Spis treści:
- Zmiany w prędkości obrotowej Ziemi. Co je wywołuje?
- Sekunda przestępna "zawsze była problemem"
- Ziemia kręci się coraz szybciej. Widmo "ujemnej sekundy"
- Godzina przestępna zamiast sekundy. Wkrótce zapadnie decyzja
Zmiany w prędkości obrotowej Ziemi. Co je wywołuje?
Choć mogłoby się wydawać, że ruch obrotowy oraz orbita Ziemi są wyliczone z aptekarską dokładnością do wielu miejsc po przecinku, w rzeczywistości prędkość obrotu naszej planety podlega ciągłym i nieprzewidywalnym wahaniom. Za te anomalie odpowiada szereg dynamicznych czynników.
Głównymi winowajcami odpowiedzialnymi za zmiany w prędkości obrotowej oraz przesunięcia osi Ziemi są m.in. zjawiska pogodowe, procesy geologiczne oraz masowe topnienie lodowców. Co ciekawe, ogromny wpływ ma także działalność człowieka - w tym masowe wypompowywanie wód podziemnych oraz budowa gigantycznych sztucznych zbiorników wodnych, które zmieniają rozkład masy na planecie.
Sytuację komplikują ograniczenia technologiczne. Obecne modele matematyczne opisujące ruch Ziemi bazują na stosunkowo prostych wielomianach trygonometrycznych. Nawet gdyby naukowcy potrafili idealnie przewidzieć kaprysy planety, uproszczenia w obliczeniach i tak generowałyby błędy. Co więcej, algorytmów tych używają starsze satelity, przez co nie można ich nagle i dowolnie skomplikować.
W obliczu tych nieregularności ludzkość od lat ratowała się tzw. sekundami przestępnymi, dopasowując czas zegarowy do realnego ruchu Ziemi. Sekunda przestępna została wprowadzona w 1972 r. przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM). Jej pierwotnym celem było dopasowanie Uniwersalnego Czasu Koordynowanego (UTC) do stopniowo zwalniającego ruchu obrotowego Ziemi. Pełny dzień na naszej planecie trwa ok. 86 400 sekund, jednak oddziaływanie pozycji Słońca czy orbity Księżyca powoduje minimalne wahania, które współczesna technologia potrafi precyzyjnie zarejestrować.
Zobacz również:
Sekunda przestępna "zawsze była problemem"
Choć różnice rzędu kilku milisekund wydają się nieistotne dla przeciętnego człowieka, dla systemów wymagających najwyższej precyzji - takich jak łączność, GPS, bankowość czy giełda - nawet najmniejszy błąd może zakłócić działanie całych sieci. Jak zauważył Judah Levine, były fizyk z Wydziału Czasu i Częstotliwości w amerykańskim Narodowym Instytucie Standardów i Technologii (NIST), sekunda przestępna "zawsze była problemem".
Sporadyczne i nieregularne dodawanie sekundy - zwykle w czerwcu i grudniu - wywoływało nieraz poważne awarie. Doprowadziło ono m.in. do przerw w działaniu platformy Reddit i aplikacji firmy Meta, a także awarii usług DNS firmy Cloudflare, gdy sekunda przestępna została dodana o północy 1 stycznia 2017 r. Zdarzenie to uziemiło również część samolotów i zakłóciło giełdowy handel o wysokiej częstotliwości. Z tego powodu część programistów zaczęła ignorować standardy BIPM, wdrażając własne rozwiązania amortyzujące te skoki czasu.
Ziemia kręci się coraz szybciej. Widmo "ujemnej sekundy"
Sytuacja skomplikowała się jeszcze bardziej, gdy w 2016 r. Ziemia zaczęła obracać się nietypowo szybko. W Sylwestra 2016 r. dodano sekundę przestępną po raz ostatni, o czym informowaliśmy wtedy w GeekWeeku, i od tego czasu zaprzestano tej praktyki (w sumie dodano 37 sekund). Przyspieszenie obrotu jest tymczasem na tyle wyraźne, że badacze ostrzegają przed koniecznością wprowadzenia pierwszej w historii "ujemnej" sekundy przestępnej, czyli odjęcia sekundy od czasu UTC. Mogłoby to nastąpić już w 2029 r. Taki zabieg rodzi obawy o nieprzewidywalne i potencjalnie katastrofalne skutki dla globalnej infrastruktury cyfrowej.
O jakiej skali zjawiska mówimy? Dla jej zobrazowania warto przypomnieć, że 4 lipca 2024 r. nasza planeta ustanowiła nowy rekord, wykonując pełny obrót wokół własnej osi o 1,66 milisekundy szybciej niż zwykle. Niemal rok później, 10 lipca 2025 r., czas ten był krótszy o 1,36 milisekundy, a kolejne anomalie odnotowano także 9 i 22 lipca. Te z pozoru drobne anomalie mogą skutkować nieprzewidywalnymi, katastrofalnymi błędami w systemach precyzyjnych. Jak temu zaradzić?
W 2022 r. podczas Generalnej Konferencji Miar (CGPM) przedstawiciele 64 państw członkowskich uzgodnili, że do 2035 r. limit dopuszczalnej różnicy między czasem UTC a pozycją Ziemi zostanie zwiększony. Jednak najnowsze prognozy wskazują, że ujemna sekunda może stać się koniecznością znacznie szybciej. Pojawiła się zatem konieczność wprowadzenia korekty przed wyznaczonym terminem. Co ona zmieni?
Godzina przestępna zamiast sekundy. Wkrótce zapadnie decyzja
Alternatywnym rozwiązaniem, które mogłoby złagodzić negatywny wpływ anomalii w ruchu obrotowym Ziemi na systemy komputerowe, jest zastąpienie sekundy przestępnej przez godzinę przestępną. Korekta czasu o całą godzinę następowałaby niezwykle rzadko, prawdopodobnie raz na kilkaset lat. Dałoby to wszystkim sektorom technologicznym odpowiednio dużo czasu na przygotowanie się do zmian.
Głosowanie nad tym projektem ma odbyć się podczas kolejnego spotkania CGPM w październiku 2026 r., a nowe przepisy mogłyby wejść w życie już w przyszłym roku. Patrizia Tavella, dyrektorka departamentu czasu w BIPM, uważa, że sprawa wymaga natychmiastowego działania. Jak sama podkreśla, jest to "wystarczająco pilna sprawa", by wdrożyć to rozwiązanie jak najszybciej. "Oszacowaliśmy, że jeśli poczekamy do 2035 r., będziemy mieli 30-procentowe ryzyko wystąpienia ujemnej sekundy przestępnej" - tłumaczy ekspertka.
Tavella dodaje, że Międzynarodowe Biuro Miar i Wag zwróciło się do użytkowników, interesariuszy i organizacji z pytaniem, czy skłonni są zaakceptować takie ryzyko. "Nie, nawet 10-procentowe ryzyko to zbyt wiele" - mieli odpowiedzieć. Sprawa wydaje się więc przesądzona, jednak ostateczny werdykt BIPM ma dopiero zapaść.
