Synchronisation von Uhren


Verfahren zur Synchronisation zweier gleicher Uhren - Mynkowski-Diagramme

Die Methode der Laufzeitmessung hat die Folge, daß man mit nur einer Uhr und Lichtsignalen den gesamten Raum vermessen kann.
Man kann also genau bestimmen, an welchem Ort ein bestimmtes Ereignis stattfindet.
Der Zeitpunkt, der zu diesem Ereignis gehört lässt sich nicht bestimmen. (Außer das Ereignis findet im Ursprung unseres Meßsystems statt.)
Daraus folgt, daß auch an anderen Orten Uhren zur Verfügung stehen müssen, und daß diese Uhren sinnvoll synchronisiert werden sollten.


Verfahren zur Synchronisation zweier gleicher Uhren

Der einfachste Fall, der hier gezeigt werden soll, liegt vor, wenn wir zwei physikalisch identische Uhren verwenden. Man synchronisiert die Uhren mittels eines Signals vom Standort der ersten Uhr zum Zeitpunkt t0, das von der zweiten Uhr reflektiert wird. Die Laufzeit  deltaTL wird gemessen.

Der Zeitpunkt der Reflexion ist dann

tr = t0 + ½ × deltaTL
da der Signalweg auf Hin- und Rückweg identisch ist. Bei einem anschließenden Datenaustausch kann dann der Reflexionszeitpunkt übermittelt werden, und die Uhren synchronisiert werden.

Nicht lö:sen können wir mit diesem Verfahren das Problem einer sich bewegenden Uhr. Dieses werden wir in den nächsten beiden Kapiteln lösen.


Mynkowski-Diagramme

Zunächst jedoch wollen wir ein Bezugssystem aufbauen, daß auf die synchronisierten Uhren zurückgreift. Daraus können wir dann Zeit-Ort-Diagramme, die Mynkowski-Diagramme genannt werden, entwickeln.
Zum einfacheren Verständnis beschränken wir uns auf eine Bewegungsrichtung. Zeit und Ortsachse müssen nicht senkrecht aufeinander stehen.

Mynkowski-Diagramm

In dem obigen Diagramm sind verschiedene Bewegungen eingezeichnet, unter anderem auch die Bewegung eines Lichtstrahls. Keine Geradensteigung kann betragsmäßig die der Lichtlinie übersteigen.

In einem derartigen Diagramm können wir auch unser Uhren-Problem darstellen:

Uhrenproblem