Μισό λεπτό ...

Ατομικό ρολόι



Το Flamsteed House στο Royal Observatory είναι κλειστό λόγω βασικής ανακαίνισης μέχρι τις 31 Μαρτίου 2022 και ορισμένοι χώροι γκαλερί δεν θα είναι διαθέσιμοι. Το υπόλοιπο ιστορικό Αστεροσκοπείο παραμένει ανοιχτό και οι επισκέπτες μπορούν να απολαύσουν έκπτωση 50% κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Οι παραστάσεις του Πλανητάριου θα λειτουργούν επίσης κανονικά.

Τοποθεσία Βασιλικό Αστεροσκοπείο

23 Ιουνίου 2015





Έχετε βρεθεί ποτέ να εύχεστε να υπήρχαν περισσότερες ώρες μέσα στην ημέρα; Αν ναι, μπορεί να σας παρηγορήσει να ξέρετε ότι η Τρίτη, 30 Ιουνίου 2015 θα είναι στην πραγματικότητα λίγο μεγαλύτερη από το κανονικό φέτος. όχι με ώρες, αλλά ένα δευτερόλεπτο – ένα άλμα δευτερόλεπτο.

Αυτή η περίεργη προσθήκη στο αστικό μας χρονοδιάγραμμα είναι ένα περιστασιακό γεγονός που κανονικά θα συμβεί στα τέλη Ιουνίου ή Δεκεμβρίου. Εφαρμόζονται δίσεκτα δευτερόλεπτα για να διορθωθούν μικρές ανωμαλίες στην ταχύτητα περιστροφής της Γης, καθώς και η διαφορά μεταξύ του μήκους ενός δευτερολέπτου SI και του πραγματικού κλασματικού τμήματος του αστρονομικού μας έτους. Η ανακοίνωση έγινε στις 5 Ιανουαρίου 2015 από τη Διεθνή Υπηρεσία Περιστροφής Γης και Συστημάτων Αναφοράς ( ΙΡΛΑΝΔΙΚΟΣ ), οι οποίοι συγκεντρώνουν διεθνείς παρατηρήσεις της κίνησης της Γης και κρίνουν πότε απαιτείται ένα άλμα δευτερόλεπτο για να διατηρήσουμε το αστικό μας χρονοδιάγραμμα σε συνάρτηση με την περιστροφή της Γης. Το IERS παράγει μια διετία δελτίο για να μεταδώσει εάν θα γίνει ή όχι μια άλμα δεύτερη προσαρμογή. Αυτά τα δελτία προειδοποιούν λίγο λιγότερο από έξι μήνες.



Δελτίο C49 άλμα δεύτερη ανακοίνωση

Η ιστορία του πήδημα δευτερολέπτου είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με το φεγγάρι και ως εκ τούτου με τα συμφέροντα του Βασιλικού Αστεροσκοπείου, το οποίο τελικά ιδρύθηκε για να παρέχει δεδομένα για την πλοήγηση από σεληνιακή απόσταση δυνατόν. Οι υποδείξεις για την αστάθεια της Γης ως χρονομέτρου χρονολογούνται από τον 17ο αιώνα. Το 1695 ο ταλαντούχος αστρονόμος και μαθηματικός, Έντμουντ Χάλεϊ , συνήγαγε από την ανάλυσή του για τις ιστορικές σεληνιακές εκλείψεις ότι ο σεληνιακός κύκλος είχε επιταχυνθεί. Αυτό διορθώθηκε αργότερα από τον Γερμανό φιλόσοφο, Ο Ιμάνουελ Καντ , ο οποίος πρότεινε ότι η Γη μπορεί να μην είναι τόσο σταθερός χρονομέτρης όσο είχε υποτεθεί και ότι η παλιρροιακή τριβή, που προκαλείται από την έλξη της Σελήνης, λειτουργούσε ως φρένο, επιβραδύνοντας την περιστροφή της Γης.

