10 MHz: nelle onde corte sempre più libere spunta una strana stazione di tempo

Di fronte a un evidente fenomeno di accelerato smantellamento degli impianti trasmissivi dei broadcaster internazionali, le onde corte stanno diventando una specie di "zona temporaneamente autonoma". Le "hobby pirate" del centro e nord Europa ormai trasmettono sui 48 metri e su diverse altre frequenze non-broadcast tutti i giorni della settimana (un tempo si sentivano solo la domenica mattina). In Italia i pirati musicali non attecchiscono ma la voglia di occupare l'etere HF c'è. E mentre i privati che sperimentano l'uso delle onde medie per trasmissioni a carattere locale ricevono la puntuale diffida dagli ispettorati tecnici del ministero dello Sviluppo Economico (quello che ha raccolto il testimone del fu-Ministero delle Comunicazioni), sembra che le autorità competenti non battano ciglio davanti alle richieste di trasmissioni di "segnali di tempo" sulle frequenze tradizionalmente riservate da decenni alle emittenti di tempo e frequenza campione ufficiali. Dopo le tramissioni "revival" della stazione torinese IBF su 5 MHz, riattivata in questi mesi in modo un po' discontinuo dai radiosperimentatori che fanno capo all'Associazione Italiana Radioascolto, in queste ultime ore è spuntata una misteriosa stazione che trasmette sui 10 MHz il segnale orario in codifica SRC, quella utilizzata dalla RAI (a questo indirizzo il circuito e il software di decodifica SRC realizzato da Danilo Consonni e descritto in un articolo di qualche tempo fa su Circuit Cellar)

Da una prima analisi il segnale sembra provenire dalla Versilia, più precisamente dall'entroterra di Viareggio. La stazione trasmette in modulazione di ampiezza con portante inferiore soppressa e occupa il minuto con delle musichetta e l'annuncio dell'orario (il format è cambiato più volte). Viene data anche una sorta di identificazione, addirittura con un "locator geografico", il sistema di coordinate utilizzate dai radioamatori per fornire in modo stringato la loro posizione. Quello fornito, JN53DV, corrisponderebbe in effetti alla località dove opera un radioamatore versiliano, che non voglio identificare qui. In più, nel messaggio identificativo viene precisato un indirizzo Web, quello della associazione Italcable. Sul sito di questa organizzazione - che evidentemente vuole rifarsi alla tradizione della società radiotelegrafica che un tempo si occupava delle comunicazioni telefoniche internazionali dall'Italia - leggiamo che la rediviva Italcable è una "libera associazione senza fini di lucro" autorizzata da una "licenza del Ministero dello Sviluppo Economico" e che tra i suoi servizi c'è anche questo "segnale orario": "E' attiva la stazione radio trasmittente sulla frequenza 10MHz Modulazione d'Ampiezza, 24 ore su 24 il segnale orario Italiano, Locator: JN53DV, è in fase di ottimizzazione e probabilmente lo rimarrà per sempre, l'antenna, il trasmettitore e il sistema di controllo". Altri contenuti, per il momento, non ce ne sono e non si specifica altro sulla natura di questa presunta licenza (peraltro concessa, a quanto si dice, anche ai restauratori del segnale IBF su 5 MHz).

Il video che allego è stato realizzato nell'estremo levante ligure e molto probabilmente riguarda la ricezione dell'onda di terra dell'impianto (se davvero questo è localizzato in Versilia). Qui a Milano non sento nulla, ma sembra che nel centro Europa la nuova stazione di tempo copra il segnale della stazione cinese BPM. La radicale differenza è che mentre Italcable chiaramente non utilizza una time reference ad alta precisione e la sua portante non si trova esattamente su 10 MHz, la stazione BPM è a tutti gli effetti un campione "di laboratorio" in entrambi i domini. Che senso ha un'operazione di questo tipo, al di là della nostalgia per un medium sempre meno preponderante (ricordo che oltre a IBF in Italia operava anche la stazione di tempo romana IAM e tutte e due sono state chiuse diversi anni fa)? Sul piano tecnico non c'è nessuna motivazione reale, oggi grazie al GPS possiamo avere sorgenti di radiofrequenza e tempo decisamente più precise. L'uso di frequenze non-radioamatoriali e non broadcast colloca questi esperimenti a metà strada tra hobby e revival, il tutto favorito da una sorta di vacatio legis risultante dalla perdita di interesse nei confronti di questa porzione dello spettro RF. E' un peccato che in tale vuoto normativo nessuno cerchi di mettere in piedi iniziative radiodiffusive di stampo più informativo, culturale, sociale. Gli attuali giochi nell'etere attraggono un numero molto ristretto di appassionati e quando subentrerà la noia rischiano di non lasciare molte tracce.

Gli ultimi giorni del tempo in onde lunghe di Prangins

Alla fine del 2011 l’esercizio del trasmettitore del segnale orario HBG di Prangins (Losanna) sarà sospeso, come stabilito dal Consiglio federale nell’agosto 2009. Il comunicato ufficiale dell'ufficio meteorologico elvetico ci ricorda e sancisce la fine dell'impianto che trasmetterà ancora per pochi giorni su 75 kHz dalle grandi antenne poste a breve distanza dal lago Lemano più o meno a metà strada tra Ginevra e Losanna, in uno scenario campestre e montano davvero idilliaco. La dismissione è stata decisa per il grave stato di deterioramento dei tralicci metallici, che vanno abbattuti. Di ricostruirli, ovviamente, non si parla.

