เวลามาตรฐานแห่งประเทศไทย

เวลามาตรฐานคือเวลาที่มีมาตรวัด (time scale) อย่างเที่ยงตรง และ คงที่ สามารถกำหนดจุดเริ่มต้น และ จุดสุดท้ายของคาบเวลา (period) มีหน่วยเป็นปี วัน ชั่วโมง นาที และ วินาที ตามลำดับ สำหรับเดือนนั้นจะไม่เกี่ยวกับเวลาในที่นี้เพราะเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับการแบ่งเดือนตามปฏิทินมีชื่อเดือนตามประวัติศาสตร์ในสมัยก่อนจนถึงปลาย พ.ศ. ๒๕๑๔ ประเทศแต่ละประเทศเป็นผู้คำนวณเวลาโดยวิธีการทางดาราศาสตร์กำหนดจุดเริ่มต้น และ จุดสุดท้ายของวัน และ รักษาเวลาโดยมีการเปรียบเทียบกับประเทศต่าง ๆ แล้วใช้เวลานั้นเป็นเวลาอัตราของประเทศแต่ละประเทศซึ่งใกล้เคียงกันผิดมากผิดน้อยแล้วแต่ความสามารถของอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจวัดคำนวณหาเวลา และ ที่สำคัญที่สุดก็คืออุปกรณ์รักษาเวลาที่ใช้ไม่ได้เป็นไปอย่างต่อเนื่องสำหรับประเทศไทยเราใช้วิธีการเปรียบเทียบเวลาที่คำนวณมาได้กับเวลากรีนิชแล้วประกาศเป็นเวลาอัตราประเทศไทย และ ปรับแต่ได้ตามที่สถาบันรักษาเวลาของแต่ละประเทศจะเห็นสมควร

เวลามาตรฐานในปัจจุบันสืบเนื่องมาจากวิวัฒนาการของอุปกรณ์รักษาเวลาแต่ละประเทศได้คิดค้นอุปกรณ์รักษาเวลาชนิดต่าง ๆ ขึ้นมา เช่น นาฬิกาควอตซ์ นาฬิกาปรมาณู เพื่อใช้ในการรักษาเวลา เป็นอุปกรณ์ที่สามารถใช้รักษาเวลาได้อย่างเที่ยงตรง และ ต่อเนื่อง

ความจำเป็นที่ต้องมีมาตรฐานเวลาที่เป็นอันดับหนึ่งอันเดียวกันทั้งโลกจึงเกิดขึ้นเนื่องจากเราใช้เวลาเป็นมาตรวัดในกิจการต่าง ๆ อย่างมากมายโดยเฉพาะความถี่ (frequency) จะไม่แน่นอนถ้าเวลาไม่ แน่นอนในทำนองเดียวกันเวลาจะไม่แน่นอนถ้าความถี่ไม่ถูกต้องอุปกรณ์ที่ใช้รักษาเวลาตั้งแต่โบราณถึงปัจจุบันนั้นใช้ตามความความสัมพันธ์นี้ทั้งสิ้น

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๑๐ (ค.ศ. ๑๙๖๗) จากการประชุมของสถาบันรักษาเวลามาตรฐานระหว่างประเทศครั้งที่ ๑๓ ที่กรุงปารีส ได้กำหนดมาตราของเวลาขึ้นใหม่โดยใช้ ๑ วินาทีเท่ากับความ ถี่ ๙,๑๙๒,๖๓๑,๗๗๐ รอบของแสงจากธาตุซีเซียม (cesium) ซึ่งเปลี่ยนจากภาวะหนึ่งไปยังอีกภาวะหนึ่งที่ต่างระดับกันในภาวะปกติของปรมาณูของซีเซียม (Cs133) เวลาที่กำหนดขึ้นใหม่นี้เรียกว่า เวลาปรมาณู (atomic time หรือตัวย่อ A.T.) และ จัดให้เวลามาตรฐานที่รักษาเวลาโดยอุปกรณ์รักษาเวลามาตรฐานชนิดนี้เป็นมาตรฐานปฐมภูมิ (primary standard) ซึ่งเป็นเวลาที่คงที่ที่สุด และ เดินต่อเนื่องไปโดยไม่คำนึงถึงเวลาตามธรรมชาติแต่จะมีการปรับแต่ให้เข้ากับธรรมชาติ

