Skudsekund er svært at klemme ind i kalenderen
I flere århundrede har man været bevidst om dagenes svingende længde, men det er kun, siden atomuret blev opfundet i 1950’erne, at det har givet anledning til bekymring uden for astronomiens verden.

Skudsekundets opfindere forestillede sig, at et ur som viste UTC-tid, og som normalt ville gå fra 23:59:59 til 00:00:00, i stedet ville indsætte et ekstra 61. sekund og vise 23:59:60. Det viste sig at være upraktisk, da computersoftware sjældent inddeler tid i separate enheder som timer, minutter og sekunder.
(Foto: Shutterstock)

Skudsekundets opfindere forestillede sig, at et ur som viste UTC-tid, og som normalt ville gå fra 23:59:59 til 00:00:00, i stedet ville indsætte et ekstra 61. sekund og vise 23:59:60. Det viste sig at være upraktisk, da computersoftware sjældent inddeler tid i separate enheder som timer, minutter og sekunder. (Foto: Shutterstock)

 

De fleste regner med, at den ene dag har lige så mange timer, minutter og sekunder som den næste, men sådan er det ikke altid.

30. juni vil være et sekund længere i 2015, da der bliver indført et ‘skudsekund’. Det er for at afstemme forskellen mellem to definitioner af tid: Den astronomiske og atomurets.

Før 1950’erne blev tiden fastlagt af Solens position på himlen, der blev målt af instrumenter, som fulgte Jordens rotation. Men Jordens rotation er ikke jævn. Den er er blevet langsommere, da Månens tyngdekraft ‘trækker’ i Jorden og forlænger dagene med 1,7 millisekunder per århundrede.

I flere århundrede har man været bevidst om dagenes svingende længde, men det er kun, siden atomuret blev opfundet i 1950’erne, at det har givet anledning til bekymring uden for astronomiens verden. Atomuret er både en langt mere stabil og let anvendelig metode til tidsbestemmelse.

Atomuret reguleres ved frekvensen af elektromagnetisk stråling, som udsendes eller absorberes ved kvanteovergange i cæsiumatomer eller molekyler. Der gik ikke lang tid, før man begyndte at bruge atomure til at kontrollere de standardfrekvente radiosendere, som telekommunikationsteknikere kunne bruge til at korrigere og synkronisere deres udstyr.

Få det astronomiske til at stemme overens med det atomiske

Da disse sendere blev opgraderet, så de både sendte et puls-per-sekund signal og en tid- og dato-kode, blev International Telecommunication Union i Genève bedt om at finde en standarddefinition af tid.

Det resulterede i ‘Coordinated Universal Time’ (Koordineret universaltid), som blev forkortet til UTC, for at gøre franskmændene glade. UTC-tid er fastlagt ud fra et antal atomure, som fulgte den astronomiske fastlæggelse, kaldet UT1, inden for et sekund.

Spørgsmålet var, hvordan man synkroniserede disse to tidsskalaer og derefter fik dem til at forblive synkrone. Til at starte med justerede man transmissionsfrekvensen, og derved ændrede man sekundets længde, eller man tilføjede millisekunds forsinkelser på forudbestemte tidspunkter. Det forårsagede problemer og forstyrrede tidsindstillet elektronik, for eksempel det europæiske fjernsyns 50hz signal.

I slutningen af 1960’erne blev UTC ændret, og sekundets længden blev holdt konstant. I stedet synkroniserede man de atomiske og astronomiske definitioner omfattet i UTC ved at indføre eller springe et sekund over. Skudsekundet blev indført for første gang i juni 1972. Siden da har Earth Orientation Centre i Paris bekendtgjort yderligere 24.

Computere kan ikke lide forandring

Selvom det fungerede godt, begyndte det at give anledning til bekymring i slutningen af 1990’erne. Der blev brugt rigtig mange kræfter på at håndtere ‘millenium virussen’ i computersystemerne, hvilket fik teknikerne til at bekymre sig om andre tidsrelaterede forstyrrelser.

