W jaki sposób zliczać nieubłaganie upływający czas? O tym w zeszłym tygodniu decydowała Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna na spotkaniu w (jakże by inaczej) szwajcarskiej Genewie. W przeciwieństwie do niejasnej ustawy ACTA, którą mało kto z dyskutantów czytał, a tym bardziej zrozumiał, tutaj sprawa jest dość jasna. Chociaż, jak za chwilę zobaczymy, może wcale nie tak prosta, jak się zdaje.
Przed wiekami czas odmierzało ludziom Słońce, regularnie i niestrudzenie wędrujące po niebie. Doba - a więc okres czasu, jaki upływa między kolejnymi południami (najwyższymi położeniami gwiazdy na niebie) - została podzielona na 24 godziny, a te na minuty i sekundy.
Ruch Słońca jest oczywiście pozorny - tak naprawdę to Ziemia się obraca wokół własnej osi. I jak się przekonano już w nowszych czasach, nie są to obroty perfekcyjnie regularne. Nasz glob czasem zwalnia, czasem przyspiesza, a wpływa na to mnóstwo nieprzewidywalnym czynników - np. trzęsienia ziemi, po których dochodzi do przemieszczenia się wielkich mas w skorupie ziemskiej. Sekunda nie może być jednak jak z gumy - raz dłuższa, innym razem krótsza - bo to uniemożliwia np. precyzyjne pomiary naukowe.
Dlatego w roku 1967 r. zdecydowano, że jednostka czasu nie będzie już związana z obrotami Ziemi. Czas mierzą teraz zegary atomowe, których sercem są atomy cezu. Sekunda jest definiowana jako czas trwania 9 192 631 770 drgań promieniowania atomu cezu-133, które - jak wynika z praw fizyki - jest niezmienne. Nie zależy ono od żadnych ziemskich zjawisk i w całym Wszechświecie jest zawsze takie samo.
To zrodziło jednak nowy problem - m.in. dla astronomów i nawigatorów.
Dodamy sekundę... Morska nawigacja kiedyś polegała przede wszystkim na obserwacji położenia Słońca. Statki były wyposażone w dokładne zegary, a godzina 12 oznaczała moment, kiedy Słońce górowało nad południkiem przechodzącym przez Greenwich w Wielkiej Brytanii (Brytyjczycy ustalali standardy, bo to ich flota królowała wtedy na oceanach świata). Z chwilą, kiedy sekundy, minuty i godziny przestają być w zgodzie z ruchem Słońca, taka nawigacja się komplikuje. Dla astronomów zaś oznacza to kłopoty z wycelowaniem teleskopów o określonej porze w określony punkt nieba.
W 1972 roku zdecydowano się na prowizoryczne rozwiązanie. Postanowiono pogodzić ogień z wodą, a więc czas astronomiczny (ten, który tyka zgodnie z obrotami Ziemi) z czasem atomowym (wyznaczanym przez drgania atomów cezu).
Wprowadzono "uniwersalny czas koordynowany" (w angielskim skrócie: UTC), który jest wprawdzie mierzony przez zegary atomowe, ale co jakiś czas ręcznie korygowany - tak żeby różnica między nim a czasem astronomicznym nigdy nie była większa niż 0,9 sekundy. Jeśli Ziemia przyspieszy obroty, to odejmuje się dodatkową sekundę, a jeśli zwolni - dodaje. Przypomina do dodawanie dodatkowego "przestępnego" dnia co kilka lat w naszym kalendarzu.
Ponieważ generalnie Ziemia przez ostatnie pół wieku zwalniała, więc od 1972 roku sztucznie dodano już 24 "przestępne sekundy". Decyduje o tym specjalna instytucja zwana Międzynarodową Służbą Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia (IERS). Niedawno właśnie zakomunikowała, że kolejną sekundę trzeba dodać 30 czerwca tego roku o północy. Tego dnia północ wybije więc dwa razy z rzędu, tj. 24.00 będzie trwała pełne dwie sekundy.
...a Google padnie? Uniwersalny czas koordynowany miał złagodzić bolączki związane z przejściem na atomowy pomiar czasu, ale jak się okazało, prawie nikogo nie zadowolił.
- "Przestępna sekunda" jest plagą dla nowych technologii i jestem osobiście za jej usunięciem, tak jak prawie wszyscy eksperci z całego świata, którzy zajmują się skalami czasu - mówi Włodzimierz Lewandowski, główny fizyk w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sevres pod Paryżem.
Dlaczego?
- To kwestia naszego bezpieczeństwa, zarówno fizycznego (związanego z nawigacją satelitarną), jak i finansowego (operacje kursowe, giełdowe) - odpowiada Lewandowski.
