Come fa lo smartphone a segnare sempre l’ora esatta?

Una delle azioni che facciamo più spesso con il nostro cellulare è controllare l'ora. Ma come fa lo smartphone a segnare sempre l'ora esatta? La risposta va ricercata in una pluralità di tecnologie che, combinate insieme, permettono ai nostri dispositivi elettronici di essere sempre molto precisi nell'indicare l'ora corretta. Per entrare più nello specifico, gli smartphone regolano l'ora in base agli orologi atomici presenti nei laboratori dei server NTP e nei satelliti.

La precisione “atomica” dell'app Orologio

Per farla semplice, gli smartphone si sincronizzano regolarmente con server che forniscono l'ora esatta basata sul cosiddetto UTC (Coordinated Universal Time) o Tempo Coordinato Universale, ovvero lo standard di tempo usato a livello globale. In pratica, quando un dispositivo si collega ai server di Internet l'orario viene sincronizzato e trasmesso tramite il protocollo NTP (Network Time Protocol), che è quello impiegato all'interno di una rete a commutazione di pacchetto (come la rete Internet appunto).

Ma i server che trasmettono l'ora esatta tramite il protocollo NTP come fanno a sapere l'ora esatta? Grazie agli orologi atomici, che talvolta sono ospitati nei laboratori in cui si trovano i server in questione. È questo il caso dell'INRiM (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica), situato in Italia, che sul suo sito ufficiale afferma:

INRiM fornisce l'ora esatta realizzata a partire dagli orologi atomici ospitati nei propri laboratori. Tale segnale orario è derivato dalla realizzazione della scala di tempo italiana chiamata UTC(IT) e utilizzata dal Bureau international des poids et mesures (BIPM) per realizzare la scala di tempo internazionale UTC (Universal Time Coordinated).

I server NTP possono ricevere l'orario esatto da trasmettere poi ai dispositivi collegati a Internet anche grazie agli orologi atomici ospitati nei satelliti in orbita attorno alla terra, i cosiddetti GNSS (Global Navigation Satellite System), in italiano "sistema satellitare globale di navigazione". I satelliti comunicano l'ora esatta degli orologi atomici ai ricevitori presenti a terra, compresi quelli integrati nei nostri smartphone, che sono così in grado di aggiornare l'orario anche quando non hanno la possibilità di essere connessi alla rete Internet.

Facciamo un ulteriore zoom-in nell'argomento andando ad approfondire come funzionano gli orologi atomici, come quelli presenti nel sistema di posizionamento e navigazione satellitare degli Stati Uniti, ovvero GPS (Global Positioning System), o come quelli presenti nei satelliti del progetto europeo Galileo.

Come suggerisce il loro stesso nome, gli orologi atomici sfruttano come "metronomo" le oscillazioni di un particolare atomo (a differenza degli orologi al quarzo dove è una lamina al quarzo a oscillare per scandire il tempo), rendendo così la misurazione il più accurata e precisa possibile.

Dal momento che, come ci insegna la teoria della relatività ristretta e della teoria della relatività generale di Albert Einstein, il tempo nello spazio scorre in modo diverso rispetto al tempo sulla terra, per fare in modo che gli orologi presenti nei satelliti in orbita siano sincronizzati con gli orologi a terra vengono effettuate delle correzioni. In questo modo l'orario trasmesso dai satelliti è preciso e affidabile.

Ma per quale ragione sistemi come GPS e Galileo devono integrare orologi così precisi? Perché in caso contrario non potrebbero funzionare correttamente, visto che vengono coinvolti solitamente quattro o più satelliti nel calcolare la posizione esatta di un ricevitore (come quello integrato nei nostri smartphone). Questo perché le distanze sono calcolate misurando proprio il tempo di percorrenza che il segnale impiega per percorrere la distanza fra il satellite stesso e noi. Ecco spiegato, quindi, perché nei sistemi di posizionamento e navigazione satellitare vengono impiegati orologi atomici, utili per determinare la posizione esatta su terra, oltre che per consentire ai nostri smartphone (e computer) di segnare sempre l'ora esatta.

Quando gli smartphone Android erano avanti di 15 secondi rispetto ad iPhone

Chiudiamo con una piccola curiosità. Sapevate che, almeno fino a qualche anno fa, i dispositivi Android erano avanti di 15 secondi rispetto ad iPhone? Intervistato da The Verge, l'astrofisico e divulgatore scientifico statunitense Neil DeGrasse Tyson (noto per il suo carattere esilarante), aveva riferito:

L'iPhone ha l'ora esatta a differenza dei telefoni basati su Android… La maggior parte dei dispositivi Android ottiene l'ora dai satelliti GPS. Il sistema di cronometraggio per i satelliti GPS è stato definito fino al 1982. E dal 1982, 15 secondi intercalari sono stati aggiunti al tempo civile. E quei secondi non sono inclusi nel cronometraggio di Android perché ottengono il loro tempo direttamente dal GPS, mentre l'iPhone compensa reinserendo quei 15 secondi. Di conseguenza, l'iPhone ha l'ora corretta a differenza della maggior parte dei telefoni Android che sono esattamente 15 secondi più veloci.

Ci teniamo a precisare che l'intervista a cui abbiamo appena fatto riferimento risale all'ormai lontano 2012. Nel frattempo gli sviluppatori del sistema operativo Android pare che abbiano corretto il tiro, almeno da quel che abbiamo avuto la possibilità di verificare con i dispositivi in nostro possesso (ma non escludiamo che il problema possa affliggere ancora oggi qualche smartphone con una versione del "robottino verde" obsoleta).

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