Из-за ускорения вращения Земли високосную секунду решили заменить високосным часом
Генеральная конференция по мерам и весам проголосовала за отмену високосных секунд. Рассинхрон атомного и земного времени теперь будут исправлять раз в несколько столетий, сразу на час. Это важно – впервые мировое время решено отвязать от вращения Земли.
Что такое високосная секунда и зачем она была нужна
Чтобы понять это решение, нужно сначала разобраться в одном фундаментальном противоречии. Мы привыкли, что измеряем время вращением Земли. Сутки – это оборот планеты вокруг оси, год – один виток вокруг Солнца. Но это не совсем так.
Стандартное время, которым мы сегодня пользуемся, называется «Всемирным координированным временем» (UTC), и длина его секунды определяется атомными часами. Атомные часы чрезвычайно стабильны – на основе частоты колебаний внутри атома цезия их погрешность составляет всего одну секунду за 1,4 миллиона лет.
А скорость вращения Земли непостоянна. На нее влияют гравитация Луны и Солнца, потоки атмосферы и океанов и даже движение расплавленных металлов в глубинах ядра. В долгосрочной перспективе вращение Земли замедляется, но в краткосрочной – скорость то ускоряется, то замедляется, и предсказать это невозможно.
В итоге возникает рассинхрон: атомные часы показывают, что прошло 24 часа, а Земля еще не сделала полный оборот вокруг оси.
На самом деле разница эта крошечная и человеку вовсе не заметна. Но со временем, накапливаясь, она становилась бы всё более значительной.
В 1972 году метрологи придумали компромисс: определять UTC на основе атомных часов, но когда расхождение со временем вращения Земли (UT1) приближается к 0,9 секунды, вставлять в UTC «високосную секунду», переводя часы на секунду назад, чтобы «подождать Землю».
С 1972 по 2016 год високосные секунды были добавлены 27 раз. Для обычного человека это почти незаметно – вы просто поспали лишнюю секунду.
Почему эта секунда стала большой проблемой
Високосная секунда – мелочь для человека, но серьезное дело для машин.
Компьютерные системы, сети связи, финансовые торговые платформы, спутниковая навигация – вся эта современная инфраструктура зависит от непрерывных и предсказуемых временных меток для упорядочивания событий. Внезапно появляется лишняя секунда – значит, одна минута становится 61-секундной. Причем разные системы обрабатывают эту секунду по-разному: одни просто пропускают, другие повторяют последнюю секунду, третьи и вовсе зависают.
Последствия вполне реальны. Когда в 2012 году была вставлена високосная секунда, некоторые компьютерные системы не смогли справиться с этим изменением. Серверы зависли или заблокировались, системы отключились.
Более серьезная проблема возникла в последние годы. Земля стала вращаться быстрее. Примерно с 2015 года скорость вращения Земли неожиданно ускорилась. Это означает, что ученым, возможно, впервые придется вычесть секунду, а не добавить – так называемая «отрицательная високосная секунда».
Проблема в том, что ни одна система никогда не тестировалась на то, как справляться с отрицательной високосной секундой. Все программные, аппаратные и протокольные решения исходили из того, что «високосная секунда только добавляется». Если внезапно придется пропустить секунду, временные метки всего мира мгновенно откатятся на шаг назад. Инженеры описывают это как возможный «мини-кризис тысячелетия». Директор отдела времени Международного бюро мер и весов Патриция Тавера сообщила: если отложить решение до 2035 года, риск появления отрицательной високосной секунды достигает 30%, а даже 10-процентная вероятность достаточна, чтобы операторы критической инфраструктуры забеспокоились.
«Високосный час»: переложить проблему на людей через тысячи лет
В 2022 году Генеральная конференция по мерам и весам уже принципиально согласилась отказаться от високосных секунд, но установленным тогда крайним сроком был 2035 год. Рост риска отрицательной високосной секунды заставил комитет по времени перенести эту дату на 20 мая 2027 года – Всемирный день метрологии.
Суть нового правила проста: UTC станет непрерывной шкалой времени, в которую не вставляется ни одна секунда. Расхождению между атомными часами и вращением Земли позволят накапливаться, а верхний предел расширится с 0,9 секунды до 3600 секунд (то есть одного часа). Лишь когда это расхождение действительно достигнет часа, будет произведена корректировка «високосного часа».
Сколько времени нужно, чтобы накопить расхождение в один час? Как минимум тысячу, а возможно, и несколько тысяч лет. Сотрудник Национальной физической лаборатории Великобритании Сетнан Шемар выразился прямо: «У нас уже есть летнее время, все переводят часы на час, и никто не считает это проблемой».
С технической точки зрения это означает, что будущие программисты смогут полностью забыть о существовании високосных секунд. Временные метки будут течь линейно, больше не будет 61-секундных минут, больше не будет странных моментов вроде 23:59:60. Для цифровой инфраструктуры это глубокое по своему значению упрощение.
Решение было принято в CGPM большинством голосов, но не единогласно. По сообщениям южнокорейских СМИ, Россия, возможно, была одной из стран, голосовавших против.
Причина – в навигационных системах. Американская GPS и европейская Galileo используют атомное время без вставки високосных секунд, а российская ГЛОНАСС по своей конструкции привязана к високосным секундам. Отмена високосных секунд означает, что России придется существенно переработать программное обеспечение спутников и алгоритмы наземных станций управления, что повлечет значительные технические и финансовые издержки.
Однако для принятия решения достаточно большинства голосов. Как сказал перед голосованием французский метролог, официальный автор предложения Ноэль Димарк: «После 30 лет обсуждений мы готовы».
У этого решения есть одна легко упускаемая глубокая подоплека – человеческая цивилизация официально отказалась от традиции «определять время по небу».
На протяжении тысячелетий полдень был моментом, когда солнце стоит выше всего. Соответствие времени и небесных явлений было основой земледелия, религии и повседневной жизни. Но с 20 мая 2027 года UTC больше не будет обещать тесной синхронизации с вращением Земли. Со временем полдень по атомным часам будет всё больше отклоняться от полудня по солнцу. Через тысячу лет, когда расхождение накопится до часа, «полдень» на циферблате может соответствовать моменту, когда солнце еще находится в восточной части неба.
Конечно, для подавляющего большинства людей время на телефоне никак не изменится. Секунда останется той же секундой, дни пойдут своим чередом. Просто в той системе базовых правил, которая поддерживает глобальное цифровое функционирование, человечество сделало выбор: стабильность и непрерывность важнее, чем погоня за неравномерно вращающейся планетой.
По материалам science.mail.ru, naukatv.ru