คุณสมบัติของเวลา 

เวลาที่ดีต้องมีคุณสมบัติตรงกับธรรมชาติ และ ไม่เปลี่ยนแปลง 

๑. ตรงกับธรรมชาติในที่นี้หมายถึงว่าเราใช้ธรรมชาติอะไรเป็นหลักที่ตรงกับความเป็นอยู่ และ ความต้องการของมนุษย์ และ สังคม เช่น กลางวัน ก็ต้องเป็นกลางวันกลางคืนก็ต้องเป็นกลางคืน เวลาที่เหมาะสมที่สุดในที่นี้ คือ เวลาของดวงอาทิตย์สมมุติซึ่งต่อไปจะถือเป็นเวลาตามธรรมชาติ

๒. ไม่เปลี่ยนแปลง หมายถึง คาบเวลาคงที่ ในสมัยก่อนถือว่าเวลาดวงอาทิตย์สมมุติเป็นเวลาคงที่ ที่สุดแต่จากอุปกรณ์รักษาเวลามาตรฐานที่คงที่หรือนาฬิกาที่เที่ยงตรงในปัจจุบันสามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงเป็นผลให้เวลาดวงอาทิตย์จริงเปลี่ยนแปลงจึงส่งผลให้เวลาดวงอาทิตย์สมมุติเปลี่ยนแปลงไปด้วยเพราะเราใช้ดวงอาทิตย์สมมุติเป็นหลัก

อุปกรณ์รักษาเวลามาตรฐานของประเทศไทยนาฬิกา ๓ เรือนทางขวาให้ชื่อว่า นาฬิกาควอตซ์ เพราะเดินเที่ยงตรงด้วยความถี่จากเครื่องผลิตความถี่มาตรฐานควอตซ์ซึ่งอยู่ชั้นล่างติดกันกองทัพเรือได้จัดหามาใช้ในราชการเมื่อ ๑๘ มีนาคม ๒๕๑๘นาฬิกาเรือนซ้ายสุด ให้ชื่อว่า นาฬิกาปรมาณูเพราะเดินเที่ยงตรงด้วยความถี่จากเครื่องผลิตความถี่มาตรฐานปรมาณู (Rb87) ซึ่งอยู่ชั้นล่างติดกัน กองทัพเรือได้จัดหามาใช้ในราชการเมื่อ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๕๑๔ นาฬิกาทั้ง ๔ เรือน สร้างโดยบริษัทโรห์ด และ ชวาร์ซ (ROHDE & SCHWARZ)ประเทศสหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมัน (เยอรมันตะวันตก)เครื่องบอกเวลาทางโทรศัพท์ชั้นล่างสุดตรงกลางภาพเป็นอุปกรณ์รักษาเวลาอันหนึ่งซึ่งบอกเวลาเป็นชั่วโมง นาที และ วินาที ทุก ๆ ๑๐ วินาทีติดตั้งทดลองเมื่อ ๕ พฤศจิกายน ๒๕๑๔ สมเด็จพระบรมโอรสาธิราชเจ้าฟ้าวชิราลงกรณสยามมกุฎราชกุมาร เสด็จพระราชดำเนินเปิดบริการเทียบเวลาทางโทรศัพท์แก่สาธารณชนเมื่อ ๒๒ ธันวาคม ๒๕๑๔

ดังนั้นเวลาที่ดีที่สุดจะต้องตรงกับธรรมชาติ และ จากอุปกรณ์รักษาเวลาที่คงที่และเที่ยงตรงในปัจจุบันจึงต้องมีการปรับแต่เวลาทั้งนี้เพราะธรรมชาตินั้นเคลื่อนไหวแต่มาตราวัดจากอุปกรณ์รักษาเวลาในปัจจุบันคงที่มาก