Edmond Halley, του Thomas Murray, περίπου 1690 The Royal Society

Αυτή η κατανόηση δεν είχε σοβαρό αντίκτυπο στην επιχείρηση της χρονομέτρησης, γιατί η τεχνολογία ρολογιού απείχε πολύ από τη σταθερότητα της Γης ως χρονομέτρη. Δεν ήταν μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, με την ανάπτυξη ρολογιών όπως π.χ Shortt 16, ότι οι αστρονόμοι και οι επιστήμονες είχαν ένα χρονικό πρότυπο που ήταν, για πρώτη φορά, πιο αξιόπιστο από την ίδια τη Γη. Τα επόμενα 25 χρόνια σημειώθηκε ραγδαία εξέλιξη στη μέτρηση χρόνου ακριβείας, πρώτα με το ρολόι χαλαζία, ακολουθούμενη από το πρωτοποριακό επίτευγμα του Louis Essen και του Jack Parry, οι οποίοι έτρεξαν με επιτυχία ατομικό ρολόι καισίου στο Εθνικό Εργαστήριο Φυσικής στο Teddington του Ηνωμένου Βασιλείου, για πρώτη φορά πριν από εξήντα χρόνια. Σύμφωνα με τα λόγια του Έσσεν, το νέο ρολόι θα γινόταν τελικά ο θάνατος του αστρονομικού δευτερολέπτου και η γέννηση του ατομικού χρόνου.

Το Shortt 16 εγκαταστάθηκε στο Γκρίνουιτς το 1927 και χρησιμοποιήθηκε για το ρυθμικό σήμα χρόνου του Ράγκμπι
NMM (Κωδ. ZAA0544)

Η δεκαετία του 1950 ήταν μια κομβική δεκαετία στην ιστορία της σύγχρονης χρονομέτρησης. Η βελτίωση των ρολογιών για παρατηρητήρια και εργαστήρια δημιούργησε την ανάγκη για ένα καλύτερο και διεθνώς συμφωνημένο πρότυπο χρόνου. Το 1952, η Διεθνής Αστρονομική Ένωση (IAU) συμφώνησε ότι Ώρα Εφημερίδας (ET) θα πρέπει να αντικαταστήσει τον χρόνο με βάση την αστρονομική ημέρα. Το δευτερόλεπτο που ορίστηκε πρόσφατα ήταν ένα κλάσμα του έτους και όχι των είκοσι τεσσάρων ωρών, το οποίο συνέβαλε στη μείωση των σφαλμάτων που προκαλούνται από βραχυπρόθεσμες επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις στην περιστροφή της Γης. Το ET δεν ήταν χωρίς επιπλοκές. Απαιτήθηκαν μεγάλες περίοδοι αστρονομικής παρατήρησης για να συγκεντρωθούν τα δεδομένα για τον αστρονομικό προσδιορισμό του χρόνου χρησιμοποιώντας την επόμενη γενιά αστρονομικών οργάνων όπως το Αστρολάβος Danjon και Μάρκοβιτς κάμερα φεγγαριού. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν από παρατηρήσεις που έγιναν μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα και επομένως ήταν αντιπροσωπευτικά μιας περιόδου όπου η αστρονομική ημέρα ήταν ελαφρώς μικρότερη. Το δεύτερο ET έγινε το πρότυπο SI το 1960 και επαναπροσδιορίστηκε ως ατομική μονάδα το 1967 σύμφωνα με τη συμπεριφορά του ατόμου καισίου 133. Είναι αυτός ο επαναπροσδιορισμός, που είναι τόσο κρίσιμος για το άλμα δευτερόλεπτο. Το δευτερόλεπτο SI είναι πλέον πάνω από έναν αιώνα και χάρη, σε μεγάλο βαθμό, στη βαρυτική επιρροή του φεγγαριού, είναι λίγο μικρότερο από όσο χρειάζεται για την εποχή μας. Τα ατομικά μας ρολόγια τρέχουν γρηγορότερα από τον θεμελιώδη χρονομέτρη μας, τη Γη, και μέχρι να προστεθεί το δίσεκτο δευτερόλεπτο στις 30 Ιουνίου, η αστική μας κλίμακα χρόνου UTC θα είναι 36 δευτερόλεπτα αργή από τη Διεθνή Ατομική Ώρα (TAI). Αναπολώντας την εποχή που προστέθηκε το πρώτο άλμα δευτερόλεπτο, η τεχνολογία μας ήταν μάλλον διαφορετική. Το 1972 ένας αρθρωτός υπολογιστής, όπως ο HP 3000 θα γέμιζε το καλύτερο μέρος ενός δωματίου λογικού μεγέθους και διαφημιζόταν ως ικανό να χειριστεί έως και 64 χρήστες με πολλά προγράμματα για να είναι ενεργά ταυτόχρονα.