Attualmente - scrive il METAS, la maggior parte dei campanili, degli orologi delle scuole, delle stazioni e gli impianti semaforici viene sincronizzata mediante impulsi radio. In tal modo essi dispongono in qualsiasi momento di informazioni esatte sull'ora e passano automaticamente all'ora legale risp. all'ora solare. Fino alla fine di questo'anno, la Svizzera dispone di due segnali radio: quello del trasmettitore a onde lunghe HBG a Prangins (VD) e il segnale del trasmettitore tedesco DCF77. Dal 1966 il trasmettitore a onde lunghe di Prangins emette segnali orari ufficiali a una frequenza di 75 kHz abbinati all'ora mondiale coordinata. Il trasmettitore è stato gestito da Telecom PTT e fino a maggio 2000 da Swisscom. Successivamente la gestione è passata nelle mani dell'Ufficio federale di metrologia (METAS).

Fuori servizio per motivi di sicurezza

I lavori di manutenzione periodici all'impianto di trasmissione hanno messo in evidenza diversi punti di usura sulle antenne. Dalle perizie effettuate da specialisti indipendenti è emerso che un mancato risanamento delle strutture comprometterebbe in maniera inammissibile la sicurezza e comporterebbe l'interruzione dell'esercizio del trasmettitore. Il mantenimento in funzione del trasmettitore, attraverso un intervento di risanamento, ha costi elevati che non potrebbero essere compensati dall'attuale impiego ridotto dell'impianto, come è emerso da uno studio esterno che ha anche verificato se il trasmettitore a onde lunghe potesse essere utilizzato per altri scopi o se la sua gestione potesse essere rilevata da altri enti. Per queste ragioni il Consiglio federale aveva deciso nell'agosto 2009 di mettere fuori servizio l'impianto al termine del 2011.

La decisione era stata presa con largo anticipo in modo da permettere agli utilizzatori del trasmettitore del segnale orario di individuare tempestivamente adeguate soluzioni. Così gli orologi sono stati adattati con una spesa sostenibile al segnale del trasmettitore tedesco DCF77 che sarà ricevuto in Svizzera a un livello di qualità paragonabile a quello del trasmettitore HBG. Le sveglie radiocomandate commerciali HBG sono state ritirate dal mercato già un anno fa.

Il servizio dell'ora ufficiale svizzera è sempre in funzione

L'ora ufficiale svizzera continuerà ad essere trasmessa da METAS. Sarà inoltre messo a disposizione un server per l'ora (ntp.metas.ch) grazie al quale sarà possibile sincronizzare l'ora dei computer con la scala svizzera del tempo. METAS è l'istituto a cui compete la gestione e la diffusione delle unità di misura in Svizzera, tra cui anche l'unità del tempo, il secondo.

Segnali di tempo, dalla Finlandia all'Appennino

Nella bellissima casa di campagna di Giovanna e Paolo sull'appennino parmense (una sub-frazione di Tiedoli, nel comune di Borgotaro) e grazie alla puntuale segnalazione di Fabrizio Magrone sono riuscito a ricevere ieri, domenica, l'elusivo segnale (talmente elusivo che in questo post me n'ero scordato completamente) della stazione di tempo e frequenza campione finlandese, gestita dal laboratorio MIKES di Espoo e operativa sui 25 MHz. Ero sempre stato convinto che fosse la tipica ricezione da provare durante l'estate, in condizioni di E sporadico conclamato. Finora in quel periodo non mi era riuscito di ascoltare niente, dev'essere bastato un buon rafforzamento alle quote dello strato ionosferico F02 per centrare finalmente il bersaglio. Il segnale del MIKES dovrebbe essere di soli 100 Watt e la codifica utilizzata per le informazioni di data e orario è la IRIG-B. Il picco di ricezione si è verificato intorno alle 15 italiane, quando il segnale è arrivato sul mio portatile Tecsun PL660 con il corto filo d'antenna in dotazione.

Il disastro nucleare blocca il radioorologio atomico JJY

La grave crisi del reattore di Fukushima ha avuto un effetto collaterale imprevisto. Ne ha dato notizia oggi PC World ma trattandosi di una notizia di quasi venti giorni fa i media giapponesi sono stati più pronti (la traduzione è possibile con Google). Proprio all'interno dell'area di evacuazione intorno alla centrale nucleare si trova infatti una delle due antenne LF di JJY, l'istituzione nazionale giapponese che dissemina, anche via radio a beneficio di tanti orologi radiocontrollati, il segnale orario esatto. L'impianto che i tecnici hanno dovuto spegnere e abbandonare è quello del monte Otakadoya, un colle di 800 metri sul livello del mare che si erge a 16 kilometri dal luogo del disastro di Fukushima (vedi cartina Gmaps qui sotto, dove l'antenna è indicata dalla freccia verde). La stazione operava sui 40 Hz, l'altra rimasta attiva trasmette invece su 60 Hz. Le conseguenze potrebbero farsi sentire sulla precisione degli orologi e degli altri segnali orari diffusi in Giappone. Esistono anche dei dispositivi utilizzati per sincronizzare su JJY l'ora fornita dai server NTP su Internet.

