Zmiana obrotu Ziemi oznacza problemy z poczuciem czasu, zegarami i bardzo skomplikowanymi systemami komputerowymi – zarówno biznesowymi, jak i wojskowymi.
Za kilka lat lub już nawet za rok wszystkie laboratoria astronomiczne, systemy kalibracji czasu oraz komputerowe zmierzą się z koniecznością odjęcia sekundy od zegarów pomiaru czasu. Jest to efekt szybszego niż przypuszczano obrotu Ziemi. Według badania opublikowanego w „Nature”, z którego wnioskami zgodzili się już fizycy zajmujący się pomiarem czasu według rozpadu atomowego, tę sekundę trzeba będzie przeskoczyć do 2029 roku. W najlepszym zaś razie – za niecałe 5 lat. W najgorszym – za rok.
Jak stwierdził prof. geofizyki Duncan Agnew ze Scripps Institution of Oceanography na University of California, pierwszy autor publikacji, sytuacja ta jest „bezprecedensowa”.
„Nie jest to ogromna zmiana w rotacji Ziemi, która doprowadzi do jakiejś katastrofy, ale jest to rzecz godna uwagi. To kolejna wskazówka, że żyjemy w bardzo niezwykłym czasie” – powiedział w wywiadzie dla AP.
Jak dodał, topnienie lodu na obu biegunach Ziemi przeciwdziała gwałtownemu wzrostowi prędkości planety i prawdopodobnie opóźniło tę mierzalną sekundę o około trzy lata. Jak powiedział CNN jeden z recenzentów pracy Agnew, Dennis McCarthy, emerytowany dyrektor ds. pomiarów czasu w Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, „zmierzamy w stronę ujemnej sekundy przestępnej, to kwestia kiedy”.
Sprawa nie jest trywialna, bowiem angażuje fizykę, globalną politykę, technologię i biznes. Wszystko zaczyna się od tego, że Ziemia obraca się w ciągu doby około 24 godzin. Kluczowym elementem jest „około”. Od tysiącleci szybkość obrotu Ziemi spada, ale tempo tego spadku jest zmienne. Ogólną przyczyną tego procesu spowolnienia jest wpływ przyciągania Księżyca, Jednak nie miało to większego znaczenia, dopóki 55 lat temu nie zostały wprowadzone bardzo dokładne sposoby pomiaru czasu oparte na rozpadzie atomowym. Te nie zwalniają i nie zmieniają sposobu pomiaru zauważają Agnew i dr Judah Levine, fizyk pracujący w dziale czasu i częstotliwości National Institute of Standards and Technology.
W efekcie utrwaliły się dwa systemy pomiaru czasu – astronomiczny i atomowy, które coraz bardziej się „rozjeżdżały”. Czas astronomiczny każdego dnia opóźniał się w stosunku do czasu atomowego o 2,5 milisekundy. Oznaczało to, że zegar atomowy wskazywałby północ, a dla Ziemi była północ ułamek sekundy później. Te ułamki sekund w końcu sumowały się do całych sekund i tak poczynając od 1972 roku w USA postanowiono dodać „sekundę przestępną” w czerwcu lub grudniu, aby czas astronomiczny dogonił czas atomowy zwany czasem Coordinated Universal Time, czyli UTC. I tak znaczy to, że zamiast 11:59:59 i kolejna sekunda oznaczałaby 12:00:00, byłoby 11:59:60. Ujemna sekunda przestępna biegnie tymczasem od 11:59, z pominięciem 11:59:59, czyli 11:59:58.
W latach 1972–2016 dodano 27 oddzielnych sekund przestępnych, gdy Ziemia zwalniała. Jednak tempo zwalniania malało.