1972 Διαφημιστική φωτογραφία του HP 3000
Μουσείο Υπολογιστών HP

Σύμφωνα με πληροφορίες, το HP 3000 δεν ανταποκρίθηκε στους ισχυρισμούς του και η εισαγωγή ενός άλματος δευτερολέπτου ήταν πιθανότατα το λιγότερο από τα προβλήματά του. Σήμερα, όμως, είναι πολύ διαφορετικό το θέμα. Με δημοφιλείς διακομιστές που χειρίζονται εντυπωσιακούς όγκους μικροσκοπικών πακέτων πληροφοριών που το καθένα λαμβάνει μια χρονική σήμανση καθώς περνούν από τις πολλές πύλες μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη. Μια ανώμαλη χρονική σήμανση, η ανάγνωση 23 ωρών 59m 60s παρουσιάζει ένα λογικό πρόβλημα που θα μπορούσε να προκαλέσει μια καταστροφική συντριβή. Ο λόγος που βιώνουμε μόνο περιστασιακά δίκτυο αποτυχίες κατά την εισαγωγή ενός άλματος δευτερολέπτου οφείλεται στο ότι είναι σχετικά εύκολο να ενημερώσετε τα συστήματα με μερικές γραμμές κώδικα ότι το τελευταίο λεπτό του μήνα θα έχει ένα επιπλέον δευτερόλεπτο. Υπάρχουν άλλοι τρόποι αντιμετώπισης του άλματος δευτερολέπτου, όπως αυτός της Google άλμα επίχρισμα και κάποιο υλικό έχει ενσωματωμένη ικανότητα να χειρίζεται το άλμα δευτερόλεπτο, όπως το ατομικό ρολόι HP 5071A.

Ατομικό ρολόι καισίου HP 5071A με ενσωματωμένη ρύθμιση άλμα δευτερολέπτου
NMM (Αναφ. ZBA2599)

Φέτος θα μπορούσε να σημειωθεί ένα άλλο ορόσημο στην ιστορία της πολιτικής χρονομέτρησης, καθώς η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) σχεδιάζει να ανακοινώσει εάν το άλμα δευτερόλεπτο θα καταργηθεί ή όχι στην Παγκόσμια Διάσκεψη Ραδιοεπικοινωνιών, που θα πραγματοποιηθεί στη Γενεύη τον Νοέμβριο του 2015. Εάν ο σύνδεσμος μεταξύ του αστικού χρόνου και της περιστροφής της Γης έχει σπάσει και δεδομένου ότι υπάρχει τώρα διαφορά 32 δευτερολέπτων μεταξύ TAI και UTC, είναι απίθανο να παρατηρήσουμε τα αποτελέσματα, αλλά η κληρονομιά της κατάργησης για τους απογόνους μας θα είναι μια αυξανόμενη διαφορά μεταξύ των πολιτών ώρα και μέση ηλιακή ώρα. Εάν ενδιαφέρεστε να διαβάσετε περισσότερα και να εξερευνήσετε τη άλμα δεύτερη συζήτηση, τα ευρήματα του δημόσιου διαλόγου του Ηνωμένου Βασιλείου το 2014 είναι διαθέσιμα εδώ .