Il tracciato che vedete a sinistra è stato realizzato in occasione della ricezione di JJY/40 Hz da parte di Marco Bruno, qui in Italia (una distanza niente male per una ricezione LF). L'annuncio della sospensione a tempo indeterminato delle operazioni viene dato ufficialmente sulla pagina in inglese del Japan Standard Time Project.

L'articolo di PC World parla di analoghi servizi radiodiffusi in nazioni come la Finlandia, il Kyrgyzstan, la Spagna e l'Argentina. In Argentina non credo proprio che la stazione LOL sia ancora attiva. O se è per questo mi risulta altrettanto non operativa la stazione spagnola ECB che un tempo, se non ricordo male, utilizzava alcune frequenze in banda marittima. Francamente non ho neppure idea di quali possano essere le fonti che hanno indotto l'estensore a citare la Finlandia, il Kyrgyzstan e la Bielorussia.

Nuclear Crisis Stopped Time in Japan

By Martyn Williams, IDG News Mar 29, 2011 3:50 pm

The problems at Japan's Fukushima-1 nuclear plant have had an unexpected impact on the country's ability to keep time: a transmitter that sends the national time signal to many thousands of clocks and watches has been forced offline making the timepieces a little less reliable than usual.

The transmitter is on top of Mount Otakadoya in Fukushima prefecture, about 790 meters above sea level and 16 kilometers from the stricken Fukushima-1 power station. The radio station, called JJY, sends a signal that reaches most of Japan including the capital, Tokyo.

The site is well within a government-mandated 20-kilometer evacuation zone and engineers were forced to abandon it on the evening of March 12 (at 7:46 p.m. JST to be precise -- they were keeping time).

As they left, they powered down the transmitter and that left some devices without a reference time signal. The devices, which include things like watches, traffic signals, and taxi meters, have internal clocks that keep running in the absence of the radio signal, but the ability of some to auto correct has been lost.

A second transmitter exists in western Japan on the island of Kyushu. Its signal also covers most of Japan, but it transmits on a different frequency. Some devices don't have a tuner for the second frequency while others might be hampered by the signal, which is weaker in Tokyo and east Japan.

The National Institute of Information and Communications and Technology that runs the transmitter sites said it doesn't know when JJY service from Fukushima will resume. The evacuation zone around the Fukushima-1 plant remains in place as work continues to bring the plant under control. Airborne radiation levels have been steadily dropping over the last few days, but the situation at the plant remains serious.

It could be some time before engineers are allowed back to the station and JJY returns to the air. Japan is not alone in broadcasting national time over radio. The U.S. national time is delivered via WWV in Fort Collins, Colorado, and WWVH in Kekaha, Hawaii; and dedicated radio services also exist in Argentina, Belarus, Brazil, Canada, China, Ecuador, Finland, Germany, South Korea, Kyrgyzstan, Russia, Spain and Venezuela. In France and the U.K., the time signal is encoded alongside longwave radio broadcast stations.

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Antenne coi buchi

Un paio di fotografie scattate dal treno alle antenne LF di Prangins, vicino a Losanna, che verranno smantellate nel 2011. Oggi trasmettono il segnale della stazione di tempo HBG, su 75 kHz. Ma le strutture sono vetuste, intaccate dalla ruggine e non conviene effettuare la manutenzione.

Sonorità delle onde corte: la propagazione si fa arte

In seguito a un parziale, bilaterale distacco delle retine il musicista pop inglese Paddy McAloon, protagonista negli anni ottanta e novanta di una fase di discreto successo con i Prefab Sprout, perde quasi completamente la vista. E' il 1999 e in attesa di un complesso intervento chirurgico Paddy siede in silenzio, non può lavorare, scrivere. E di notte ascolta la radio, tanta radio, probabilmente anche sulle onde corte. Quattro anni dopo questa esperienza pubblica un album intitolato I trawl the MegaHertz, letteralmente "pésco a strascico nei megahertz" che rappresenta il suo primo lavoro da solista (Paddy è un bravo cantante e soprattutto un formidabile scrittore di testi). Un lavoro elaborato originariamente al computer e riarrangiato per orchestra d'archi, molto strumentale, molto onirico, in cui il compositore incastona come strane gemme le parole e le suggestioni del paesaggio notturno radiofonico. Qui trovate una recensione di BBC Music sul disco uscito ormai sei anni fa. Curiosamente l'ultimo album Prefab Sprout è uscito nel settembre di quest'anno, la riedizione di un disco che non era mai uscito dalle sale di incisioni nel 1992. I più curiosi possono trovare molte informazioni sulle loro pagine "non ufficiali" curate da un giovane scrittore dello Yorkshire, Jamie McGarry. Tra i materiali audio c'è anche una intervista concessa da Paddy a BBC Radio 3 sulla sua esperienza di radioascoltatore nel buio.

