Светот го менува начинот на мерење на времето: Престапната секунда заминува во историјата

По повеќе од половина век користење, светскиот систем за мерење на времето се подготвува за една од најзначајните промени во својата современа историја. Престапната секунда, која досега се користеше за усогласување на атомските часовници со ротацијата на Земјата, постепено ќе биде напуштена, а на нејзино место се предвидува многу поголема дозволена временска разлика. Одлуката има цел да ја заштити современата технолошка инфраструктура од проблеми што можат да настанат поради додавање или одземање само една секунда.

Иако за повеќето луѓе една секунда изгледа како занемарлив временски интервал, во дигиталниот свет таа може да има огромно значење. Банкарските трансакции, сателитската навигација, телекомуникациските мрежи и електроенергетските системи зависат од исклучително прецизна синхронизација. Дури и мало отстапување меѓу часовниците што ги користат различни компјутерски системи може да предизвика сериозни технички проблеми.

Одлуката за промена на досегашниот пристап кон мерењето на времето е поврзана со меѓународните тела што ги утврдуваат светските мерни стандарди. Според објавените информации, претставници на 69 држави поддржале решение со кое значително ќе се намали потребата од повремени корекции на координираното универзално време, познато како UTC.

Наместо да се додаваат или одземаат поединечни секунди, новиот пристап предвидува многу поголема толеранција меѓу атомското и астрономското време. Во разгледуваното решение се споменува можноста разликата да достигне до еден час пред да стане неопходна поголема корекција. Сепак, тоа не значи дека наскоро ќе се додаде цел час на часовниците, бидејќи за создавање толкаво отстапување би бил потребен исклучително долг временски период.

За да се разбере зошто е потребна ваква промена, најпрво треба да се направи разлика меѓу два начина на мерење на времето. Едниот се темели на движењето на Земјата, додека другиот користи атомски часовници што овозможуваат далеку поголема прецизност и стабилност.

Со векови човештвото го определувало времето според положбата на Сонцето и ротацијата на нашата планета. Еден ден претставува приближно еден целосен вртеж на Земјата околу сопствената оска, додека една година е поврзана со нејзиното движење околу Сонцето. Но овие природни процеси не се совршено усогласени со календарските единици што ги користиме.

Токму затоа постојат престапните години. Бидејќи на Земјата ѝ се потребни приближно 365 дена и уште нешто помалку од шест часа за да направи еден круг околу Сонцето, календарот повремено мора да се приспособува. Со додавањето на 29 февруари во престапните години се спречува постепено поместување на календарските датуми во однос на годишните времиња.

Но проблемот со престапната секунда е поинаков. Таа не служи за усогласување на календарот со движењето на Земјата околу Сонцето, туку за одржување на врската меѓу атомското време и времето што произлегува од ротацијата на планетата.

Револуцијата во прецизното мерење на времето започнала во средината на минатиот век. Во 1955 година, британските научници Луис Есен и Џек Пари, кои работеле во Националната физичка лабораторија, го конструирале првиот практичен високопрецизен атомски часовник што користел цезиум.

Овој технолошки напредок овозможил времето да се мери со стабилност што претходно не била достижна. Наместо секундата да се определува исклучиво преку астрономски набљудувања, научниците добиле можност да користат физички процеси во атомите, кои се многу попредвидливи од движењето на Земјата.

Во 1967 година била усвоена нова дефиниција за секундата, заснована на атомот на цезиум-133. Според неа, една секунда одговара на 9.192.631.770 периоди на зрачење поврзано со точно определен премин меѓу две енергетски состојби на атомот.

Оваа дефиниција претставува основа за современото прецизно мерење на времето. Атомските часовници денес се неопходни за функционирањето на голем број системи што секојдневно ги користиме, иако најчесто не сме свесни за нивната улога.

