ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Zašto će 30. lipnja ove godine trajati sekundu duže

Danas, 30. lipnja ove godine, službeno će trajati sekundu duže zbog dodatne, tzv. „prijestupne sekunde“. Možda se nama običnim smrtnicima to ne čini puno ni jako bitno, ali čak i jedna mala sekunda može izazvati kaos, posebice kod računalnih i sličnih sustava gdje je i najmanji dio vremena itekako važan za protok i obradu određenih informacija.

„Zemljina rotacija postepeno usporava, pa su prijestupne sekunde način da se to nadoknadi“, rekao je Daniel MacMillan iz NASA-e.

Po uobičajenom načinu mjerenja, dan traje 86,400 sekundi. Takav način mjerenja predstavlja koordinirano svjetsko vrijeme (eng. UTC - Coordinated Universal Time) koji ljude koriste svakodnevno. UTC je „atomski sat“, a trajanje jedne sekunde se zasniva na predvidljivom elektromagnetskom prijelazu u atomima cezija. Prijelazi cezijevih atoma su toliko točni da cezijev sat ima pogrešku svega 1 sekundu u u 1,400,000 godina.

Međutim, sunčev dan – prosječna duljina dana koja se zasniva na tome koliko treba Zemlji da obiđe Sunce – traje 86,400.002 sekundi. To je zbog toga što Zemljina rotacija postepeno usporava, radi svojevrsne snage kočenja koja nastaje zbog sile gravitacije između Zemlje, mjeseca i sunca. Znanstvenici procjenjuju da Sunčev dan nije trajao 86,400 sekundi od 1820. godine.

Razlika od dvije milisekunde, ili dvije tisućinke sekunde, čini se malenom i nezamjetnom, ali kad bi se ponavljala svakog dana kroz cijelu godinu, došla bi do skoro 1 sekunde. U stvarnosti, to se ne događa tako. Iako zemljina rotacija usporava, duljina svakog dana se mijenja nepredvidljivo.

Duljina dana ovisi o više faktora. Godišnja doba i svakodnevno vrijeme mogu utjecati na duljinu dana dodajući ili oduzimajući nekoliko milisekundi na godinu. Ostali faktori su dinamika Zemljine unutarnje jezgre, varijacije u atmosferi i oceanima, podzemne vode te plime i oseke. Npr. varijacije u atmosferi koje uzrokuje klimatski fenomen El Niño može smanjiti rotaciju zemlje, povećavajući trajanje dana za milisekundu, odnosno jednu tisućinku sekunde.

Znanstvenici prate koliko zemlji treba da obiđe Sunce koristeći preciznu tehniku pod nazivom Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Ta mjerenja obavljaju svjetske mreže stanica, dok NASA-in centar za svemirske letove Goddard omogućuje osnovne koordinaciju VLBI-ja te analizira i arhivira prikupljene podatke.

Standard mjerenja vremena nazvan Univerzalno vrijeme 1 ili UT1 zasnovan je na Zemljinoj rotaciji. UT1 nije jednoličan kao cezijev sat, zbog čega se razlikuju. Prijestupne sekunde se dodaju, kada je to potrebno, da bi održale ta dva vremenska standarda na maksimalnoj razlici od 0,9 sekundi. Odluku za dodavanje prijestupnih sekundi donio je tim iz Međunarodne službe za zemljinu rotaciju i referentne sustave.

Prijestupne sekunde ne mogu se predvidjeti

Obično se prijestupna sekunda dodaje 30. lipnja ili 31. prosinca. Dosad su prijestupne sekunde bile veliki izazov za računalne sustave jer se potreba za dodavanjem dodatne sekunde ne može predvidjeti.

Nažalost, prijestupne sekunde ne mogu se predvidjeti, kaže Chopo Ma, geofizičar s Goddarda. Od 1972. kada su se prijestupne sekunde uvele prvi put, do 1999., dodavale su se gotovo svake godine. No otada je to postala rijetkost. Prijestupna sekunda ove godine je tek četvrta dodatna sekunda od 2000. godine.

Znanstvenici ne mogu sa sigurnošću reći zašto je to tako. Ponekad, iznenadni geološki fenomeni kao što su potresi i vulkanske erupcije mogu imati kratkoročni na zemljinu rotaciju.

VLBI mjeri i kratkoročne i dugoročne promjene koristeći globalne mreže stanica kako bi promatrali nebesa tijela zvana kvazari. Kvazari služe kao referentna točka jer su praktički nepokretna tijela udaljena bilijune svjetlosnih godina od zemlje. Stanice za promatranje su rasprostranjene po cijeloj zemlji, pa će tako signal sa kvazara duže putovati u neke stanice. Znanstvenici mogu to iskoristiti tu razliku u pristizanju informacija da bi odredili detaljne informacije o točnoj poziciji stanica za promatranje, zemljinoj stopi rotacije i orijentaciji zemlje u Svemiru.

Trenutne VLBI mjere mogu pogriješiti maksimalno 3 mikrosekunde ili 3 milijuntine sekunde. Novi sistem razvija NASA-in projekt Space Geodesy u suradnji s internacionalnim partnerima. Zbog razvoja tehnologije očekuje se da će se točnost VLBTI unaprijediti na pogrešku od maksimalno 0,5 mikrosekunde odnosno 0,5 milijuntine sekunde.

Mnogi se protive prijestupnoj sekundi, no odluku o tome donijet će krajem 2015. godine Međunarodna telekomunikacijska unija.

Izvor: NASA/Goddard Space Flight Center

Podijeli.