Timekeeping là gì? Chức năng Timekeeping trên đồng hồ có gì đặc biệt?

Bạn có bao giờ mua một chiếc đồng hồ đắt tiền nhưng sau vài tháng lại thấy nó chạy lệch vài phút so với giờ thực? Đây là vấn đề phổ biến với hầu hết đồng hồ quartz thông thường. Chức năng Timekeeping ra đời như một giải pháp triệt để: đồng hồ tự nhận tín hiệu từ chuẩn thời gian chính xác nhất hành tinh và tự điều chỉnh, để bạn luôn đeo đúng giờ dù ở bất cứ đâu.

Đồng hồ nguyên tử là gì?

Đồng hồ nguyên tử là loại đồng hồ dùng dao động của nguyên tử, thường là cesium hoặc rubidium, để đo thời gian với độ ổn định rất cao. Đây là nền tảng quan trọng trong việc xác lập chuẩn thời gian hiện đại, phục vụ nhiều lĩnh vực như viễn thông, định vị, nghiên cứu khoa học và hệ thống tài chính.

Trong đời sống hằng ngày, người dùng không cần sở hữu một đồng hồ nguyên tử thật sự. Thay vào đó, các thiết bị như đồng hồ treo tường, đồng hồ bàn hoặc đồng hồ đeo tay có thể nhận tín hiệu thời gian được phát ra từ các trạm đồng bộ. NIST cho biết radio controlled clocks có bộ thu radio bên trong, nhận tín hiệu từ nơi có đồng hồ nguyên tử để tự đồng bộ thời gian.

Đồng hồ nguyên tử hoạt động như thế nào?

Cơ chế hoạt động của của đồng hồ nguyên tử được Tiến sĩ Isidor Isaac Rabi phát minh ra vào năm 1945. Ông cũng là người phát hiện ra sự cộng hưởng từ hạt nhân vào năm 1944, và là một trong những người sáng lập ra Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven (ở Long Island, New York) lẫn CERN.

Cơ chế hoạt động của đồng hồ nguyên tử gồm 2 yếu tố sau:

• Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân nguyên tử và các electron tuần hoàn xung quanh nó. Các loại nguyên tử khác nhau tạo nên môi trường vật lý xung quanh ta, mỗi loại đều có năng lượng riêng được quyết định bởi số electron quay quanh hạt nhân và lực hút điện từ của chúng.
• Nguyên tử sẽ hấp thụ rồi phát ra ánh sáng và sóng điện ở một tần số cụ thể khi nó thay đổi thành trạng thái năng lượng khác. Dựa vào yếu tố này, đồng hồ nguyên tử sử dụng các sóng điện từ và tần số ánh sáng của các loại nguyên tử để làm tiêu chuẩn đo lường thời gian chính xác cao.

Ban đầu, nguyên tử được sử dụng làm chuẩn đo đạc là Amoniac, hiện tại đã đổi thành Cesium, Rubidium, Hydro, Strontium, … và trong tương lai có lẽ sẽ là dựa trên ánh sáng.

Đồng hồ nguyên tử cũng có 2 loại là loại hệ thống thụ động và hệ thống chủ động. Hệ thống thụ động sẽ xác định tần số cụ thể của một nguyên tử cộng hưởng khi sóng điện từ của các tần số khác nhau được áp dụng cho chúng. Còn hệ thống chủ động sẽ đo tần số bằng cách cho phép các nguyên tử phát ra sóng điện từ. Hầu hết các đồng hồ nguyên tử hiện đang được sử dụng đều sử dụng hệ thống thụ động.

Chức năng Timekeeping là gì?

Hiểu đơn giản, Timekeeping (Giờ hiện hành) là một chức năng hiển thị giờ hiện tại chính xác tuyệt đối với các loại sản phẩm đồng hồ hoặc không phải đồng hồ. Sau khi nhận tín hiệu, đồng hồ sẽ tự động điều chỉnh lại thời gian của bản thân. Chức năng này của đồng hồ thường được gọi là Atomic Timekeeping hoặc gọi theo công nghệ mà chúng sử dụng để nhận tín hiệu thời gian.

Những đồng hồ quartz có chức năng Atomic Timekeeping sẽ có thể nhận tín hiệu thời gian của đồng hồ nguyên tử cesium thông qua sóng Radio hay vệ tinh (GPS). Kết quả là thời gian hiển thị của nó sẽ được cập nhật liên tục nên sẽ rất chính xác.