Ho scoperto questa storia radio-musicale leggendo il blog di Myke Dodge Weiskopf, Myke.me. Un tempo questo suo spazio si chiamava Shortwavemusic ed era appunto un contenitore di suoni legati all'ascolto delle onde corte, dai brani di musica etnica, ai segnali telegrafici. Da qualche tempo Myke sta condividendo attraverso il suo blog sofisticate compilation di brani che riempiono la durata di un CD. Ne sono disponibili due e sono molto : A Is For Autumnal e B Is For Bespielen.
Ma c'è anche un altro motivo per seguire le attività di questo peculiare compositore, storico della musica, esecutore strumentale e produttore radiofonico che vive a Los Angeles (le sue produzioni si possono ascoltare alla BBC, su Radio Australia, su NPR). Myke sta per lanciare, dopo diversi mesi di lavoro, un CD intitolato At The Tone che raccoglie una quantità di audio clip storici delle emittenti di tempo e frequenza campione WWV e WWVH. Nel 2008 Myke aveva annunciato questo stesso titolo (qui il mio post con la notizia) basato su un suo lavoro del '92, ma non ho capito se poi era stato veramente pubblicato (le tracce audio avrebbero dovuto essere integrate da un volumetto con la storia delle stazioni del National Institute of Standards). Ora è disponibile una versione speciale di At The Tone "fundraising edition" in vendita a 20 dollari per finanziare la masterizzazione di un CD vero e proprio. Nel frattempo Myke sta portando avanti un altro progetto sonoro di cui non vuole rivelare troppi dettagli. Avrà a che fare con le onde lunghe (Historical Longwave CD) ma l'unico indizio fornito è un link alla voce di Wikipedia dedicata al Long Frequency Radio Range, il sistema di navigazione aerea strumentale basato appunto sulle LF in funzione negli anni 30 e 40 prima dell'avvento dei radiofari NDB. Il funzionamento di questo sistema è spiegato meglio nelle pagine del museo virtuale del controllo di volo. L'impianto LFRR richiedeva l'uso di quattro tralicci disposti a quardrangolo, al centro un quinto pilone serviva per la trasmissione di informazioni meteo sulle stesse frequenze.

Chiude nel 2011 la stazione di tempo elvetica

Non so se le stazioni di tempo e frequenza campione si possano classificare tra i simboli di una tecnologia ormai tramontata, ma è certo che ne stanno rimanendo pochine ancora in piedi. Per "stazione di tempo" si intende un impianto radio capace di trasmettere un segnale orario molto preciso (di solito generato da un orologio atomico) su frequenze altrettanto precise. Gli organismi che si occupano di metrologia e standardizzazione in diverse nazioni avevano costruito questo tipo di impianti perseguendo due fondamentali scopi: diffondere una informazione di riferimento sull'ora "ufficiale" e mettere a disposizione di laboratori, tecnici, radiooperatori una fonte in radiofrequenza che potesse servire alla calibrazione di strumenti di misura e apparati. Per raggiungere bacini di ascolto sufficientemente estesi molti di questi impianti sono stati attivati sulle onde lunghe, cioè a frequenze molto basse. In altri casi si è preferito utilizzare frequenze delle onde corte, magari scegliendo una frequenza facilmente ricevibile in ora diurna e un'altra in condizioni di oscurità.

Invenzione tipica del dopoguerra, in particolare dagli anni Sessanta in poi, oggi le stazioni di tempo sono meno numerose ma continuano a reggere allo scorrere del tempo. Anzi, è molto probabile che anche voi abbiate in casa almeno un orologio radiocontrollato (qui in Europa la stazione di riferimento è tedesca e opera su 77,5 kHz con la sigla DCF77).
Anche la vicina Svizzera ha un suo impianto di tempo e frequenza campione, ma per questioni legate alle cattive condizioni dei tralicci emittenti, le autorità confederali hanno deciso che a fine 2011 l'impianto, operativo da Prangins nel cantone di Losanna sulla frequenza di 75 kHz, smetterà di funzionare. Al suo posto, recita il comunicato stampa che Andrea Borgnino mi ha segnalato oggi, verrà attivato (e questo è sicuramente un duplice segno dei tempi) un Net Time Server all'indirizzo ntp.metas.ch. L'organismo che gestisce attualmente il trasmettitore, designato dalla sigla HBG, è il METAS, Ufficio federale di metrologia, lo ha in carico dal primo giugno del 2000. Gli ultimi sopralluoghi indicano che le antenne sono deteriorate e mettono a rischio la sicurezza dell'impianto. Ma le spese di risanamento metterebbero a rischio ancora più grave il bilancio del METAS, tuttora incaricato di diffondere l'ora ufficiale elvetica (sempre che l'amico Mu'ammar, come leggo oggi sui giornali online, non riesca a smembrare la Svizzera...). Così è stato deciso che nel 2011 i 75 kHz di Prangins verranno spenti per sempre, le antenne smantellate e il METAS trasmetterà il segnale di tempo via Internet.

Messa fuori servizio del trasmettitore del segnale orario HBG di Prangins (VD) per la fine del 2011

Il Consiglio federale ha deciso di mettere fuori servizio il trasmettitore del segnale orario HBG di Prangins (VD) per la fine del 2011. Il trasmettitore è gestito dall’Ufficio federale di metrologia (METAS), l’istituto nazionale di metrologia.


