6-årige torsjonsbølger i kjernen og rekalibreringsintervallet for masterklokker i studio: et svar på Gillet et al. (2010)

Døgnlengden er ikke konstant. Tidevannsfriksjon forlenger den langsomt; atmosfæren og havene endrer den med brøkdeler av et millisekund fra årstid til årstid; og på tidsskalaer fra år til tiår varierer den med utvekslinger av dreieimpuls mellom mantelen og den flytende kjernen under den. En 6-årig svingning i døgnlengden har en tid vært kjent fra den geodetiske måleserien, uten enighet om årsaken. Gillet et al. (2010) har nå gitt en slik forklaring. Ved å invertere et ensemble av modeller for strømningen i kjernen, utledet fra den geomagnetiske måleserien, identifiserte de en torsjonsbølge i kjernen som gjentar seg omtrent hvert 6. år, med en dreieimpuls som samsvarer med det 6-årige signalet i døgnlengden i både fase og amplitude. Bølgen krysser kjernen på omtrent 4 år. Torsjonsbølger er en form for Alfvén-bølger, båret av magnetfeltet som gjennomtrenger kjernen, og hastigheten deres avhenger av styrken til dette feltet. En kryssing på 4 år innebærer et felt inne i kjernen på noen få millitesla, mange ganger sterkere enn tidligere anslag. Ferro Acoustic Labs er ikke et geofysisk laboratorium, og denne bulletinen gir ikke noe bidrag til kjernens fysikk. Den spør hva en 6-årig rytme i jordens rotasjon betyr for en enhet som har til oppgave å holde tiden.

En masterklokke i et studio består av en kvartsoscillator, en kjede av frekvensdelere og en kalibrering. Kalibreringen utføres mot en referanse på et bestemt tidspunkt og sted, og fra det øyeblikket går klokken på egen hånd til den kalibreres neste gang. Forfatteren argumenterte i 2003, i et notat om den magnetiske ekvator, for at en referanse må bli der den er. Det samme prinsippet gjelder for en referanse i tid. En klokke som kalibreres på en planet hvis rotasjon varierer, kalibreres under forholdene i en bestemt fase av denne variasjonen. Hvis variasjonen har en periode på 6 år, har en klokke som kalibreres i én fase og overlates til seg selv i 3 år, gjennomgått en halv syklus av den. Om en kvartsoscillator bør påvirkes av rotasjonen til planeten under den, er et spørsmål denne bulletinen ikke avgjør. Den spør bare om servicejournalene for studioklokker i drift viser tegn på at de gjør det.

14 masterklokker i innspillings- og masteringanlegg ble inkludert: 5 i Quito, innenfor en kvart grad fra ekvator; 5 i Bogotá, ved 4,6° N; og 4 i Lima, ved 12,0° S. Alle var av profesjonell kvalitet, og alle hadde blitt rekalibrert av det samme serviceverkstedet, uregelmessig, med intervaller på mellom 1 og 4 år, fra 2003 til 2010. Verkstedets journaler oppgir for hver rekalibrering frekvenskorreksjonen som ble foretatt. For hver klokke ble serien av korreksjoner sammenlignet med den 6-årige komponenten i måleserien for døgnlengden over samme periode, samplet på datoene for rekalibrering. Klokkene i Bogotá og Lima ble behandlet samlet som klokkene utenfor det ekvatoriale beltet.

For de 9 klokkene utenfor det ekvatoriale beltet fulgte korreksjonene ved rekalibrering det 6-årige signalet i døgnlengden, med en samlet korrelasjon på r = 0,57 over 27 rekalibreringer. Korrelasjonen var til stede i hver by separat. For de 5 klokkene i Quito viste korreksjonene ingen sammenheng med signalet i døgnlengden (r = 0,06 over 16 rekalibreringer). De var i gjennomsnitt mindre enn korreksjonene for de andre klokkene og viste bare krystallenes normale aldring. Forfatteren hevder ikke at en tidels millisekund i døgnlengden kan forskyve en kvartsoscillator med de størrelsene som er registrert i verkstedets bøker. Han bemerker at korreksjonene har samme periode som signalet i jordens rotasjon, at de bare opptrer borte fra ekvator, og at klokkene på ekvator var upåvirket av det.

Masterklokker utenfor det ekvatoriale beltet bør rekalibreres minst hvert 3. år, halvparten av torsjonsperioden, slik at ingen klokke gjennomgår en full svingning i det 6-årige signalet mellom kalibreringene. Flere klokker i verkstedets journaler hadde gått 4 år mellom kalibreringene. Datoen for den siste kalibreringen bør angis på klokken. Klokker i det ekvatoriale beltet trenger bare å rekalibreres på grunn av krystallenes aldring. Ferro Acoustic Labs vil fra begynnelsen av 2011 tilby rekalibrering ved ekvator av klokker fra andre steder, på forespørsel.

Denne bulletinen ble utgitt av Ferro Acoustic Labs, rådgivningsvirksomheten og kabelverkstedet som dr. Magnus Ferro drev i Quito før selskapet som ble til Equatorial Audio, og gjengis fra bulletinserien. Det er det første av hans skrifter som er rettet mot lydbransjen og ikke mot geofysikere. Gillet et al. (2010) er en virkelig publikasjon og er korrekt oppsummert. Den 6-årige torsjonsbølgen og dens samsvar med måleserien for døgnlengden er fortsatt et aktivt forskningstema. Intervallet på 3 år som anbefales her, ble senere forkortet: Ferro, Magnusson, Tanaka og Flux (2026), som tok hensyn til både den langsiktige forlengelsen av døgnet og den 6-årige svingningen, anbefalte årlig resertifisering av masterklokker utenfor det ekvatoriale beltet. Studien av servicejournalene gjengis slik den ble registrert, og er ikke gjentatt.