Сателитската навигација, на пример, се потпира на исклучително прецизни временски сигнали за да ја пресмета местоположбата на корисникот. Доколку постојат грешки во синхронизацијата, тие можат да влијаат врз точноста на пресметките и врз функционирањето на услугите што зависат од нив.

Слична е ситуацијата и со телекомуникациските мрежи, каде што огромни количини информации се пренесуваат меѓу различни уреди и центри за обработка на податоци. За системите да функционираат правилно, потребно е временските ознаки и процесите да бидат прецизно усогласени.

Во финансискиот сектор, точноста на времето е особено важна при обработката и евидентирањето трансакции. На современите берзи голем број налози се извршуваат во исклучително кратки временски интервали, па затоа правилниот редослед на настаните зависи од сигурна временска синхронизација.

Меѓутоа, иако атомските часовници се исклучително стабилни, Земјата не ротира со сосема непроменлива брзина. Нејзиното движење е под влијание на различни природни процеси, вклучувајќи ги движењата во внатрешноста на планетата, океанските маси, атмосферските струења и гравитациските влијанија.

На долг рок, ротацијата на Земјата постепено се забавува, но во пократки временски периоди може да се забележат и привремени забрзувања. Тоа значи дека должината на денот не е секогаш математички идентична со 86.400 секунди измерени со атомски часовник.

Ваквите разлики се многу мали и не можат да се забележат во секојдневниот живот. Сепак, кога се акумулираат во текот на подолг временски период, тие создаваат отстапување меѓу атомското време и астрономското време.

За да се спречи нивното постепено раздвојување, во 1972 година започнала примената на престапните секунди. Кога разликата ќе се приближела до дозволената граница, во координираното универзално време се додавала дополнителна секунда.

Во практична смисла, тоа значело дека одредена минута, наместо вообичаените 60 секунди, траела 61 секунда. Иако ваквата корекција била речиси незабележлива за луѓето, таа претставувала дополнителен предизвик за компјутерските системи што очекуваат времето да напредува според строго определен редослед.

Од воведувањето на овој механизам биле додадени вкупно 27 престапни секунди. Последната позитивна корекција била направена на крајот на 2016 година, а во наредните години научниците почнале сè посериозно да ја разгледуваат можноста за напуштање на ваквиот пристап.

Причината не е само тоа што престапните секунди создаваат технички непријатности. Во последните години се појавил уште еден необичен проблем, поврзан со промените во брзината на ротацијата на Земјата.

Иако на долг рок планетата постепено забавува, во поновиот период се забележани години во кои Земјата ротирала нешто побрзо од вообичаеното. Поради тоа се појавила можноста во иднина да биде потребна таканаречена негативна престапна секунда.

За разлика од досегашната практика, во која се додава една секунда, негативната корекција би подразбирала одземање секунда од официјалното време. Со други зборови, одредена минута би траела 59 наместо 60 секунди.

На прв поглед, разликата изгледа безначајна. Но за компјутерските системи што мораат да ги обработуваат настаните во точен временски редослед, прескокнувањето секунда може да создаде дополнителни проблеми.

Дел од софтверските решенија биле развивани со претпоставка дека времето секогаш се движи напред на предвидлив начин. Доколку одредена временска ознака ненадејно биде прескокната, може да дојде до неправилности во обработката на податоците или во комуникацијата меѓу различни системи.

Проблемот станува уште посложен кога различни компании и институции користат различни методи за спроведување временски корекции. Ако еден систем ја примени промената веднаш, а друг ја распредели во подолг временски интервал, може да се појави привремено несогласување меѓу нивните часовници.

Во современиот дигитален свет, каде што компјутерските мрежи постојано разменуваат информации, ваквите отстапувања можат да предизвикаат непредвидени последици. Особено чувствителни се системите што зависат од строго усогласени временски ознаки и непрекината обработка на податоци.

Дополнителна загриженост предизвикува фактот што негативна престапна секунда досега не била применета. Тоа значи дека не постои исто практично искуство со нејзиното спроведување како со позитивните корекции, а дел од постојните софтверски системи можеби не биле соодветно тестирани за такво сценарио.