Dal 1966 il trasmettitore a onde lunghe di Prangins emette segnali orari ufficiali a una frequenza di 75 kHz abbinati all'ora mondiale coordinata. Le informazioni orarie, che sono sincronizzate con un orologio atomico, possono essere impiegate per il controllo di orologi radio e di apparecchiature tecniche. L'emettitore è operativo 24 ore su 24. I segnali orari rappresentano un servizio pubblico gratuito. Il trasmettitore è stato gestito da PTT e fino a maggio 2000 da Swisscom. Successivamente la gestione è passata nelle mani dell’Ufficio federale di metrologia (METAS). I lavori di manutenzione periodici all’impianto di trasmissione hanno messo in evidenza diversi punti di usura sulle antenne. Dalle perizie effettuate da specialisti indipendenti è emerso che un mancato risanamento delle strutture comprometterebbe in maniera inammissibile la sicurezza e comporterebbe l’interruzione dell’esercizio del trasmettitore. Il mantenimento in funzione del trasmettitore, attraverso un intervento di risanamento, ha costi elevati che non potrebbero essere compensati dall’attuale impiego ridotto dell’impianto, come è emerso da uno studio esterno che ha anche verificato se il trasmettitore a onde lunghe potesse essere utilizzato per altri scopi o se la sua gestione potesse essere rilevata da altri enti. L’esito negativo di tali verifiche ha portato a decidere la messa fuori servizio dell’impianto per la fine del 2011. La decisione è stata presa con anticipo per lasciare agli utenti il tempo necessario per sintonizzarsi sul segnale del trasmettitore tedesco DCF77, che ha una qualità di ricezione in Svizzera pari a quella del trasmettitore di Prangins. Oltre ai circa 3600 utenti istituzionali tra chiese e scuole, vi sono anche alcuni apparecchi riceventi come radiosveglie o ricevitori di informazioni meteo che sfruttano i segnali HBG. Molti di questi apparecchi sono dotati di ricevitori compatibili con il trasmettitore tedesco DCF77 e potranno quindi continuare a funzionare senza problemi. La maggioranza dei apparecchi sul mercato è ormai compatibile solo con il trasmettitore tedesco; ciò vale per quasi tutti gli orologi da polso radiocontrollati. L’ora ufficiale svizzera continuerà ad essere trasmessa da METAS. Sarà inoltre messo a disposizione un server per l’ora (ntp.metas.ch) grazie al quale sarà possibile sincronizzare l’ora dei computer con la scala svizzera del tempo. METAS è l’istituto a cui compete la gestione e la diffusione delle unità di misura in Svizzera, tra cui anche l’unità del tempo, il secondo. Tra i suoi compiti rientrano anche l’individuazione e la diffusione dell’ora ufficiale svizzera. Fino alla messa fuori servizio a fine 2011 sarà METAS a gestire il trasmettitore del segnale orario HBG di Prangins (VD).

WWV Fort Collins, uno sguardo sul tempo atomico

Un bell'articolo del sito del quotidiano Fort Collins Now offre un inedito ritratto divulgativo del funzionamento della stazione di tempo e frequenza campione WWV. Scritto per un pubblico generale, il pezzo di Rebecca Boyle è molto accurato e accompagnato da una splendida fotografia dell'antenna VLF di WWVB.

Atomic Synchronicity in Fort Collins

On a wind-swept field northeast of Fort Collins, a compound of computers, radios and 400-foot antennas — manned by a handful of dedicated engineers — transmits the precise time to everything from the stock market to traffic signals.
By Rebecca Boyle

Quick — look at your cell phone, or glance your watch. What time is it right now? Oh, really? How can you be so sure?
That timepiece has to base its claims on something. When you set it, you told your microwave or your watch what time it was. You got that time from a different clock somewhere else. Meanwhile, a little computer or a piece of quartz has been keeping track for you, but what does it actually track? What is a minute, anyway? What’s a second?
At some point, somebody had to decide what those things mean. And somebody has to keep an eye on that definition so seconds don’t get too short or too long, messing up everything from GPS satellites to the stock market to your paycheck. (Did you really work eight hours yesterday? According to whose clock?)
You can thank a bunch of radio engineers in Fort Collins for helping keep all that straight. Four engineers in a compound northeast of the city keep watch, as it were, over the official atomic clock, and therefore the official time, of the United States.
The antennas at radio stations WWV and WWVB broadcast radio waves that synchronize everything from the stock market to traffic lights to your alarm clock. WWV broadcasts a signal you can hear; WWVB broadcasts a signal only your radio-controlled clock will recognize. “Your computer clock has a crystal — it has the ability to keep your time,” said Douglas Sutton, an engineer with the National Institute of Standards and Technology. But, he pointed out, it has its limitations. Eventually, the clock will be fast or slow, and you’ll have to correct it. “Say, in one week, you lose a second,” Sutton said. “Well, it’s our job to make sure you can correct that back to the proper time, because you’re referencing the standard.”
The windswept home of the nation’s timekeepers — where that standard is maintained — seems like any other rural site, complete with antelope tracks through the snow. But that’s before you see the copper-lined doors, the flickering, unplugged fluorescent lights powered by ambient energy, and the massive antenna towers.
Before the proliferation of radio-controlled clocks — there are between 3 or 4 million such clocks in the U.S. — government agencies were the atomic clock’s main users. Civilian use started in the early 1990s, and now, radio-controlled clocks (commonly but inaccurately called “atomic”) are widely available, often for a few dollars. But they wouldn’t work — whether in Hilton Head, S.C. ,or Walla Walla, Wash. — without the radio towers based in Fort Collins.

