Augenblick ...

Atomuhr

Das Flamsteed House am Royal Observatory ist bis zum 31. März 2022 wegen grundlegender Renovierungsarbeiten geschlossen und einige Galerieräume stehen nicht zur Verfügung. Der Rest des historischen Observatoriums bleibt geöffnet und Besucher erhalten während dieser Zeit 50 % Ermäßigung auf den Eintritt. Auch Planetariumsshows finden wie gewohnt statt.

Standort Königliches Observatorium

23. Juni 2015



Wünschten Sie sich manchmal, der Tag hätte mehr Stunden? Wenn ja, können Sie beruhigt sein, dass der Dienstag, der 30. Juni 2015, dieses Jahr tatsächlich etwas länger als normal sein wird; nicht nach Stunden, sondern nach einer einzigen Sekunde – einer Schaltsekunde.

Diese besondere Ergänzung unserer zivilen Zeitskala ist ein gelegentliches Ereignis, das normalerweise Ende Juni oder Dezember stattfindet. Schaltsekunden werden angewendet, um kleinere Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeit der Erdrotation sowie die Ungleichheit zwischen der Länge einer SI-Sekunde und dem wahren Bruchteil unseres astronomischen Jahres zu korrigieren. Die Ankündigung erfolgte am 5. Januar 2015 durch den International Earth Rotation and Reference Systems Service ( IRISCH ), die internationale Beobachtungen der Erdbewegung zusammentragen und beurteilen, wann eine Schaltsekunde erforderlich ist, um unsere zivile Zeitskala mit der Erdrotation Schritt zu halten. Die IERS erstellt eine halbjährliche Bekanntmachung zu senden, ob eine Schaltsekundenanpassung vorgenommen wird oder nicht. Diese Bulletins geben eine Warnung von knapp sechs Monaten.

Ankündigung der Schaltsekunde von Bulletin C49

Die Geschichte der Schaltsekunde ist untrennbar mit dem Mond und damit mit den Interessen des Royal Observatory verbunden, das schließlich gegründet wurde, um Daten für die Navigation zu liefern Mondentfernung möglich. Hinweise auf die Instabilität der Erde als Zeitmesser reichen bis ins 17. Jahrhundert zurück. 1695 der talentierte Astronom und Mathematiker, Edmund Halley , schloss aus seiner Analyse historischer Mondfinsternisse, dass sich der Mondzyklus beschleunigt hatte. Dies wurde später von dem deutschen Philosophen korrigiert, Immanuel Kant , der vorschlug, dass die Erde als Zeitmesser möglicherweise nicht so stabil ist, wie angenommen wurde, und dass die durch die Anziehung des Mondes verursachte Gezeitenreibung als Bremse wirkt und die Rotation der Erde verlangsamt.

Edmond Halley, von Thomas Murray, um 1690 The Royal Society

Dieses Verständnis hatte keine ernsthaften Auswirkungen auf das Geschäft der Zeitmessung, denn die Uhrentechnologie war als Zeitmesser weit von der Stabilität der Erde entfernt. Es dauerte bis Anfang des 20. Jahrhunderts, mit der Entwicklung von Uhren wie Kurz 16, dass Astronomen und Wissenschaftler einen Zeitstandard hatten, der zum ersten Mal zuverlässiger war als die Erde selbst. In den nächsten 25 Jahren kam es zu einer rasanten Entwicklung der Präzisionszeitmessung, zunächst mit der Quarzuhr, gefolgt von der bahnbrechenden Leistung von Louis Essen und Jack Parry, die ihre Cäsium-Atomuhr am National Physical Laboratory in Teddington, Großbritannien, vor sechzig Jahren zum ersten Mal. In Essens Worten würde die neue Uhr schließlich zum Tod der astronomischen Sekunde und zur Geburtsstunde der Atomzeit.

