Kopenhagen, Pisa en Philadelphia. Uiteindelijk werd in de achttiende eeuw de Engelse plaats Greenwich de plek waar het oosten en het westen elkaar ontmoeten.

In Greenwich lag de belangrijkste sterrenwacht in die tijd. Hiermee kwam het aardse raster definitief vast te liggen. Nul graden lengte was de lijn van pool tot pool over Greenwich, Nederland lag op het Oostelijk halfrond ergens tussen de 4 en 6 graden, Aruba op het Westelijk halfrond op 70 graden en nog verder naar het Westen kom je op 180 graden de datumlijn tegen, waar het Westen weer Oosten wordt.

En de tijd?

De aarde draait in 24 uur om haar as, 360 graden. Na één uur heeft de aarde 15 graden afgelegd. Het tijdsverschil tussen Greenwich (0 graden) en Amsterdam (5 graden) is dus theoretisch 20 minuten, d.w.z. in Greenwich is het 20 minuten vroeger. Het tijdverschil tussen Amsterdam en Aruba (75 graden) zou dus 5 uur zijn.

Om het allemaal gemakkelijker te maken heeft men de aarde opgedeeld in tijdzones van 15 graden, waarbij de tijd van Greenwich op de nulmeridiaan als uitgangspunt werd genomen. 12.00 uur in Greenwich (GMT) geeft 13.00 uur in Amsterdam en Kaapstad (zelfde tijdzone) of 08.00 uur op Aruba. Hier en daar zijn de tijdzones flink opgerekt om voor een bepaald gebied toch dezelfde tijd te kunnen hanteren. Europees Rusland heeft een tijdverschil met GMT van +3 uur maar ligt eigenlijk wel in drie tijdzones.

De relatie met afstand wordt nu ook duidelijk. De aarde heeft op de evenaar een omtrek van 40.000 km wat overeenkomt met 360 graden. Eén graad is 60 minuten en 1 minuut is na een kleine rekensom 1.852 meter. Dat is precies één zeemijl.

Drie eeuwen geleden

In de achttiende eeuw kon men onmogelijk bepalen hoe laat het precies was. En zonder nauwkeurige tijdbepaling bleek het vaststellen van de juiste lengtegraad onmogelijk. Met zonnewijzers kon je nog aardig de tijd van de dag bepalen als je op een vaste plaats verbleef en de zon scheen, maar het bleef tamelijk onnauwkeurig. Wel wist je dat het daar 12 uur was als de zon op z’n hoogste punt stond.

Als je de zonnewijzer voor het station in Amersfoort bekijkt dan zie je dat het verschil tussen de werkelijke (zonne)tijd en de in Nederland gehanteerde zomertijd een verschil aangeeft van wel 2 uur! Dus navigeren bleef tot ver in de achttiende eeuw een kwestie van gissen. De breedtegraad bepaalde de zeeman door te meten wat de hoek is die de zon met de horizon maakt. Maar hoe laat was het dan in Greenwich?

Een tijdsverschil van 1 uur betekent dus een lengteverschil van 15 graden. Dus wat was er nodig: de tijd van een ander, bekend punt op aarde! En juist hierin schuilt het probleem. Want het maken van een betrouwbare klok met zeebenen bleek pas in de achttiende eeuw te kunnen.

Probleem opgelost

Het was de Britse klokkenmaker/timmerman John Harrison die het probleem oploste. De eerste zeeklok werd door Harrison voltooid in 1736 en werd de Harrison 1 genoemd, of kortweg H-1. De H-1 was een fors apparaat geworden met veel volstrekt nieuwe vondsten om opgewassen te zijn tegen de beproevingen van een zeereis. Op zijn eerste zeereis naar Lissabon bleek de H-1 slechts een paar seconden per 24 uur achter te lopen.

Harrison was hierover niet tevreden. Hij ontwierp ook nog de H-2, H3 en H-4. Met het laatste ontwerp zag Harrison kans een prijs van 20.000 pond te winnen die was uitgeloofd door de Britse regering voor een klok die op zee nauwkeurig bleef lopen. In 1761 maakte de H-4 een proeftocht naar Jamaica. De oversteek van de Atlantische Oceaan duurde bijna drie maanden. Met behulp van astronomische instrumenten werd na aankomst de lokale tijd vastgesteld. Aangezien de afstand tussen Jamaica en Greenwich nauwkeurig bekend was, kon de Greenwichtijd worden vastgesteld. Na een reis van 81 dagen bleek het horloge slechts een afwijking te vertonen van 5 seconden! De chronometer was geboren.