***
The National Institute of Standards and Technology, formerly known as the National Bureau of Standards, keeps track of a lot of official standards — the pound, the ounce, the cup, the inch, and, of course, the second.
Though the main time-standard-setting atomic clock, NIST-F1, is in Boulder, the Fort Collins facility has four of its own Hewlett-Packard cesium clocks that synchronize to the main system.
The antennas that broadcast the time to clocks around the country are in a remote location, off Colo. 1 in eastern Larimer County. That was partly out of necessity; when they were built in 1962, the area was even less populated than it is now. “It would be hard to have this site in the middle of Boulder,” Sutton said.
The site was also chosen for its electrical properties. The ground chemistry, which includes several metals that are found with the uranium that lies a few miles east, allows for good conductivity; the chemical make-up and the high groundwater level helps the radio waves travel farther.
The NIST site encompasses 340 acres and is surrounded by private land. It’s not like living under power lines, but living next door to the NIST antennas has its own complications. “People will call us from Wellington and say, ‘My home entertainment system announces the time every minute,’” Sutton said. At least they can accurately program their DVD players.
Still, Sutton said it’s good that not too many people live around the antennas. There is plenty of wildlife, however. Partly because of the flora and fauna, the facility resembles a summer camp for circuit engineers, or even a survivalist compound.
In the main building, the engineers have a break room and kitchen, and message boards for notes and sketches. Last week, the chalkboard was full of intricate server schematics and a reminder to spray the salt cedars this spring. The rooms containing radio signal generators are full of stacked water bottles, which add extra mass to keep things cool.
The facility used to employ dozens of people, but funding cuts have reduced the staff down to Sutton, Matt Deutch, Glenn Nelson and Bill Yates. They all wear many hats — they’re electrical engineers, plow drivers, firefighters who conduct controlled burns, tower-climbers who shimmy up 400 feet to change light bulbs, and all-around renaissance men. Sutton has been at NIST for 14 years. And that’s an accurate measurement.

