Po treh letih spet prestopna sekunda

IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) je sporočil, da bomo 30. junija letos po treh letih premora ponovno dodali prestopno sekundo civilnemu času. Prestopne sekunde se po potrebi lahko dodajo 30. junija in 31. decembra, da civilni čas ostane sinhroniziran z vrtenjem Zemlje okrog lastne osi. Brez prestopnih sekund bi sonce najvišjo lego na nebu (zenit) dosegalo čedalje kasneje po lokalnem času.

Sekunda je bila svoj čas definirana kot 1/86400 srednjega sončnega dne. Definicija se je pozneje spremenila na 1/31556925,9747 tropskega leta dne 0. januarja 1970 in naposled na 9192631770 nihajev, ki ustrezajo prehodu med dvema hiperfinima prehodoma cezija-133 v osnovnem stanju. Ta definicija je neodvisna od Zemlje in Sonca, a si iz povsem praktičnih razlogov želimo, da v povprečju dan ostane dolg 86.400 sekund. Ker se vrtenje Zemlje počasi ustavlja, predstavlja to probleme.

Od leta 1972 se problem rešuje z uvedbo prestopnih sekund. IERS vsako leto objavi, ali bo konec polletja vrinjena prestopna sekunda. Ta se zgodi točno ob polnoči po univerzalnem koordiniranem času (UTC, ki pozimi ustreza lokalnemu času v Veliki Britaniji, poleti pa času na Azorih). Digitalne ure tedaj pokažejo sekundo 23:59:60 oziroma 1:59:60 po slovenskem poletnem času.

Prestopne sekunde so ena velika težava za sisteme, ki zahtevajo natančno merjenje časa. Od poljedelsko-agrarne družbe smo precej napredovali in danes je precej pomembneje, da čas v digitalnih sistemih teče pravilno, kot pa ali je zenit opoldne ali kakšno sekundo prej ali pozneje. Tako ali tako so časovni pasi pomaknjeni proti zahodu in v večini držav je sonce v zenitu krepko po 12.00 uri.

Časov je več. Poleg lokalnega časa je najbolj poznan prav UTC, a ta še zdaleč ni edini. Imamo tudi čas GPS, atomski čas (TAI), zemeljski čas (TT) in Unixov čas, če jih naštejemo le nekaj. Med seboj so neusklajeni in trenutno velja približno: TAI = TT - 32,184 sekunde = GPS + 19,000 sekund = UTC + 35,000 sekunde. Nekateri upoštevajo prestopne sekunde, zato je treba za izračun pretečenega časa med dvema dogodkoma poznati tudi zgodovinsko tabelo vstavitev prestopnih sekund (UTC, Unixov čas), drugi pa tečejo neodvisno od vrtenja Zemlje (TAI, TT, GPS). To pomeni, da tabelo potrebujemo tudi za preračun med različnimi časi, saj se zamiki spreminjajo (recimo TAI - UTC bo od 1. julija letos 36 sekund).

Dejanska implementacija prestopne sekunde je zelo različna. V UTC se pojavi 61. sekunda (23:59:60), v Unixovem času se ista sekunda ponovi, protokol NTP zamrzne čas za prestopno sekundo, nekateri sistemi pa sekunde v bližini prestopne sekunde raztegnejo, da učinek neopazno pokompenzirajo. Slednji način uporablja Google. Zamisel ni tako neumna, ker podvojena sekunda često povzroči nemalo težav.

Neodgovorjeno ostaja vprašanje, zakaj se prestopne sekunde vrivajo navidez naključno. Jasno je, da jih uporabimo največ dvakrat letno ob predpisanih datumih, ko se UTC od dejanskega sončnega časa (UT1) oddalji za več kot sekundo - ne vemo pa, kaj povzroča neenakomerno upočasnjevanje vrtenja Zemlje. Vplivajo tako vesoljska telesa kot dogajanje na Zemlji, denimo potresi.

Pozivi za odpravo prestopnih sekund oživijo ob vsaki napovedi prestopne sekunde, a za zdaj nič ne kaže na njihovo ukinitev. Drsenje zenita k poznejšim uram za približno 0,5 sekunde na leto bi v tisoč letih prineslo kakšnih deset minut zamude. Ni veliko, se pa nabere. Poudariti je treba, da prestopne sekunde razen konceptualne sorodnosti problema nimajo nič skupnega s prestopnimi dnevi. Slednji kompenzirajo hitrost kroženja Zemlje okrog Sonca, da solsticij pada na isti datum (gregorijansko leto kljub prestopnim dnevom zagreši napako enega dne na 3300 let - torej bo leta 5300 obstajal 30. februar), medtem ko prestopne sekunde skrbijo za padanje zenita na isto uro. In za razliko od prestopnih dni, so lahko prestopne sekunde tudi negativne (tedaj 23:59:59 umanjka), čeprav jih še ni bilo.

Merjenje časa ni trivialno.