Spór o jedną sekundę. Czyli o tym, jak zmiany klimatu wpływają na to, jak mierzony jest czas
Naukowcy próbują ustalić, w jaki sposób zmiany klimatu wpływają na rotację Ziemi, a tym samym na to, jak mierzymy czas.
Najnowsze badanie opublikowane w czasopiśmie Nature sugeruje, że globalne ocieplenie może nawet pomóc badaczom czasu, opóźniając potrzebę wprowadzenia pierwszej w historii „ujemnej sekundy przestępnej” o trzy lata.
Eksperci obawiają się, że wprowadzenie ujemnej sekundy przestępnej (dodatkowa sekunda dodawana czasem, zwykle w czerwcu lub w grudniu, w celu zsynchronizowania uniwersalnego czasu koordynowanego ze średnim czasem słonecznym) do standardowego czasu może spowodować spustoszenie w systemach komputerowych na całym świecie.
Jak tłumaczą badacze, przez większość historii czas był mierzony na podstawie obrotu Ziemi. Jednak w 1967 roku „światowi czasomierze” przyjęły zegary atomowe, które wykorzystują częstotliwość atomów jako tykanie, wprowadzając bardziej precyzyjną erę pomiaru czasu.
Poleganie na Słońcu i gwiazdach w nawigacji jest zawodnym zegarem z racji, iż przez długi czas Ziemia obracała się nieco wolniej niż czas atomowy, co oznaczało, że oba pomiary nie były zsynchronizowane. Przez to osiągnięto kompromis – za każdym razem, gdy różnica między tymi dwoma pomiarami zbliżała się do 0,9 sekundy, do uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC) dodawano „sekundę przestępną” – międzynarodowy standard, według którego świat ustawia swoje zegary.
Naukowcy zaznaczają, że od 1972 roku do UTC dodano 27 sekund przestępnych, a ostatnia z nich miała miejsce w 2016 roku. W ostatnich latach pojawił się jednak nowy problem, ponieważ obrót Ziemi przyspieszył, wyprzedzając czas atomowy. Oznacza to, jak tłumaczą badacze, że aby zsynchronizować oba pomiary, czasomierze mogą być zmuszone do wprowadzenia pierwszej w historii ujemnej sekundy przestępnej.
„To nigdy wcześniej się nie zdarzyło i stanowi poważne wyzwanie dla zapewnienia, że wszystkie części globalnej infrastruktury pomiaru czasu pokazują ten sam czas. Wiele programów komputerowych dla sekund przestępnych zakłada, że wszystkie są dodatnie, więc musiałyby one zostać przepisane” – mówi Duncan Agnew, badacz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.
Częściowo korzystając z danych satelitarnych, naukowcy zbadali szybkości obrotu Ziemi i efektowi spowolnienia jej jądra na potrzeby. Ustalił, że gdyby nie zmiany klimatyczne, ujemna sekunda przestępna mogłaby zostać dodana do UTC już w 2026 roku.
W badaniu stwierdzono jednak, że od 1990 r. topnienie lodu na Grenlandii i Antarktydzie spowolniło obrót Ziemi. Opóźniło to potrzebę wprowadzenia ujemnej sekundy przestępnej do co najmniej 2029 roku. „Kiedy lód topnieje, woda rozprzestrzenia się po całym oceanie; zwiększa to moment bezwładności, co spowalnia Ziemię” – tłumaczy Agnew. „Jeśli potrzeba bezprecedensowej ujemnej sekundy przestępnej zostanie opóźniona, będzie to naprawdę mile widziana wiadomość” – komentuje w Nature Patrizia Tavella, szefowa Międzynarodowego Biura Miar i Wag, które jest odpowiedzialne za UTC.
Demetrios Matsakis, były główny naukowiec ds. usług czasowych w Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, który nie był zaangażowany w badania, stwierdził, że jest sceptyczny wobec analizy Agnew. „Ziemia jest zbyt nieprzewidywalna, aby mieć pewność, czy ujemna sekunda przestępna będzie potrzebna w najbliższym czasie – powiedział.
Jednak ujemna sekunda przestępna byłaby skokiem w nieznane. Nie doprowadziłoby to do upadku cywilizacji, a przy wystarczającym rozgłosie można by uniknąć niektórych problemów” – twierdzi Matsakis.
Jak tłumaczą badacze, nawet dodatnie sekundy przestępne powodowały wcześniej problemy w systemach wymagających precyzyjnego pomiaru czasu. Częściowo dlatego w 2022 r. światowi badacze uzgodnili, że do 2035 r. zrezygnują z sekundy przestępnej.
Od tego roku planuje się, że różnica między czasem atomowym a obrotem Ziemi wzrośnie do minuty. Naukowcy oczekują, że kolejna minuta przestępna w celu ich zsynchronizowania nie będzie potrzebna w następnym stuleciu.
Emil Gołoś