Shortt 16 wurde 1927 in Greenwich installiert und für das rhythmische Rugby-Zeitsignal verwendet
NMM (Ref. ZAA0544)

Die 1950er Jahre waren ein entscheidendes Jahrzehnt in der Geschichte der modernen Zeitmessung. Die Verbesserung der Uhren für Observatorien und Labors erforderte einen besseren und international vereinbarten Zeitstandard. 1952 stimmte die Internationale Astronomische Union (IAU) zu, dass Ephemeridenzeit (ET) sollte die Zeit basierend auf dem astronomischen Tag ersetzen. Die neu definierte Sekunde war ein Bruchteil eines Jahres statt 24 Stunden, was dazu beitrug, die Fehler durch kurzzeitige Beschleunigungen und Verzögerungen bei der Erdrotation zu reduzieren. ET war nicht ohne Komplikationen. Es bedurfte langer astronomischer Beobachtungszeiten, um die Daten für die astronomische Zeitbestimmung mit den astronomischen Instrumenten der nächsten Generation wie dem Danjon Astrolabium und Markowitz Mond Kamera. Die verwendeten Daten stammen aus Beobachtungen bis zur Jahrhundertwende und waren damit repräsentativ für eine Zeit, in der der astronomische Tag etwas kürzer war. Die ET-Sekunde wurde 1960 zum SI-Standard und wurde 1967 entsprechend dem Verhalten des Cäsium-133-Atoms als atomare Einheit neu definiert. Es ist diese Neudefinition, die für die Schaltsekunde so entscheidend ist. Die SI-Sekunde ist jetzt über ein Jahrhundert alt und vor allem dank des Gravitationseinflusses des Mondes etwas kürzer, als es für unsere Zeit erforderlich ist. Unsere Atomuhren laufen schneller als unser grundlegender Zeitmesser, die Erde, und wenn am 30. Juni die Schaltsekunde hinzugefügt wird, wird unsere zivile Zeitskala UTC 36 Sekunden langsamer als die Internationale Atomzeit (TAI). Wenn man an die Zeit zurückdenkt, als die erste Schaltsekunde hinzugefügt wurde, war unsere Technologie ziemlich anders. 1972 wurde ein modularer Computer wie der HP 3000 würde den größten Teil eines angemessen großen Raums ausfüllen und wurde als geeignet für bis zu 64 Benutzer mit mehreren gleichzeitig aktiven Programmen beworben.

1972 Werbefoto des HP 3000
HP Computermuseum

Angeblich wurde das HP 3000 seinen Ansprüchen nicht gerecht und die Einführung einer Schaltsekunde dürfte das geringste Problem sein. Heute ist es jedoch eine ganz andere Sache. Mit beliebten Servern, die unglaubliche Mengen winziger Informationspakete verarbeiten, die jeweils einen Zeitstempel erhalten, während sie die vielen Tore zwischen Sender und Empfänger passieren. Ein anomaler Zeitstempel, der 23h 59m 60s anzeigt, stellt ein logisches Problem dar, das einen katastrophalen Absturz verursachen könnte. Der Grund, dass wir nur gelegentlich Netzwerk erleben Misserfolge beim Einfügen einer Schaltsekunde liegt daran, dass es relativ einfach ist, Systemen mit wenigen Codezeilen mitzuteilen, dass die letzte Minute des Monats eine zusätzliche Sekunde hat. Es gibt andere Möglichkeiten, mit der Schaltsekunde umzugehen, wie zum Beispiel von Google Sprungabstrich Ansatz, und einige Hardware hat eine eingebaute Kapazität, um die Schaltsekunde zu verarbeiten, wie unsere Atomuhr HP 5071A.

HP 5071A Cäsium-Atomuhr mit integrierter Schaltsekundeneinstellung
NMM (Ref. ZBA2599)

In diesem Jahr könnte ein weiterer Meilenstein in der Geschichte der zivilen Zeitmessung gesetzt werden, da die Internationale Fernmeldeunion (ITU) plant, auf der Weltfunkkonferenz im November 2015 in Genf bekanntzugeben, ob die Schaltsekunde abgeschafft wird oder nicht die Verbindung zwischen der zivilen Zeit und der Erdrotation ist unterbrochen und da zwischen TAI und UTC jetzt 32 Sekunden Unterschied liegen, ist es unwahrscheinlich, dass wir die Auswirkungen bemerken werden, aber das Erbe der Abschaffung für unsere Nachkommen wird eine zunehmende Disparität zwischen zivilen Zeit und mittlere Sonnenzeit. Wenn Sie daran interessiert sind, mehr zu lesen und die Schaltsekundendebatte zu erkunden, sind die Ergebnisse des öffentlichen Dialogs im Vereinigten Königreich 2014 verfügbar Hier .