De marconist en de chronometer

Op alle schepen werd dit instrument als een kostbare schat gekoesterd. De marconist werd iedere dag opgetrommeld om de nauwkeurigheid van de chronometer te controleren door de afwijking vast te stellen met een radiografisch tijdsignaal (b.v. WWV op 10 MHz). De dagelijkse afwijking van het uurwerk (de “gang”) varieerde nogal, afhankelijk van de temperatuur en vochtigheid. Meestal lag deze tussen de 0 en 3 seconden.

De verschillen werden keurig opgeschreven in een chronometerjournaal (gelijk zetten was er niet bij, daarvoor moest de klok naar de leverancier, in Nederland de firma Observator). De scheepschronometer was een prachtig mechanisch uurwerk, cardanisch opgehangen in een zware houten kist. Met twee sleutels werd het uurwerk iedere dag opgewonden, een grote verantwoordelijkheid van de stuurmansleerling! Zo’n scheepschronometer (U.S. Navy, anno 1941) wordt in Amerika nog voor $2100,- aangeboden.

De andere klokken op het schip werden wel met de werkelijke tijd gelijk gezet. Een doorsnee koopvaardijschip maakte op een Atlantische oversteek zo’n 400 zeemijl per etmaal, ruwweg dus 7 graden oftewel een half uur tijdverschil. Op weg naar Amerika werd alle klokken dan iedere dag een half uur achteruit gezet, een nachtelijke taak van de hofmeester.

Sparks doen het anders

Voor de sparks verliep het klokkenverhaal wat anders, want hij liep zijn dienst volgens een tijdrooster in GMT. Om in een bepaald gebied op alle schepen de marconist op dezelfde tijd te laten uitluisteren was de aardbol verdeeld in 6 tijdzones. Op schepen met maar één marconist (en dat waren de meeste) werd 8 uur per dag uitgeluisterd op de noodfrequentie, zijn dienst was opgedeeld in 4 perioden van 2 uur.

In zone A (van 30 Westerlengte tot 30 graden Oosterlengte betekende dat van 0800 tot 1000, van 1200 tot 1400, van 1600 tot 1800 en van 2000 tot 2200 uur GMT. Op 30 graden verschoof de dienst naar zone F en begon de dag op 1200 GMT en eindigde met de late dienst van 0000 tot 0200 uur GMT. Het aardige van het schema was, dat er over de hele wereld steeds drie blokken in daglicht vielen en één in de nacht. De sparks kon dus genieten van een vorstelijke nachtrust!

Summits on the Air

Van de klokken naar de bergen. Hoe gaat het met Summits on the Air? In september een weekje rondgetrokken in de Oostenrijkse Alpen. Enorm geboft met het weer, iedere dag volop zon en een stralend blauwe lucht. Geen ontkomen aan, de radio mee naar boven! Drie bergtoppen geactiveerd in Tirol. Een rechtstreeks SOTA contact met PA3FYG, die ergens verderop in Tirol zat, lukte niet, want ik was de microfoon vergeten mee te nemen! Gelukkig wel de sleutel in de rugzak en zo werden er toch nog verbindingen gemaakt.

Op de “huisfrequentie” 7.032 kHz hoef je nooit lang te roepen. De Bergkastelspitze OE/TI-085 was het meest spectaculair, de bijna 3000 meter hoge klomp bleek lastig te beklimmen. Er liep niet echt een pad naar de top, maar onze Oostenrijkse gids heeft ons prima naar het Gipfelkreuz gebracht. Wel veroorzaakten wij onderweg een flinke steenlawine, een groot geluk dat er niemand achter ons liep!

De top was smal en steil, geen plaats om antennes op te bouwen, zelfs niet met de vishengel. De dipool werd aan twee zijden in de diepte gegooid en de draden lagen los over de rotsen gedrapeerd. Even afstemmen met de Elecraft T1 tuner en er kwam voldoende uit de FT-817 (2 Watt met de interne batterij) om 11 QSO’s in het log te krijgen! Na een half uur inpakken en de steile helling af naar beneden, ditmaal zonder vallende stenen. Heen en terug 7 uur onderweg geweest voor een paar QSO’s.

73,
Hans, PA0HRM

Dit is een herdruk van PSE QSL bericht 51 zoals ooit in het blad Twente Beam van VERON afdeling Twente verschenen.