Meget præcise tidstransmissioner fra GPS-navigationssystemet muliggjorde nye og vigtige sikkerhedsapplikationer, såsom flynavigation og kontrol, hvor tidsvariable faktorer med det samme vil påvirke fartøjernes kurs.

Det var blevet almindeligt at synkronisere computernes ure over internettet ved hjælp af Network Time Protocol (NTP), hvilket gav anledning til at stille spørgsmålstegn ved, hvordan computere implementerede skudsekunder.

Tid er en løbende optælling af sekunder

Skudsekundets opfindere forestillede sig, at et ur som viste UTC-tid, og som normalt ville gå fra 23:59:59 til 00:00:00, i stedet ville indsætte et ekstra 61. sekund og vise 23:59:60. Det viste sig at være upraktisk, da computersoftware sjældent inddeler tid i separate enheder som timer, minutter og sekunder.

Tidszonerne er siden 1884 blevet bestemt ud fra deres beliggenhed i forhold til Greenwich i London.
(Foto: Shutterstock)

Det er mere pratisk at vise tid som et enkelt tal; en løbende optælling af sekunder. Hvis man ser sådan på det, vil det altid ende med 00:00:00, lige meget hvilken ‘tidsværdi’ man lægger til 23:59:59. Der findes ikke en talværdi, der kan repræsentere 23:59:60.

Den måde NTP implementerede skudsekundet i Unix- og Linux-systemerne, som styrer de fleste internetservere, gjorde uheldigvis bare tingene værre; nemlig ved at gå tilbage i tiden til begyndelsen af det sidste sekund, og så gentage det. Ethvert software-system, som aflæser tiden 2 gange i sekundet, vil opleve en dybt forvirrende situation; at den anden aflæsning ligger forud for den første.

Både dette og en særlig virus i Linux fik computerne til, at opføre sig uforudsigeligt og førte til driftssvigt i nogle datacentre, blandt andet i et stort luftfartsselskabs online reservationssystem, sidste gang et skudsekund blev indført.

I stedet sænker man nu kortvarigt farten på computerens ur lige før skudsekundet for at udligne forskellen.

 

Så mange tidsstandarder at vælge i mellem

Der findes også et atomur, som ikke gør brug af skudsekunder. Det kaldes International Atomic Time eller TAI. I øjeblikket går UTC-tid nøjagtig 35 sekunder after TAI, og 1. juli vil det være 36 sekunder.

De systemer, hvor skudsekunder kan forårsage alvorlige skade, for eksempel GPS eller rumfartøj, har benyttet varianter af TAI gennem længere tid. Men TAI er ikke udbredt, da den lovlige tidsbestemmelse er baseret på UTC.

I over 15 år har man debatteret, om man skulle afskaffe skudsekundet fuldstændigt, så forskellen mellem UTC og TAI kan fastlægges. Det ville fjerne nogle af bekymringerne om, hvordan man implementerer skudsekunder i computere, men det ville også ødelægge blandt andet jordbundne satellitsporings-stationer og astronomiske instrumenter og systemer, der er baseret på forudsætningen om, at UTC og UT1 aldrig afviger mere end et sekund fra hinanden.

Der opstår også et mere filosofisk spørgsmål ved, at koble vores definition af tid fra Solens position på himlen. Astronomiske redskaber, som solure og sektanter, bliver ubrugelige uden regelmæssig rekalibrering.

Og den meridian, hvor soltid matcher UTC, og som på nuværende tidspunkt passerer gennem Greenwich i London, vil hastigt bevæge sig østpå.

I løbet af få hundrede år vil den være i Paris, for derefter at bevæge sig mange gange, hele vejen rundt om kloden. Måske er det en del af årsagen til, at den britiske regering har modsat sig ændringen.

Markus Kuhn hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret i The ConversationThe Conversation

Denne artikel er en genpublicering - den blev oprindelig bragt på Videnskab.dk 23. marts 2015

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Det sker