27 дней прошлого столетия время пошло на одну секунду назад.
По крайней мере, наши часы имеют такую возможность.
Эти дополнительные «високосные секунды» были использованы для того, чтобы наши сверхточные атомные часы соответствовали несколько более надежному вращению Земли.
Но мы, вероятно, уже пережили свой последний момент.
Позже на этой неделе делегаты встретятся возле французского дворца в Версале, чтобы решить, следует ли отказаться от второго прыжка раз и навсегда.
Вместо этого, если голосование будет успешным, он попросит людей соблюдать «високосный час» в будущем.
Как вращение Земли влияет на часы
Согласно традиционному определению, секунда — это 86 400-я часть дня.
Но вращение Земли не совсем равномерно. Наши 24-часовые сутки могут меняться на тысячную долю секунды (миллисекунду).
Существует ряд причин такого несоответствия.
Вращение Земли обычно замедляется главным образом из-за притяжения Луны. Астрономы видят это в исторических записях солнечных затмений, датируемых более чем 3000 лет назад.
Астрономы обнаружили, что письменные записи солнечных затмений в древнем Китае и на Ближнем Востоке не соответствуют астрономическим моделям — до тех пор, пока не будет принято во внимание медленное вращение Земли. (Wikimedia Commons: Калан, CC BY 3.0)
Но за более короткий промежуток времени наша планета иногда вращается быстрее.
С 2020 года Земля ускорилась.
Люсия МакКаллум, геодезист из Университета Тасмании, сказала, что на вращение Земли может повлиять ряд факторов.
«Атмосфера, ветер, большие океанские течения, таяние ледников, большие вулканы, распределение массы внутри Земли», — сказал доктор МакКаллум.
Это небольшое отклонение означает, что традиционного определения секунды недостаточно для таких технологий, как GPS, которым для работы необходимо измерять доли миллисекунд.
Атомное время более точное
В конце 1960-х годов руководящий орган Международного бюро мер и весов (BIPM), которое стандартизирует мировые измерения, принял точное определение секунды, основанное на измерениях атомов цезия.
Это и есть Всемирное координированное время (UTC).
UTC отслеживается с помощью атомных часов, которые на данный момент являются наиболее точными мерами времени, хотя новые «атомные часы» вскоре могут их превзойти.
Национальный институт измерений поддерживает атомные часы, которые являются наиболее точными методами измерения времени. (Предоставлено: Национальный измерительный институт)
Майкл Воутерс, руководитель отдела стандартов времени Австралийского национального института измерений (NMI), сказал, что атомная секунда максимально близка к традиционной секунде.
“Начнем с того, что точного значения не было, потому что оно все время менялось.“
Доктор МакКаллум помогает измерять скорость вращения Земли с помощью телескопов, которые направлены на очень далекие черные дыры.
«Мы используем эти черные дыры в качестве опорных точек», — сказал доктор МакКаллум.
Радиотелескопы, такие как обсерватория Маунт-Плезант в Хобарте, могут наблюдать сверхдалёкие чёрные дыры и сравнивать их сигналы, чтобы определить, насколько быстро вращается Земля. (Предоставлено: Джим Ловелл)
Эти наблюдения важны для спутниковой навигации, а также используются для определения того, когда вращение Земли не синхронизировано с UTC, вызывая дополнительную секунду.
С момента их появления в 1972 году високосные секунды добавлялись к нашим часам 27 раз, последний раз в конце 2016 года.
Сколько секунд мешают современной жизни
В век компьютеров работать с високосными секундами становится все труднее.
Дэррил Вейч, исследователь компьютерных сетей из Технологического университета Сиднея, сказал, что високосные секунды нарушили некоторые предположения программного обеспечения о времени, например, что оно движется только вперед и в минуте 60 секунд..
Но доктор Воутерс сказал, что люди «забыли об этой проблеме и написали программное обеспечение, которое работает после возвращения в прошлое».
Некоторые факторы замедляют вращение Земли, но главными факторами являются влияние Луны и приливов. (Кредит: НАСА)
В отличие от часовых поясов или летнего времени, високосные секунды нерегулярны и планируются только на шесть месяцев вперед.
В прошлом они приводили к сбою таких платформ, как поставщик интернет-технологий Cloudflare и сайт социальной сети Reddit.
В 2022 году руководящий орган МБМВ принял решение отказаться от второго скачка к 2035 году и начать обсуждение другого метода синхронизации земных дней с UTC.
Но когда Земля начала ускоряться, решение пришлось принять быстро, потому что это означало, что следующая дополнительная секунда может быть «отрицательной».
Все более взаимосвязанные системы означают, что ошибка синхронизации в одном месте может расти как снежный ком. (Шоу: Лукас Блазек)
Доктор Воутерс сказал, что отрицательная дополнительная секунда с меньшей вероятностью вызовет проблемы, поскольку она предполагает прыжок вперед, а не назад во времени, но профессор Вейтч не был в этом уверен.
«Такого никогда раньше не случалось, поэтому программное обеспечение для этого никогда не тестировалось», — сказал профессор Вейтч.
Поскольку високосные секунды скоро будут исключены, введение отрицательных значений кажется ненужным риском.
«Это предостерегающая история о необычном событии, ведущем к ускорению сроков», — сказал доктор Воутерс.
Кроме занятости инженеров-программистов, нет никаких явных экономических или практических причин сохранять високосные секунды.
«У некоторых людей есть философские возражения против этого [losing leap seconds]и это потому, что мы отделяем способ расчета времени от нашего реального опыта», — сказал доктор Воутерс.
“Но сами часы — очень искусственная вещь.“
Голосование может создать «прыжковые часы».
Руководящий орган BIPM будет голосовать в дополнительных секундах на своем заседании 12-15 октября.
Ведущее предложение состоит в том, чтобы позволить UTC рассинхронизироваться с вращением Земли на срок до одного часа, а затем наблюдать «скачкообразные часы», чтобы вернуть его обратно.
Остановка дополнительных секунд означает, что день и ночь на Земле постепенно рассинхронизируются с официальным временем, но чтобы компенсировать разницу в минуту, требуется более столетия. (ESO: Антон Янкович, CC BY 4.40)
В настоящее время вращение Земли теряет менее секунды в год, поэтому может потребоваться более тысячи лет, прежде чем эти високосные часы станут необходимыми.
Нашим нынешним системам отсчета времени менее ста лет, и вполне вероятно, что к тому времени они уже сильно изменятся.
«Я предполагаю, что через 100 лет программное обеспечение будет полностью автоматизировано, и у нас не будет тех проблем, которые есть сейчас», — сказал профессор Вейтч.
Доктор МакКаллум сказал, что не имеет значения, отстает ли UTC на несколько секунд от земных дней.
“Что нам еще предстоит сделать, так это измерить вращение Земли.“
Если голосование пройдет успешно, сказал доктор Воутерс, его работа изменится.
Раньше 31 декабря часто добавлялись дополнительные секунды, поэтому некоторым сотрудникам НМИ приходилось работать в первый день Нового года, чтобы проверить отсутствие проблем с хронометражем.
«Я не недоволен тем, что в этом больше нет необходимости».