***
Like many developments in 19th-century America, standard time came about because of railroads. Until the mid-1880s, most cities and towns set their own times according to high noon — when the sun was at its highest point in the sky. But with the advent of railroads, people traveling from place to place needed a standard. Railroads came up with one in November 1883, and the following year, delegates from 27 nations met in Washington, D.C., for a Meridian Conference, to set the world’s time. They agreed on a system that’s basically the same as the one we still use: Time zones were divided along 24 standard meridians of longitude, 15 degrees apart. The standard starts in Greenwich, England; all other time zones are either ahead or behind by one hour (or a half-hour in some spots).
The U.S. government started keeping standard time a few years later. In 1904, the U.S. Naval Observatory broadcast time signals from Boston as an aid to navigation. By 1923, NIST station WWV was broadcasting over the public airwaves — at the time, it was located in Washington, D.C., which is why it has the east-of-the-Mississippi “W” appellation. The name doesn’t actually mean anything — it’s just a series of letters that conforms to the radio station naming standard. It stuck when the station moved to Colorado in the 1950s, when President Dwight Eisenhower placed many of the nation’s research facilities on the Front Range.
Keeping time in the atomic age is a little more complicated than that first Navy message 105 years ago. To measure the standard second, a computer frequency-counter measures the cycles of a type of energy change that takes place in a cesium atom. One second equals 9,192,631,770 cycles. NIST’s main clock, the F1, is accurate to within 0.1 nanoseconds per day. That means it ends up being off by one second once every 80 million years. Last year, NIST developed an even more accurate clock, which would neither gain nor lose one second for 200 million years.
Such highly precise clocks are important for telecommunications, deep-space communications, navigation and other purposes. The Federal Aviation Administration must accurately monitor air traffic, for instance. Traffic signals, which must stay green, yellow and red for a given length of time, have to measure that time against some standard. Emergency 911 operators have to know what time someone calls for help. Satellites and space probes have to know where and when to communicate with Earth.
The time standard is even important for financial markets — stock prices can fluctuate by mere seconds, so a buyer or seller wants the most accurate information. “You need to make sure you bought this stock at nine hours, 10 minutes and 58 seconds, and they’ll probably put 10ths or 100ths of a second on there,” Sutton said. “Wherever a time stamp is used, it eventually references back to the nation’s time standard.”
Time code generators at WWVB and WWV use binary code to convert the time into information that can be broadcast via radio waves. It’s all in Universal Coordinated Time, formerly known as Greenwich Mean Time. Mountain Daylight Time is six hours behind UTC. Mountain Standard Time is seven hours behind. The time code contains the year, day of year, hour, minute, second and flags that indicate the status of Daylight Saving Time, leap years and leap seconds.
Each generator is constantly tested for accuracy — “If you are the standard, you cannot broadcast the wrong time,” Sutton points out — and the data is sent to a radio frequency transmitter, which sends the signal to the antennas.
NIST uses power from Poudre Valley Rural Electric Association, but has a backup generator that fires up in 30 seconds in case of an outage. Four thousand gallons of diesel fuel stored on site can keep the time for two and a half weeks.
The low frequency station, WWVB, broadcasts at 60 kHz. Its sine wave — the curvy line with equal hills and valleys — is 3.5 miles long; it’s at such a low frequency that it can penetrate the Earth. That’s another reason why WWVB is in Colorado instead of a more central location like, say, Omaha — it’s closer to the Rockies to facilitate broadcasting all the way to California.
As the signal propagates from Fort Collins, the wave tends to follow the Earth’s curvature, making it an efficient frequency for huge distances. The sun inhibits radio waves, but the antennae are powerful enough to cover the continental U.S. at all times. At night, the signal can reach Santiago, Chile. The size of an antenna corresponds to the wave of a frequency — the higher the frequency, the smaller the antenna needed.
Gigahertz antennas are for ultra-high frequencies; users of GPS devices and satellite radio services are familiar with their small, stubby antennas. Kilohertz antennas are a lot bigger; to broadcast a very low-frequency radio wave like 60 kHz, a dish antenna would have to be two miles wide. (AM radio is also broadcast in the kHz range, although at much higher frequencies than the 60 kHz used at WWV. The low end of the AM spectrum starts around 530 kHz and reaches about 1800 kHz; FM radio uses about 88 megahertz to about 108 MHz.)
Thankfully for Northern Colorado residents, eastern Wellington is not covered by mammoth dish antennas. Two cable-connected arrays in a “top-hat” design do the job in a smaller area. Each array consists of four 400-foot towers arranged in a diamond shape, with a system of cables suspended among the four towers. The wires meet in the middle, where a cable connects the array to a helix house on the ground, which transmits the signal. Each array covers 32 acres. WWVB is just one way in which NIST tells you the time, however. Radio station WWV actually comes with sound; signals are broadcast on five frequencies, from 2 MHz to 20 MHz.
At the end of every minute, a computerized voice will announce the time, effective at the tone. The station also broadcasts a 440 Hz tone to help with piano tuning; an update on the world’s GPS satellites; and space weather forecasts, including news of solar flux, solar flares and geomagnetic activity. WWV’s building also hosts the four HP clocks, the heart of the station. NIST also provides an Internet time service, a telephone number, a Web site and even a subscription service, which has an inaccuracy of less than 20 nanoseconds.
Next time you set your watch, call NIST and listen for the tone. That way, when you look at your watch, you’ll be sure it’s right.


What time is it?

Listen to the radio:
WWV can be heard with any shortwave radio. A typical shortwave radio provides coverage from about 150 kHz to about 30 MHz. WWV broadcasts the time at 2.5, 5, 10, 15 and 20 MHz.

Call NIST:
Call 303-499-7111 for WWV and call 808-335-4363 for WWVH, the atomic clock broadcast in Hawaii.

Go online:
The NIST Internet Time Service allows users to synchronize their computer clocks via the Internet. Most of the servers are in Boulder. The service requires a download that you can configure to access a specific server. Visit nist.time.gov to learn more.

Si spegne la storica voce dell'ora esatta su WWV

Christian Diemoz ha raccolto nei sedimenti ancora freschi delle notizie delle ultime settimane, la piccola pepita relativa alla scomparsa di una voce importante - ma estremamente elusiva per la maggior parte di noi - della storia della radio. Il 19 febbraio se n'è andato Don Elliot Heald, una lunga carriera di manager radiotelevisivo conclusasi nella importante stazione di Atlanta, WSB. Ma soprattutto voce ufficiale del servizio telefonico di ora esatta e lettore degli annunci orari della stazione di tempo e frequenza campione WWV di Fort Collins, Colorado, utilizzata per trasmettere su una frequenza molto precisa (serviva per tarare i ricevitori quando non esistevano ancora i precisi oscillatori a sintesi di frequenza) il segnale orario e diverse informazioni di carattere meteorologico e geomagnetico. WWV ancora oggi diffonde ogni ora i valori degli indici K e fornisce previsioni sulle possibili tempeste solari.
La voce di Heald è stata diffusa in onde corte - su 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz - dal 1955 e fino al 1991 (gli annunci vocali erano stati introdotti nel 1950). Alcune registrazioni storiche e una breve storia delle stazioni del National Institute of Standards and Technology si trovano in una curiosa opera su CD curata da Myke Weiskopf, musicista, produttore radiofonico e autore del blog Shortwavemusic (non più aggiornato purtroppo). Il CD si intitola At the tone ed è stato ripubblicato da Weiskopf per l'etichetta Obscure-Disk. Trovate i dettagli e qualche estratto audio di questo lavoro su questa pagina e sul nuovo blog curato da Myke, Visibility One Zero.