Cần phải nói thêm đồng hồ nguyên tử hiện nay được xem là thiết bị chuẩn để đo lường thời gian trên toàn thế giới và hiện vẫn chưa có đồng hồ nguyên tử đeo tay. Tất cả các đồng hồ đeo tay trên thị trường hiện nay đều là dùng chức năng Atomatic Timekeeping để liên tục nhận tín hiệu và đồng bộ thời gian với đồng hồ nguyên tử. Xét về độ chính xác, các đồng hồ nhận tín hiệu Radio thường phải chịu sự chậm trễ quá cảnh khoảng 1 mili giây cho mỗi khoảng cách 300 km (186 mi) đối với thiết bị phát sóng vô tuyến mà nó nhận. Tuy có sự chậm trễ dẫn đến sai lệch so với đồng hồ nguyên tử nhưng đây vẫn là độ chính xác cực kỳ cao đối với thiết bị đeo tay.

Hiện nay, Nhật Bản được xem là nước đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu đồng hồ nguyên tử lẫn các loại đồng hồ đeo tay nhận tín hiệu thời gian nguyên tử. Các đồng hồ đài phun nguyên tử Nhật Bản được sử dụng chính thức tính đến thời điểm này có độ chính xác là 10^-16, tức là trong vòng 300 triệu năm mới có 1 giây lỗi.

Đồng hồ có Atomic Timekeeping nhận tín hiệu bằng cách nào?

Nhận tín hiệu qua sóng radio

Cách phổ biến nhất của Atomic Timekeeping là nhận tín hiệu qua sóng radio. Tại Mỹ, NIST vận hành trạm WWVB gần Fort Collins, Colorado. Trạm này phát tín hiệu ở tần số 60 kHz để các đồng hồ radio controlled có thể nhận và giải mã thông tin thời gian.

Tín hiệu radio không truyền giọng nói như đài phát thanh thông thường, mà truyền mã thời gian. Theo NIST, tín hiệu gồm các bit nhị phân được gửi với tốc độ 1 bit mỗi giây và cần khoảng 1 phút để truyền một mã thời gian hoàn chỉnh. Khi đồng hồ giải mã được tín hiệu, nó sẽ đồng bộ lại thời gian theo múi giờ đã thiết lập.

Nhận tín hiệu qua GPS

Một số đồng hồ hiện đại, đặc biệt là đồng hồ dùng cho du lịch, hàng không, thể thao ngoài trời hoặc di chuyển quốc tế, có thể đồng bộ thời gian qua GPS. Cách này không phụ thuộc vào trạm phát sóng radio mặt đất tại một khu vực cụ thể, mà dựa vào tín hiệu vệ tinh để cập nhật thời gian và múi giờ.

Đồng hồ GPS thường tiện hơn khi người dùng đi qua nhiều quốc gia hoặc vùng phủ sóng radio không ổn định. Tuy nhiên, tính năng này cũng cần điều kiện thu tín hiệu tốt, thường hoạt động hiệu quả hơn ở không gian thoáng thay vì trong nhà, tầng hầm hoặc nơi bị che khuất nhiều.

So sánh độ chính xác giữa các loại đồng hồ

Tạm kết

Timekeeping là gì có thể hiểu là khả năng duy trì và hiển thị thời gian chính xác trên đồng hồ. Với Atomic Timekeeping, đồng hồ có thể nhận tín hiệu từ hệ thống thời gian chuẩn để tự đồng bộ, giúp giảm sai lệch và hạn chế thao tác chỉnh giờ thủ công. Tuy nhiên, tính năng này vẫn phụ thuộc vào vùng phủ sóng, môi trường thu tín hiệu, pin và thiết lập múi giờ. Nếu bạn cần một chiếc đồng hồ chính xác, tiện lợi và giàu tính công nghệ, đây là tính năng rất đáng cân nhắc.

Nếu bạn thích theo dõi thời gian chính xác nhưng muốn thêm nhiều tiện ích hiện đại như thông báo, theo dõi sức khỏe, luyện tập và đồng bộ với điện thoại, có thể cân nhắc Apple Watch SE 3 tại FPT Shop. Sản phẩm phù hợp với người dùng iPhone, giao diện dễ dùng, hỗ trợ nhắc lịch, báo thức, hẹn giờ và nhiều tính năng theo dõi hằng ngày. Đây là lựa chọn thực tế nếu bạn cần một chiếc đồng hồ thông minh tiện dụng hơn là một mẫu đồng hồ chuyên Atomic Timekeeping.

Xem thêm:

• Tìm hiểu các loại đồng hồ thông minh trên thị trường hiện nay
• Đồng hồ nguyên tử là gì? Tại sao được xem là tiêu chuẩn thời gian chính xác nhất thế giới