การปรับแต่งเวลา 

ก่อน พ.ศ. ๒๕๑๕ การปรับแต่งเวลากระทำโดยการทำให้เวลาช้าลงหรือเร็วขึ้นให้ลงตัวกับธรรมชาติแต่ละปีในช่วงนั้นคาบของวินาทีเท่ากันหมดในทางปฏิบัติเราจะเพิ่มหรือลดความถี่ (frequency offset) ให้คาบของวินาทีเร็วขึ้นหรือช้าลง เช่น นาฬิกาของเราเดินด้วยความถี่จากควอตซ์ หรือ อะตอมิก (atomic) ด้วยความถี่ ๑๐๐,๐๐๐ เฮิรตซ์ หรือความถี่ ๑๐๐,๐๐๐ รอบต่อวินาที ถ้าเราเพิ่ม ความถี่เข้าไปคาบของวินาทีก็จะช้าลงถ้าเราลดความถี่คาบของวินาทีก็จะเร็วขึ้น

ผลเสียที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงเวลาแบบนี้ คือ คาบของเวลาจากจุดเริ่มต้นคือต้นปี และ จุดสุดท้ายคือปลายปีตรงกับธรรมชาติแต่ช่วงกลางปีนั้นเราไม่คำนึงถึงทำให้ผิดไปจากธรรมชาติ ๑.๔ วินาทีในบางครั้งซึ่งจำนวนนี้อาจทำให้กิจการบางอย่างที่ใช้เวลายอมไม่ได้เพราะทำให้เกิดอัตราผิด

นอกจากนี้ยังมีผลเกี่ยวกับประวัติศาสตร์เพราะในอนาคตเราจะไม่สามารถคำนวณเวลากลับมาวันนี้และวินาทีนี้ในตอนกลางปีได้เพราะอัตราผิดถึง ๑.๔ วินาที นั้นเกินวินาที
 

หลัง พ.ศ. ๒๕๑๕ จากผลเสียดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์ และ ผู้เชี่ยวชาญนานาชาติ ได้ร่วมกันแก้ปัญหานี้โดยประกาศใช้เวลาตามข้อตกลงใหม่นานาชาติ (International Radio Consultative Committee, Recommendation 460-1, revised 1974) ซึ่งนานาชาติรวมทั้งประเทศไทยด้วยยอมรับใช้วิธีการปรับแต่งโดยเพิ่มหรือลด ๑ วินาที (leap second) ในตอนต้นปีหรือปลายปีถ้าอัตราผิดของเวลาเกินกว่า ±๐.๗ วินาที สำหรับประเทศไทยจะประกาศเปลี่ยนในวันที่ ๑ มกราคม เวลา ๐๗.๐๐ น. และในวันที่ ๑ กรกฎาคม เวลา ๐๗.๐๐ น. โดยกรมอุทกศาสตร์กองทัพเรือจะเป็นผู้ประกาศถ้ามีการเปลี่ยนแปลงเวลาโลก

