За 27 днів минулого століття час повернувся на одну секунду назад.
Або, принаймні, наші годинники.
Ці додаткові «високосні секунди» додаються, щоб наші надточні атомні годинники узгоджувалися з трохи менш надійним обертанням Землі.
Але, можливо, ми пройшли цю останню секунду.
Пізніше цього тижня делегати зберуться біля Версальського палацу у Франції, щоб вирішити, чи відмовитися від додаткових секунд назавжди.
Натомість, якщо голосування буде успішним, людям у майбутніх століттях доведеться дотримуватися «високосного часу».
Як обертання Землі впливає на годинник
Відповідно до традиційного визначення, секунда – це одна 86 400 частина доби.
Але обертання Землі не зовсім рівномірне. Тривалість наших 24-годинних днів може змінюватися на тисячну частку секунди (одну мілісекунду).
Існує багато причин цієї невідповідності.
Обертання Землі загалом сповільнюється, головним чином через гравітаційне тяжіння Місяця. Астрономи бачили це в історичних записах про сонячні затемнення, що датуються понад 3000 роками.
Астрономи виявили, що письмові записи сонячних затемнень у стародавньому Китаї та на Близькому Сході не збігалися з астрономічними моделями – доки не було враховано уповільнення обертання Землі. (Wikimedia Commons: Калан, CC BY 3.0)
Але протягом коротших періодів часу наша планета іноді обертається швидше.
Приблизно з 2020 року Земля прискорилася.
Люсія МакКаллум, геодезист з Університету Тасманії, каже, що на обертання Землі впливає багато факторів.
“Атмосфера, вітри, великі океанські течії, танення льодовиків, великі вулкани, перерозподіл маси всередині Землі”, – сказав доктор Маккаллум.
Ця незначна зміна означає, що традиційне визначення секунди є недостатньо точним для таких технологій, як GPS, який має вимірювати частки мілісекунди, щоб бути корисним.
Атомний час більш точний
Наприкінці 1960-х років Міжнародне бюро мір і ваг (BIPM), керівний орган, відповідальний за глобальну стандартизацію вимірювань, прийняло більш точне визначення другого на основі вимірювань атомів цезію.
Це основа всесвітнього координованого часу (UTC).
UTC відстежується за допомогою атомних годинників, які наразі є найточнішим способом вимірювання часу, хоча нові «ядерні годинники» незабаром можуть їх перевершити.
Національний інститут вимірювань підтримує атомні годинники, які є найточнішим методом вимірювання часу. (Надано: Національний інститут метрології)
Майкл Воутерс, керівник відділу стандартів часу в Австралійському національному інституті вимірювань (NMI), сказав, що атомна секунда максимально наближена до звичайної секунди.
“Немає точного значення, оскільки воно постійно змінюється.“
Доктор МакКаллум допоміг виміряти швидкість обертання Землі за допомогою телескопа, спрямованого на надзвичайно віддалену чорну діру.
«Ми використовуємо ці чорні діри як якір», — сказав доктор Маккаллум.
Радіотелескопи, подібні до цього в обсерваторії Маунт-Плезант у Гобарті, можуть спостерігати наддалекі чорні діри та порівнювати їхні сигнали, щоб визначити, як швидко обертається Земля. (Надано: Джим Ловелл)
Ці спостереження є критично важливими для супутникової навігації, і їх також можна використовувати для визначення того, коли обертання Землі не синхронізується з UTC, що спричиняє високосні секунди.
З моменту появи в 1972 році високосні секунди додавали до наших годинників 27 разів, востаннє в кінці 2016 року.
Як високосні секунди руйнують сучасне життя
В епоху комп’ютерів із високосними секундами стає все важче мати справу.
Дерріл Вейтч, дослідник комп’ютерних мереж із Технологічного університету Сіднея, сказав, що високосні секунди порушують деякі припущення програмного забезпечення щодо часу, наприклад, що він рухається лише вперед, а в хвилині 60 секунд..
Але доктор Вотерс сказав, що люди «забули про проблему і написали програмне забезпечення, яке зламалося, коли час повернули назад».
Декілька факторів уповільнюють обертання Землі, але основним фактором є вплив Місяця та припливів. (Надано: NASA)
На відміну від часових поясів або літнього часу, високосні секунди є нерегулярними і заплановані лише на шість місяців вперед.
Раніше вони відключали такі платформи, як постачальник інтернет-технологій Cloudflare і сайт соціальних мереж Reddit.
У 2022 році керівний орган BIPM вирішив відмовитися від високосних секунд до 2035 року та почав обговорювати різні методи синхронізації Дня Землі з UTC.
Але коли Земля починає прискорюватися, рішення потрібно приймати швидко, тому що це означає, що наступна високосна секунда може бути «негативною».
Дедалі більше взаємопов’язаних систем означає, що десь помилка синхронізації може стати сніжним комом. (Unsplash: Лукас Блажек)
Доктор Уотерс сказав, що негативна додаткова секунда навряд чи спричинить проблеми, оскільки вона передбачає стрибок вперед у часі, а не назад, але професор Вейтч не був у цьому впевнений.
«Такого ніколи раніше не траплялося, тому програмне забезпечення ніколи не тестувалося», — сказав професор Вейтч.
Оскільки високосні секунди скоро будуть виведені з експлуатації, введення негативних високосних секунд здається непотрібним ризиком.
«Будьте обережні з незвичайними подіями, які спонукають до прискореної хронології», — сказав доктор Вотерс.
Також немає жодної чіткої економічної чи практичної причини залишати високосні секунди осторонь, щоб не займати інженерів програмного забезпечення.
«Дехто заперечує філософськи [losing leap seconds]це тому, що те, як ми вимірюємо час, не пов’язане з тим, як ми його насправді сприймаємо», – сказав доктор Вотерс.
“Але годинник сам по собі дуже штучна річ.“
Голосування може призвести до «перескоку»
Керівний орган BIPM голосуватиме за високосні секунди на засіданні з 12 по 15 жовтня.
Головна порада полягає в тому, щоб дозволити UTC відійти від обертання Землі, поки воно не буде синхронізовано протягом години, а потім спостерігати за «високим часом», щоб повернути його назад.
Зупинка високосних секунд означає, що день і ніч на Землі поступово розбіжаться з офіційним часом, але для встановлення різниці в одну хвилину знадобиться більше століття. (ESO: Антон Янкові, CC BY 4.40)
Зараз обертання Землі втрачається менше ніж на секунду на рік, тому для досягнення стрибкового часу може знадобитися більше тисячі років.
Нашим поточним системам вимірювання часу менше століття, і до того часу вони, ймовірно, виглядатимуть зовсім інакше.
«Я думаю, що через 100 років програмне забезпечення буде повністю автоматизовано, і ми не матимемо проблем, які є зараз», — сказав професор Вейтч.
Доктор МакКаллум сказав, що неважливо, чи UTC відстає від Землі на кілька секунд.
“Що нам ще потрібно зберегти, так це вимірювання обертання Землі.“
Доктор Уотерс сказав, що його посада зміниться, якщо голосування пройде успішно.
Раніше високосні секунди зазвичай додавали 31 грудня, тому деяким співробітникам NMI довелося працювати на Новий рік, щоб перевірити наявність проблем із вимірюванням часу.
«Я не надто нещасний, тому що це більше не потрібно».