Судьба високосной секунды уже давно стала предметом высокой дипломатической драмы

Каждые четыре года дополнительный день прикрепляется к концу февраля, хронометражу, известному как високосный год. Практика корректировки календаря с дополнительным днем была установлена Юлием Цезарем более 2000 лет назад и изменена в 16 веке папой Григорием XIII, завещав нам юлианский и григорианский календари.

Этот дополнительный день является способом выравнивания календарного года из 365 дней с тем, сколько времени на самом деле требуется Земле, чтобы совершить путешествие вокруг Солнца, которое почти на четверть дня длиннее.
Добавленный день гарантирует, что времена года остаются на месте, а не смещаются в течение года по мере увеличения несоответствия.

Человечество также изо всех сил пытается навести порядок на маленьком конце шкалы времени, сообщает «The New York Times».

Традиционно единица определялась в астрономических терминах, как один-86 400-й от среднего солнечного дня (время, необходимое Земле, чтобы повернуться один раз вокруг своей оси).

В 1967 году мировые метрологи вместо этого начали измерять время с нуля с помощью атомных часов. Официальная длина основной единицы, второй, была зафиксирована на уровне 9 192 631 770 колебаний атома цезия 133. Восемьдесят шесть тысяч четыреста таких секунд составляют один день.

Но вращение Земли немного замедляется из года в год, и астрономическая секунда (как и астрономический день) постепенно становится длиннее атомной. Чтобы компенсировать это, начиная с 1972 года, метрологи начали время от времени вставлять дополнительную секунду — високосную секунду — в конец атомного дня. По сути, всякий раз, когда атомное время находится на целую секунду впереди, оно останавливается на секунду, чтобы позволить Земле наверстать упущенное.

Десять високосных секунд были добавлены к атомной шкале времени в 1972 году, и с тех пор было добавлено еще 27.
Добавление этой дополнительной секунды является непростой задачей. Более того, вращение Земли немного неустойчиво, поэтому скачкообразная секунда является как нерегулярной, так и непредсказуемой. Пятьдесят лет назад эти качества затрудняли вставку прыжковой секунды. Сегодня это начинание является техническим кошмаром, потому что точное время стало неотъемлемой частью высоко компьютеризированной инфраструктуры общества.

«То, что раньше было просто способом измерения течения времени, сегодня имеет важное значение для транспорта, местоположения, обороны, финансов, космической конкуренции», - сказала Фелиситас Ариас, бывший директор отдела времени Международного бюро мер и весов, известного как B.I.P.M. от его французского названия и базирующегося за пределами Парижа. «Время правит миром».

Процесс квадратуры этих двух временных масштабов стал настолько непокорным, что мировые мастера времени делают смелое предложение: отказаться от скачкообразной секунды к 2035 году. Цивилизация полностью охватит атомное время; и разница, или терпимость, между атомным временем и земным временем останется неопределенной до тех пор, пока хронометристы не придумают лучший план примирения этих двух факторов. Голосование в форме резолюции D ожидается 18 ноября на встрече в Версале стран-членов Бюро.

Если резолюция будет принята, это отделит хронометраж атомов от хронометража небес, вероятно, для будущих поколений. Это изменение было бы неразличимым для большинства из нас в практическом плане. (Потребовалось бы несколько тысяч лет, чтобы атомное время отклонилось на целый час от земного времени).

Каждая дополнительная скачковая секунда создает риск путаницы: некоторые цифровые сети не будут правильно реализовывать изменения, не будут точно знать, какое время по отношению к другим системам, и не смогут синхронизироваться должным образом. Прыжковая секунда — это куча потенциального хаоса, которое требует точности.

По этой причине отказ от скачкообразной секунды имеет широкую поддержку со стороны стран по всему миру, включая Соединенные Штаты. Однако результат голосования не предрешен. Судьба високосной секунды уже давно стала предметом высокой дипломатической драмы, обозначенной одной из четырех «горячих тем» на B.I.P.M. Получение резолюции D в повестке дня потребовало более двух десятилетий изучения, переговоров и компромисса для решения проблемы.

«Это должно было произойти 20 лет назад, и, если бы не политическое маневрирование, это, вероятно, произошло бы 20 лет назад», — сказал Джуда Левин, физик из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо. Он является сопредседателем с доктором Тавеллой комитета B.I.P.M., который обсуждает горячие темы, и он помог подготовить резолюцию.

Россия, например, попыталась отсрочить переход от скачкообразной секунды, потому что это потребует значительных изменений в ее спутниковой системе ГЛОНАСС, которая включает в себя дополнительную секунду. В результате резолюция была сформулирована так, чтобы отложить любые изменения до 2035 года. Соединенное Королевство, исторически и эмоционально привязанное к астрономическому стандарту, закрепленному в среднем времени по Гринвичу, и неохотно берет на себя обязательства.

Судьба високосной секунды — это больше, чем просто судьба високосной секунды. На карту поставлено Всемирное координированное время, международный стандарт хронометража.

Идея, формализованная полтора века назад всеми странами, подписавшими международный договор под названием Конвенция о счетчиках, заключается в том, что каждая единица измерения должна быть одинаковой во всем мире; один метр в Испании — это ровно один метр в Сингапуре. Семь стандартных единиц являются неотъемлемой частью справедливой торговли, воспроизводимой науки и надежной технологии.

Международный союз электросвязи Организации Объединенных Наций недавно предложил, чтобы телекоммуникационные сети делали GPS, а не U.T.C., своим официальным временем, потому что оно не включает високосные секунды и, следовательно, является непрерывным потоком времени.

Более того, часы на борту спутников непоследовательны между системами. Российские ГЛОНАСС работают на U.T.C. (с поправкой на три часа) и високосные секунды, но другие спутниковые навигационные системы этого не делают, и они расходятся с универсальным временем на разные величины, в зависимости от того, когда они стали работоспособными. GPS и Galileo, европейская система, на 18 секунд опережают U.T.C. Китайская система BeiDou на четыре секунды впереди. Каждый из них функционирует хорошо, потому что они внутренне последовательны и потому что их расхождение с U.T.C. можно отследить.

Скачкообразная секунда была необходима, потому что атомное время течет быстрее, чем земное. Но это меняется: скорость вращения Земли начала ускоряться примерно в то время, когда была изобретена високосная секунда. В этом или следующем месяце земное время догонит атомное время. Примерно к 2030 году, если тенденция сохранится, земное время обгонит атомное время примерно на секунду — поэтому метрологам придется вставить отрицательную скачковую секунду, чтобы синхронизировать две шкалы времени.

По сути, секунда исчезнет. Такой эксперимент никогда не тестировался на компьютерных системах, и многие метрологи опасаются цифровой катастрофы. «Впервые в истории U.T.C. происходит отрицательный скачок секунды, и никто не знает, что делать.

Конечно, даже если резолюция D будет принята, будущие поколения хронометристов будут продолжать пытаться примирить атомное время с небесным временем, чтобы сохранить свою древнюю связь со звездами — возможно, с високосной минутой, которая будет востребована примерно через столетие, или, в конечном итоге, високосный час, или что-то еще немыслимое.