Powodem jest nieprzewidywalność dodatkowej sekundy - jest dodawana raz na rok, dwa albo trzy, ale może być wstawiana nawet dwa razy w roku. Nie można jej z góry zaprogramować w komputerowych systemach, które teraz kontrolują praktycznie wszystkie dziedziny naszego życia. Precyzyjna synchronizacja jest niezbędna w internecie i sieciach komputerowych - w 2005 roku padło kilka serwerów Google, bo oprogramowanie nie poradziło sobie z korektą czasu.
Także zlecenia na giełdzie papierów wartościowych czy operacje bankowe są dzisiaj datowane z dokładnością do milisekundy i ręczne grzebanie w tych systemach może się źle skończyć. W chwili wprowadzania dodatkowej sekundy panuje chaos. Różne kraje, różne systemy wprowadzają ją w inny sposób i w czasie różniącym się o minuty albo więcej. Można wówczas np. dokonywać antydatowania - zresztą pomysłowość spekulantów jest tu niewyczerpana.
Pomiar czasu jest chyba najbardziej kluczowy dla operatorów satelitarnych systemów nawigacji, gdzie decydują miliardowe części sekundy. Dla takich systemów jedna sekunda to wieczność. Nie mogą one pozwolić sobie nawet na najmniejszą przerwę w działaniu, bo niesie to zagrożenie życia dla użytkowników. Dlatego amerykański
GPS, europejski Galileo, czy chiński BeiDou stosują własne skale czasu, bez "sekund przestępnych". - Te prywatne skale różnią się od siebie o dziesiątki sekund, co może być groźne dla życia - mówi Włodzimierz Lewandowski. - Proszę sobie wyobrazić samolot i wieżę kontrolną, używających przez pomyłkę różnych czasów.
We francusko-europejskim kosmodromie w Kourou nie planuje się wynoszenia satelitów na orbitę na przełomie czerwca i lipca oraz grudnia i stycznia, bo wtedy właśnie możliwe jest wprowadzenie sekundy przestępnej. Powoduje to czasami miesięczne opóźnienia i milionowe straty.
Dlatego zdaniem Włodzimierza Lewandowskiego powinna istnieć jedna międzynarodowa skala czasu - bez takiego dziwactwa jak sekunda przestępna.
Południe po zmroku Dokładnie to powiedział w zeszły czwartek na spotkaniu w Genewie delegat
USA Paul Najarian. Namawiał przedstawicieli blisko 150 państw, które są stowarzyszone w Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej, żeby zrezygnować z korygowania atomowego czasu.
Ale zaraz potem zabrał głos przewodniczący brytyjskiej delegacji Peter Whibberley: -
Wielka Brytania mocno sprzeciwia się wprowadzeniu nowej koncepcji czasu bez solidnych ku temu powodów.
Jak stwierdził Whibberley, korekta czasu wcale nie sprawia tak wielu problemów inżynierom. Gdyby jednak z niej zrezygnowano, to po raz pierwszy w dziejach ludzka rachuba czasu zostałaby oderwana od zjawisk astronomicznych. Stracilibyśmy związek między czasem zegarowym a porami dnia i nocy. W istocie bowiem, gdybyśmy do czasu atomowego nie dodawali sekund, tak jak teraz, to po wielu mileniach rozminąłby się z czasem słonecznym o całe godziny i wtedy np. zegary wskazywałyby południe po zmroku.
Amerykanów poparli Japończycy, Włosi, Meksykanie, Francuzi, także Polacy, ale za utrzymaniem obecnego stanu rzeczy, wraz z Brytyjczykami, byli
Niemcy i Kanadyjczycy. Dużo więcej krajów wstrzymało się od zajęcia stanowiska, optując za tym, żeby eksperci jeszcze dokładnie sprawdzili wszystkie za i przeciw. Ostatecznie decyzja o zmianie liczenia czasu została odłożona do 2015 roku.
Zdaniem ekspertów jest jednak tylko kwestią... czasu.
- Usunięcia sekundy przestępnej ludzie nawet nie zauważą, bo będzie to zmiana bardzo niewielka (ok. minuty na wiek), a po za tym i tak nikt nie żyje obecnie co do sekundy w zgodzie z czasem słonecznym. W skrajnych przypadkach czas urzędowy różni się przecież o godziny od czasu słonecznego - mówi Włodzimierz Lewandowski.
Prawdę powiedziawszy, zwalnianie Ziemi i wydłużanie się słonecznej doby nie jest złą wiadomością. Jeszcze parę dziesiątków milionów lat i może w końcu starczy nam dnia, by załatwić wszystkie ważne sprawy?
