Интернет может зависнуть в 2015 году из-за одной «секунды координации»

Секунда координации

Постоянно, по причине того, что вращение Земли замедляется, приходится добавлять секунду координации. Могли бы мы ускорить вращение Земли так, чтобы она нам больше не понадобилась?

— Антон (Берлин, Германия)

Вращение Земли замедляется. Это раздражает.

Раздражает в том числе и потому, что стандарты времени из-за этого становятся все сложнее. У нас и так слишком много временных стандартов, включая:

• TAI [ # ] ↲ Международное атомное время. — Прим. пер. ↳ — отслеживается по атомным часам, которые игнорируют все движение Земли.
• UT0 и UT1 [ # ] ↲ Всемирное время. — Прим. пер. ↳ — основано на точном измерении вращения Земли.
• GPS [ # ] ↲ GPS — время, основанное на атомных часах, расположенных на спутниках и на наземных пунктах управления системы глобального позиционирования. Время GPS было синхронизировано 6 января 1980 года в 00:00. — Прим. пер. ↳ — стандарт времени, используемый в спутниках GPS.
• UTC [ # ] ↲ Всемирное координированое время. — Прим. пер. ↳ — стандарт, используемый в компьютерной индустрии, который похож на TAI, но с учетом секунд координации для синхронизации с Землей.
• TDT, TBT, TCB и TCG [ # ] ↲ Динамическое время. — Прим. пер. ↳ — даже хуже предыдущих.

Это приносит разную мелкую головную боль, в основном программистам. Например, на смартфоне время в GPS отличается на 16 секунд от времени по системным часам. Так происходит потому, что системные часы используют всемирное координированое время (с секундами координации), а GPS — нет. Они были синхронны в январе 1980 года и, вероятно, больше не будут никогда.

Полмиллиарда лет назад (когда Земле было 4 миллиарда лет, а не 4,5) сутки длились не 24 часа, а 22. День стал длиннее из-за действия приливных сил Луны.

Грубо говоря, приливные силы работают так: Луна поднимает на Земле выпуклости, но с вращением нашей планеты они смещаются в сторону от спутника. Гравитация Луны пытается притянуть эти выпуклости назад, что создает замедляющий планету крутящий момент:

Странно, но на деле Земля замедляется не так сильно, как, казалось бы, должна от действия приливных сил. Основная причина расхождения состоит в том, что во время последнего ледникового периода континенты были вдавлены вниз под весом ледников и все еще возвращаются на место. Это приводит к смещению масс к полюсам, ближе к оси вращения:

Это заставляет нас вращаться быстрее, ну или, по крайней мере, позволяет замедляться не так быстро.

Сейчас каждый день на 0,8 миллисекунд длинее значения в 86 400 секунд, при котором секунды координации были бы не нужны.

Эта разница колеблется со временем в зависимости от погоды и других эффектов (она в самом деле немного уменьшилась в 1990-х). Хотя в долгосрочной перспективе разрыв однозначно будет увеличиваться с замедлением Земли.

Если мы хотим избавиться от координационных секунд, нужно заставить Землю вращаться с более постоянной скоростью. Значит, придется ускорить Землю и сократить каждый день на 0,8 миллисекунд.

Это серьезная проблема. Вот несколько способов, которые не будут работать:

Вращаться против часовой стрелки на стуле. Временно изменит скорость вращения Земли, но совсем незначительно.

Установить ракетные двигатели на экваторе. Не сработает, поскольку выхлопы, выпускаемые в атмосферу, вернут момент Земле за счет сопротивления воздуха — это как пытаться разогнать велосипед, толкая его в ручки руля. Если бы двигатели каким-то образом были закреплены над атмосферой, они могли бы замедлить Землю, но не настолько, чтобы достигнуть нашей цели.

Вызывать большие землетрясения. Это может изменять продолжительность дня, но даже такие землетрясения не будут достаточно мощными, чтобы на что-то повлиять.

В конце концов остается только одно решение — ударить Землю астероидом.

При наличии достаточного времени мы могли бы отправить космический корабль (с капитаном в лице анти-Брюса Уиллиса), чтобы совершать повторяющиеся облеты кометы. Через некоторое время гравитационное возмущение смогло бы перенаправить комету на такой курс, чтобы она столкнулась с Землей. Попав по Земле под правильным углом, мы придадим ей толчок:

Даже если комета и загорится в атмосфере, ее момент передастся поверхности за счет сопротивления воздуха (это займет несколько дней). Потребуется примерно десять лет, чтобы ядро синхронизировалось с земной корой, так что нужно тщательно планировать расписание бомбардировок, чтобы не разогнать кору сверх меры.