Според процените наведени во објавените информации, постои околу 30 проценти веројатност во наредната деценија да се појави потреба од негативна престапна секунда. Ваквата можност дополнително ја засилила загриженоста кај експертите задолжени за меѓународните временски стандарди.

Тестирањето и приспособувањето на сите засегнати компјутерски системи би претставувало огромен финансиски и организациски предизвик. Во глобално поврзаната инфраструктура не е доволно само големите технолошки компании да ги ажурираат своите системи, бидејќи проблеми можат да настанат и кај помали оператори или постара опрема.

Токму затоа меѓународните институции настојуваат да ја намалат потребата од вакви корекции. Наместо атомското време постојано да се приспособува на малите промени во ротацијата на Земјата, се предлага дозволеното отстапување да биде значително поголемо.

Во разгледуваниот пристап, UTC би можело да се разликува од астрономското време за многу подолг период без потреба од непосредна интервенција. Со тоа би се отстранил еден од најнепредвидливите елементи во функционирањето на глобалните системи за синхронизација.

Споменувањето на престапен час, сепак, не треба да се сфати како најава дека во блиска иднина ќе добиеме ден со 25 часа или дека часовниците одеднаш ќе бидат поместени за цел час. Станува збор за долгорочен концепт според кој поголема корекција би се разгледувала дури кога акумулираната разлика би достигнала многу повисока граница.

Според научните процени наведени во изворниот материјал, веројатноста таква разлика да се создаде во следните неколку илјади години е многу мала. Затоа практичната цел на промената е да се обезбеди долгорочна стабилност, а не веднаш да се воведе нов начин на секојдневно прикажување на времето.

Ваквата реформа покажува колку сложен станал односот меѓу природните процеси и современата технологија. Со векови луѓето го приспособувале мерењето на времето на движењето на небесните тела, но денес глобалната инфраструктура бара прецизност што природната ротација на Земјата не може целосно да ја обезбеди.

Современите атомски часовници се толку точни што дури и најмалите промени во движењето на планетата стануваат мерливи. Она што некогаш немало практично значење, денес може да влијае врз системи од кои зависат комуникациите, транспортот, финансиските услуги и снабдувањето со електрична енергија.

Сепак, напуштањето на честите временски корекции не значи дека научниците ќе престанат да ја следат ротацијата на Земјата. Астрономските мерења и понатаму ќе бидат неопходни за разбирање на движењето на планетата и за одржување на врската меѓу официјалното време и природниот циклус на денот и ноќта.

Разликата е во тоа што современите технолошки системи би добиле поголема предвидливост. Наместо повремено да се соочуваат со необични минути што траат 61 или 59 секунди, тие би можеле да функционираат со постабилна временска основа.

За обичните граѓани, промената веројатно ќе помине речиси незабележано. Часовниците на мобилните телефони, компјутерите и другите уреди ќе продолжат да го прикажуваат времето на вообичаен начин, а секојдневните активности нема да бараат посебно приспособување.

Но зад оваа навидум мала промена стои важна одлука за иднината на дигиталниот свет. Таа покажува дека дури и основните мерни стандарди мора да се развиваат за да одговорат на потребите на технологијата што станува сè посложена и меѓусебно поврзана.

Престапната секунда со децении им помагаше на научниците да ги одржуваат атомското и астрономското време во блиска согласност. Сега, кога глобалните компјутерски системи бараат сè поголема стабилност, истата корекција што некогаш претставувала практично решение станува потенцијален извор на технички ризици.

Промената во меѓународниот пристап кон мерењето на времето е потсетник дека не се менуваат само технологиите што ги користиме, туку и правилата врз кои тие функционираат. Земјата ќе продолжи да ротира со своите природни мали неправилности, но светските часовници во иднина би можеле многу поретко да се приспособуваат на нив.