9999 kHz, il nuovo segnale di tempo brasiliano

Nonostante la crisi in cui obiettivamente versa da anni, le onde corte continuano a riservare sorprese e nuovi segnali da monitorare. L'ultima inattesa novità viene dal Brasile e riguarda una categoria di stazioni un po' speciale, quella degli impianti - di solito gestiti da istituzioni impegnate sul fronte della ricerca astronomica e geofisica - che trasmettono frequenze "campione" e segnali orario ad altissima precisione. In Italia di queste stazioni in passato ce n'erano due addirittura, all'Istituto Galileo Ferraris a Torino e a Roma. Oggi entrambi gli impianti sono stati smantellati.

La funzione delle stazion di tempo era da un lato fornire in ricenzione una portante radio molto precisa, che potesse servire per calibrare i ricevitori e svolgere altre prove di laboratorio; dall'altro quello di diffondere in modo capillare l'ora ufficiale della nazione di appartenenza, incluse quelle minuscole correzioni che gli astronomi devono introdurre nel calcolo dell'ora e del calendario a causa della variabilità dei fenomeni astronomici.

La nuova stazione di tempo e frequenza campione brasiliana, segnalata dagli amici della lista di discussione Radioescutas, viene gestita dall'Observatório Nacional di Rio de Janeiro e trasmette la sua portante su 9.999 kHz, su questa portante viene aggiunta una banda laterale superiore con gli impulsi di tempo a 1 kHz e una voce femminile per l'annuncio del minuto. A quanto sembra la banda laterale inferiore viene soppressa. Per calibrare il proprio ricevitore bisogna ottenere il battimento-zero sul segnale modulante sintonizzandosi su 10 MHz. Ecco un documento riportato da Radioescutas con alcune notizie su questa nuova emissione. Un tempo l'osservatorio di Rio generava il segnale ritrasmesso sulle frequenze delle stazioni costiere brasiliane, ma queste emissioni non sono più disponibili. A quanto mi sembra di capire l'iniziativa coincide con l'idea di diffondere l'ora ufficiale brasiliana e avviene a poche settimane dall'entrata in vigore dell'ora legale estiva nel corso della quale, la costa atlantica meridionale brasiliana passa a sole due ore di separazione dal meridiano di Londra. Sempre sulla lista Radioescutas è apparso un link a questa bella storia degli orologi pubblici brasiliani. Mentre una lista di emissioni di tempo e frequenza disponibili ancora oggi sulle onde corte (ma non so quanto la lista sia aggiornata) è quella curata da William Hepburn.

Divisão Serviço da Hora - Projeto Estrutural

A Divisão Serviço da Hora (DSHO) do Observatório Nacional (ON) tem como objetivos a Geração, Distribuição e Conservação da Hora Legal Brasileira (HLB), conforme Legislação Brasileira, bem como realizar Pesquisa e Desenvolvimento no campo da metrologia de Tempo e Freqüência.
O projeto de reestruturação da Hora Legal Brasileira em desenvolvimento na Divisão Serviço da Hora do Observatório Nacional possui três metas. A primeira delas é a transmissão de sinais horários e freqüência padrão para todo o território nacional através de radiofreqüência. Desta forma, todo cidadão em qualquer parte do território nacional terá acesso a informação de hora. Diversas aplicações utilizando os sinais horários e a freqüência padrão, poderão ser desenvolvidas na industria. A segunda meta é implantar a rastreabilidade dos relógios mantidos em laboratórios secundários, que compõem a Rede Brasileira de Calibração (RBC), de forma remota e contínua aos padrões nacionais de tempo e freqüência mantidos na Divisão Serviço da Hora, utilizando-se do sistema GPS. A terceira meta é agregar os relógios atômicos da RBC na Escala de Tempo Atômico Brasileira.
No último dia 10 de Novembro de 2008, a equipe do DSHO passou a emitir os sinais horários do Observatório Nacional, na freqüência-padrão de 10.000 Khz (10Mhz), com estimativa de cobertura de ao menos 2/3 de todo o território nacional.
Embora estas transmissões estejam no ar em caráter experimental, registra-se a importância de sua manutenção para garantir que a aferição de Tempo e Freqüências-Padrão possam ser re-estabelecidas em âmbito nacional. Na cidade do Rio de Janeiro, o mesmo serviço está disponível na faixa de V.H.F, cuja sintonia pode ser feita em 166,530 e 171,130 Mhz. A potência irradiada em Ondas Curtas inicialmente é de 300 Watts e a transmissão em V.H.F. é de 21 Watts.
A Diretoria de Radioastronomia e Telecomunicações do Clube de Astronomia de São Paulo – CASP, estará monitorando junto à equipe do DSHO as transmissões da Hora Legal e Freqüência-Padrão do Observatório Nacional em todo o território brasileiro. Reportagens de escuta e informações sobre esta sintonia serão muito bem vindos e confirmados no que for possível.
As reportagens de sintonia devem ser enviadas preferencialmente por e-mail, contendo nome, localidade, horário da sintonia e equipamento de escuta, para o endereço eletrônico: denis (dot) zoqbi (at) astrocasp (dot) com, com o Assunto “Observatório Nacional”. Caso preferir, os reportes podem ser enviados por carta para a Caixa Postal 12.622 São Paulo,SP. CEP 04744-970.