А вот и плохие новости: чтобы получить достаточный крутящий момент, нам придется бить по Земле камнями с интенсивностью порядка миллиарда литров в секунду (это в семь раз больше, чем объемный расход воды в Амазонке). Это все равно, что шестимильный астероид — убийца динозавров, — прилетающий раз в пару дней. Человечество, да и жизнь в принципе, не выдержит такую бомбардировку долго.

Как насчет постоянного потока астероидов поменьше?

Пусть, скажем, астероид B-612 из «Маленького принца» четырех метров в диаметре и состоит из камня. Чтобы поддерживать нужное давление, в атмосферу должно входить около пятидесяти тысяч таких астероидов в секунду.

К сожалению, устойчивый метеоритный дождь с больших высот принесет в атмосферу столько же энергии, сколько дали бы ежедневные колоссальные удары, и итоговая дань смерти будет та же. Семь миллиардов человек, плюс четыре миллиарда Маленьких принцев в день.

Но, по крайней мере, мы можем перестать беспокоиться о секундах координации.

© What If? по-русски, 2018
Нас можно найти во ВКонтакте, в Twitterʼе, на GitHubʼе.
А еще мы переводим комиксы на сайте xkcd.ru!

В материалах сайта используются оригинальные тексты и изображения с сайта what-if.xkcd.com.
Материалы сайта источника и этого сайта распространяются по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 2.5 License. Также авторы этого сайта полностью солидарны с комментариями к лицензии.

Нашли опечатку? Чтобы сообщить нам, выделите текст ошибки и нажмите Ctrl+Enter (со смартфона — кнопку «Ошибка?»).

30 июня продлится на секунду дольше

Сутки 30 июня 2015 года продлятся немного длиннее обычного, потому что к ним будет официально добавлена дополнительная секунда, так называемая секунда координации. Практика добавления секунды координации существует с 1972 года, когда Международная служба вращения Земли впервые добавила секунду ко всемирному координированному времени.

Вращение Земли понемногу замедляется, и секунды координации вводятся для согласования всемирного времени со средним солнечным временем», — сказал Дэниел МакМиллан, сотрудник Центра космических полётов NASA в Гринбэлт, Мэриленд.

Строго говоря, день длится 86 400 секунд. В повседневной жизни мы пользуемся всемирным координированным временем (UTC). UTC — это «атомное время»; длительность одной секунды основана на предсказуемом периоде электромагнитного излучения в атомах цезия. Этот стандарт настолько надёжен, что атомные часы имеют погрешность не более одной секунды за 1 400 000 лет.

В то же время средние солнечные сутки — время, за которое Земля совершает полный оборот вокруг своей оси — длятся около 86 400,002 секунды. Их длительность растёт, потому что вращение Земли постепенно замедляется. Учёные подсчитали, что средний солнечный день длится больше 86 400 секунд как минимум с 1820 года.

Разница всего в 2 миллисекунды с первого взгляда кажется совсем небольшой. Но если это маленькое несоответствие будет происходить каждый день, за год «набежит» почти целая секунда. В реальности же так происходит не всегда. Хотя в целом вращение Земли замедляется, длительность каждого дня меняется непредсказуемым образом.

Длина дня зависит от многих факторов, главным образом атмосферных. Сезонные и даже ежедневные изменения погоды могут влиять на длину дня, изменяя её на миллисекунды в течение года. Среди других факторов — динамика вращения ядра Земли (в долгосрочном периоде), океанские течения, подземные воды, ледяные шапки, приливы.

Учёные отслеживают скорость вращения Земли, используя исключительно точный метод под названием «интерферометрия со сверхдлинной базой» (VLBI). Измерения производятся сетью станций, расположенных по всему миру, а Центр космических полётов NASA их координирует, а также анализирует собранные данные. Текущие измерения обеспечивают точность до 0,000003 секунды (3 микросекунды), но Космический геодезический проект NASA уже разрабатывает новый метод, который позволит измерять скорость вращения Земли с погрешностью не более 0,0000005 секунд (0,5 микросекунды).