จากการปรับแต่เวลาแบบใหม่ โดยการเพิ่มหรือลด ๑ วินาทีนั้น ทำให้อัตราผิดของเวลาตามธรรมชาติกับเวลาจากอุปกรณ์รักษาเวลาที่ใช้ในปัจจุบันคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงมีอัตราผิดน้อยกว่า ±๐.๗ วินาที ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันในปัจจุบันเพราะยังไม่มีหนทางปฏิบัติอื่นที่ดีกว่า       สถาบันรักษาเวลามาตรฐาน  ประเทศไทยเรามีการรักษาเวลามาตรฐานเป็นทางการมาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๖๒ ตามพระราชกฤษฎีกาลงวันที่ ๑๖ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๖๒ พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรด เกล้าฯ ให้ใช้เวลาอัตราประเทศไทย ๗ ชั่วโมง ก่อนเวลาเมืองกรีนิชทั่วพระราชอาณาเขตตั้งแต่วันที่ ๑ เมษายน พ.ศ. ๒๔๖๒ เป็นต้นมา และ จากแจ้งความกระทรวงทหารเรือลงวันที่ ๑๖ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๖๒ ในกรมอุทกศาสตร์กองทัพเรือมีหน้าที่รักษาเวลามาตรฐานของประเทศกรมอุทกศาสตร์เป็นสถาบันรักษามาตรฐานทำการรักษาเวลาอัตราประเทศไทย และ เป็นผู้ประกาศเวลาตลอดมาจนถึงปัจจุบัน       การรักษาเวลามาตรฐานในปัจจุบัน  ในปัจจุบันการรักษาเวลามาตรฐานของประเทศจะทำให้เฉพาะส่วนที่เกี่ยวข้อง คือ เวลาอัตราประเทศไทยจำเป็นต้องมีสถาบันรักษาเวลามาตรฐานเพื่อทำหน้าที่ปรับแต่งเวลาอัตราประเทศไทยให้สัมพันธ์กับเวลาสากล (universal time) หรือเวลากรีนิชให้เป็นเวลาเดียวกันอย่างต่อเนื่องในการนี้ต้องมีอุปกรณ์ และ การดำเนินการที่เชื่อถือได้ทั้งในประเทศ และ สากลซึ่งเรียกว่าอุปกรณ์รักษาเวลามาตรฐาน อุปกรณ์รักษาเวลามาตรฐานประกอบด้วยนาฬิกาชนิดต่าง ๆ ที่มีอัตราผิดน้อยมากจัดรวมอยู่เป็นระบบเวลาต่าง ๆ มีดังนี้คือ ๑. ระบบเวลาปรมาณูประกอบด้วยนาฬิกาปรมาณูแบบใช้ธาตุซีเซียมอัตราผิดความถี่ ±๕.๑๐-๑๒ จัดอันดับเป็นมาตรฐานปฐมภูมิ และ นาฬิกาปรมาณู แบบใช้รูบิเดียมอัตราผิดความถี่ ±๑.๑๐-๑๐ จัดอันดับเป็นมาตรฐานทุติยภูมิ (secondary standard) ๒. ระบบเวลาธรรมดาประกอบด้วยนาฬิกาควอตซ์แบบใช้ผลึกอัตราผิดความถี่ ±๑.๑๐-๑๐ จัด อันดับเป็นมาตรฐานทุติยภูมิอัตราผิดของความถี่นั้นถ้าคิดเป็นระยะเวลาจะน้อยลงไปอีกเพราะเวลา เป็นหน่วยที่ใหญ่กว่า  ๓. อุปกรณ์การเปรียบเทียบประกอบด้วยอุปกรณ์เปรียบเทียบความถี่อุปกรณ์เทียบ และ อ่าน เวลา เครื่องรับวิทยุความถี่มาตรฐาน และ เครื่องรับวิทยุมาตรฐาน  การดำเนินการมีเจ้าหน้าที่คอยเปรียบเทียบคำนวณหาอัตราผิดอยู่เป็นประจำ และ จะต้องใช้เวลาเดินอย่างต่อเนื่องมีการเปรียบเทียบกับประเทศต่าง ๆ และ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเจ้าหน้าที่ที่ทำงานนี้ จะต้องมีสามัญสำนึกเกี่ยวกับคำว่ามาตรฐานการปรับแต่ทุกอย่างเกี่ยวกับอุปกรณ์จะต้องลงปูมหรือสมุดบันทึกเป็นหลักฐานมีการแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างประเทศโดยเฉพาะกับสถาบันเวลามาตรฐาน กรุงปารีส (Bureau International de l'Heure Paris; B.I.H) และ ทำการปรับแต่เวลา ๑ วินาที ทุกต้นปี และ กลางปี พร้อมทั้งประกาศให้ประชาชนทราบ       การบริการเวลามาตรฐาน  มีการบริการเทียบเวลาให้กับประชาชน เรือ และ เครื่องบิน ทั้งทางวิทยุและโทรทัศน์ด้วยอัตรา ผิด ±๐.๐๑ วินาที (ถ้าไม่มีสาเหตุอื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง)  การบริการความถี่มาตรฐานมีการบริการเทียบความถี่อย่างไม่เป็นทางการให้กับหน่วยงานหรือผู้ใดก็ตามที่มีความต้องการโดยความถี่ที่เปรียบเทียบให้เป็นมาตรฐานปฐมภูมิ