„W 2016, 2017, a może 2018 tempo spowolnienia spadło do tego stopnia, że Ziemia faktycznie przyspieszyła” – stwierdził Levine. Agnew zauważył, że kuliste jądro naszej planety nie jest przewidywalne do końca, jako że powstają w nim zmiennie wiry i prądy. Przyspiesza ono od około 50 lat, ale szybkie topnienie lodu na biegunach od 1990 roku maskuje ten efekt ponieważ spowalnia to obrót. W efekcie, gdyby nie Globalne Ocieplenie i topnienie lodu, Ziemia potrzebowałaby ujemnej sekundy przestępnej już obecnie lub w 2026 roku, a nie około 2029 roku.
Przez dziesięciolecia astronomowie i systemy pomiaru czasu synchronizowały czas uniwersalny i astronomiczny za pomocą dość poręcznych małych sekund przestępnych. Jednak rozpowszechnienie się systemów komputerowych przyniosło spore problemy w przypadku różnic czasu astronomicznego i UTC. Już w 2012 systemy komputerowe zaczęły mieć problemy z sekundą przestępną, co było choćby widać po awarii systemów sprzedaży i rezerwacji Qantas Airlines, czy aplikacjach i systemach opartych na różnych dystrybucjach Linuksa.
Co ciekawe, istnienie sekund przestępnych zaczęło być kluczowe dla technologii kosmicznych. Rosyjski i chiński system satelitarny opierają się na czasie astronomicznym, system zachodnie na UTC. Problemy zaczęły się także z systemami wojskowymi zwłaszcza lotniczymi i naprowadzania – różnica sekundy pomiędzy różnymi czasami przy szybkości ponad 1 Macha, to spora odległość. Giełdowe systemy transakcyjne opierają się na UTC, sama zaś giełda – na czasie astronomicznym. Jak zauważają Agnew i McCarthy, wyeliminowanie sekund przestępnych spowodowałoby dla nich problemy. Nic więc dziwnego, że zarówno architekci systemów informatycznych, jak i Pentagon chcieli zachować system, który dodawałby sekundę przestępną, gdy różnica między czasem atomowym i astronomicznym zbliżałaby się do sekundy.
W 2022 r. zdecydowano na Zachodzie, że poczynając od początku lat 30. XXI wieku zmienią się standardy wstawiania i usuwania sekundy przestępnej, zmniejszając tym samym prawdopodobieństwo błędu. Ale tu wtrąciły się firmy technologiczne, jak Google i Amazon dla wygody obsługi własnych systemów transakcyjnych, które jednostronnie wprowadziły własne rozwiązania problemu sekundy przestępnej, stopniowo dodając ułamki sekundy w ciągu całego dnia. W rezultacie, jak zauważyli zgryźliwie fizycy z CERN, mamy obecnie trzy systemy pomiaru czasu: UTC, astronomiczny oraz czas Google i Amazona. Teraz sytuacja, jak zauważył Agnew, „została postawiona na głowie”, bo sekundę trzeba będzie odjąć nie dodać! A tymczasem systemy komputerowe są zaprojektowane, by sekundy przestępne dodawać nie odejmować. Ale ujemną sekundę przestępną trzeba będzie dodać, tu badacze się zgadzają.
Problem w tym, że nikt nie wie, jakie przyniesie to efekty. Na razie zainteresowani ewentualnymi skutkami są konstruktorzy systemów komputerowych, także instalowanych w urządzeniach wbudowanych będący kontraktorami w zamówieniach Pentagonu oraz deweloperzy systemów, w których pojęcie czasu gra wielką rolę, jak rozwiązania transakcyjne. Jak jednak powiedział dr Levine, nie jest to ostatni problem wynikający z konieczności uzgadniania czasu, bowiem ogólny trend spowalniania wciąż trwa, tyle że wciąż zachodzą w nim zmiany i może się on czasowo odwracać.
„To nie jest proces, w którym przeszłość jest dobrym wskaźnikiem przyszłości. Każdy, kto prognozuje przyszłość w perspektywie długoterminowej stoi na bardzo, bardzo niepewnym gruncie” – stwierdził Levine.