С 1972 года учёные добавляли в среднем по одной коррекционной секунде в год. Тем не менее за последние 15 лет было произведено всего 4 корректировки. Учёные не могут сказать наверняка, почему так происходит. Иногда внезапные геологические события, такие как землетрясения и извержения вулканов, могут изменять скорость вращения Земли в краткосрочном периоде, но общая картина гораздо сложнее.

Предыдущие корректировочные секунды приводили к некоторым проблемам с компьютерной техникой, благодаря чему появилось много противников этой практики. Один из главных их аргументов — невозможность предсказать введение корректировочной секунды заранее. Тем не менее решение вопроса об отмене или сохранении корректировочной секунды ожидается не ранее конца 2015 года.

По материалам nasa.gov

Астрономам удалось обнаружить новую черную дыру, которая находится ближе всего к Земле. Расстояние между этой черной дырой и Солнечной системой составляет одну тысячу световых лет. Ранее самая близкая к нашей планете черная дыра была найдена на расстоянии в три тысячи световых дет, то есть новый объект оказался в три раза ближе. Минимальная масса этой черной […]

Прототип корабля Starship под кодовым названием SN4 успешно прошел испытания с одним двигателем Raptor. Прошлые испытания SpaceX проводила в середине апреля — тогда еще прототип SN3 развалился на части во время испытаний под давлением. Компания смогла устранить проблему, Starship SN4 прошел этот тест, а сегодня стало известно, что ракету протестировали с запущенным двигателем. О результатах […]

Спутник нашей планеты, отражающий солнечный свет, всегда был предметом восхищения. Сама мысль о том, что человек когда-нибудь сможет ходить по поверхности Луны внушала трепет. Эпоха покорения космоса, которая стала следствием гонки вооружений между двумя сверхдержавами СССР и США в результате привела к высадке человека на Луну. Это событие, безусловно, является одним из величайших достижений человечества. […]

Что такое секунда координации и зачем она нужна?

Сутки не всегда равны 24 часам. 30 июня или 31 декабря они длятся 24 часа и одну секунду. Эта одна секунда называется секундой координации или високосной секундой. Она добавляется ко всемирному координированному времени UTC, стандарту, по которому люди регулируют свои часы.

Зачем нужна секунда координации?

Согласно стандарту Всемирного координированного времени, Земля совершает один оборот вокруг своей оси за 86400 секунды — именно столько длятся сутки. Но по факту наша планета вращается несколько медленнее: согласно астрономическому времени, один полный оборот вокруг оси происходит за 86400,002 секунды. Такое отставание связано с притяжением Луны, а также другими процессами, как внутри Земли, так и в атмосфере. Конечно, разница в 2 миллисекунды очень мала, но это несоответствие повторяется изо дня в день, и за год набираются «лишние» секунды — те самые секунды координации.

Как добавляют секунду координации?

Сутки продлевают по астрономическим наблюдениям 30 июня или 31 декабря. Так, чтобы всемирное координированное время UTC не отличалось от среднего солнечного времени UT1 более, чем на ±0,9 секунды. Считается, что в такие дни после времени 23:59:59 идёт 23:59:60, и только потом 00:00:00.

Кто добавляет секунду координации?

Для того чтобы высчитывать разницу и определять, когда добавлять секунды, в 1987 году создали Международную службу вращения Земли IERS.

Её члены ответственны за поддержание всемирного времени, стандартных небесной и земной систем координат, за добавление дополнительных секунд ко времени UTC. В состав службы входят несколько отделений; одно из них — Отделение прогнозирования ориентационных параметров Земли — находится в США, остальные — в Париже.

Секунду координации добавляют с 1972 года. За это время прибавили уже 25 секунд.

Ученые со всего мира переживают из-за момента 23:59:60, это нестандартная ситуация для техники и приборов. Больше всех волнуются сотрудники банковской сферы, ведь платежи идут круглосуточно, а сервера могут «удивиться» новому времени и перестать работать.

В 2012 году, когда в очередной раз вводили секунду, некоторые популярные интернет ресурсы: YEIP, LinkedIn и Foursquare отказались работать, сбились настройки Android, Twitter, Instagram, Pinterest.

А в Австралии из-за сбоя авиакомпании были задержаны более 400 рейсов.

В 2009 году Международный астрономический союз МАС выдвинул идею отказаться от секунды координации и вместо этого прибавлять к всемирному координированному времени один час времени каждые 6000 лет. Но инициатива не получила развития.