Τι είναι το εμβόλιμο δευτερόλεπτο — και γιατί αποσύρεται;
Τι είναι το εμβόλιμο δευτερόλεπτο; Κάθε τόσο, ένα επίσημο ρολόι έχει δείξει ώρα που ο αναλυτής του τηλεφώνου σας μπορεί να απορρίψει: 23:59:60.
Είναι μια προσαρμογή ενός δευτερολέπτου στον Συντονισμένο Παγκόσμιο Χρόνο, ή UTC, ώστε ο πολιτικός ατομικός χρόνος να μένει κοντά στο UT1, τη χρονική κλίμακα που συνδέεται με την περιστροφή της Γης. Τα ατομικά ρολόγια επαναλαμβάνουν ένα καθορισμένο δευτερόλεπτο με εξαιρετική συνέπεια. Η Γη δεν περιστρέφεται με απόλυτα ομοιόμορφο ρυθμό. Όταν η διαφορά πλησίαζε το συμφωνημένο όριο των 0.9 δευτερολέπτων, οι αρμόδιοι πρόσθεταν ένα δευτερόλεπτο. Είκοσι επτά θετικά εμβόλιμα δευτερόλεπτα προστέθηκαν από το 1972 έως το 2016. Κανένα αρνητικό δεν έχει εφαρμοστεί ποτέ.
Η προσαρμογή κράτησε το μεσημέρι κοντά στον πλανήτη που περιστρέφεται. Έδωσε όμως και στο λογισμικό μια χρονική σήμανση την οποία πολλά συστήματα δεν σχεδιάστηκαν ποτέ να αντέξουν.
Τι είναι το εμβόλιμο δευτερόλεπτο και τι εξισορροπεί;
Το σύγχρονο δευτερόλεπτο SI δεν ορίζεται ως 1/86,400 οποιασδήποτε περιστροφής ολοκλήρωσε σήμερα η Γη. Το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών το ορίζει καθορίζοντας τη συχνότητα μετάβασης του καισίου-133 σε ακριβώς 9,192,631,770 hertz. Τα ατομικά ρολόγια υλοποιούν αυτή τη σταθερή μονάδα, και πολλά ρολόγια σε όλο τον κόσμο συνεισφέρουν στον Διεθνή Ατομικό Χρόνο, TAI.
Το UT1 απαντά σε άλλο ερώτημα: ποια είναι η μετρημένη γωνία περιστροφής της Γης; Οι αστρονόμοι την υπολογίζουν από παρατηρήσεις του πλανήτη που στρέφεται. Δεν μεταβάλλεται το μέγεθος ενός πολιτικού δευτερολέπτου μέσα στο UT1· το UT1 είναι η χρονική κλίμακα της περιστροφής, της οποίας ο ρυθμός περιπλανιέται σε σχέση με τον ατομικό χρόνο.
Το UTC συνδυάζει τις ανάγκες. Προχωρά με ατομικό ρυθμό και διαφέρει από το TAI κατά ακέραιο αριθμό δευτερολέπτων. Με την ισχύουσα διαδικασία, η Διεθνής Υπηρεσία Περιστροφής της Γης και Συστημάτων Αναφοράς παρακολουθεί το UT1−UTC. Όταν προβλέπεται ότι η διαφορά θα πλησιάσει τα 0.9 δευτερόλεπτα, μπορεί να ανακοινώσει εμβόλιμο δευτερόλεπτο για το τέλος Ιουνίου ή Δεκεμβρίου.
Από την 1η Ιανουαρίου 2017, το TAI βρίσκεται 37 δευτερόλεπτα μπροστά από το UTC. Δέκα δευτερόλεπτα είχαν ενσωματωθεί στη σχέση όταν άρχισε το σημερινό σύστημα το 1972, και στη συνέχεια 27 θετικές προσθήκες αύξησαν τη διαφορά. Η ιστορία της ημέρας των 24 ωρών εξηγεί τις παλαιότερες μονάδες· το εμβόλιμο δευτερόλεπτο είναι μια σύγχρονη διαπραγμάτευση ανάμεσα στην ατομική υλοποίησή τους και σε μια Γη που κινείται.
Μια μακρόχρονη επιβράδυνση μπορεί να περιλαμβάνει συντομότερες επιταχύνσεις
Η σεληνιακή παλιρροϊκή τριβή μεταφέρει στροφορμή και τείνει να μεγαλώνει τη διάρκεια της ημέρας της Γης σε μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αυτή η γενική τάση δεν κάνει κάθε καινούργια ημέρα μεγαλύτερη από την προηγούμενη. Η ατμόσφαιρα, οι ωκεανοί, τα υπόγεια ύδατα, οι πάγοι, οι σεισμοί και οι κινήσεις στο εσωτερικό της Γης ανταλλάσσουν ή ανακατανέμουν στροφορμή σε μικρότερα διαστήματα. Η διάρκεια της ημέρας μεταβάλλεται κατά χιλιοστά του δευτερολέπτου γύρω από τα 86,400 δευτερόλεπτα SI.
Πρόσφατες παρατηρήσεις έδωσαν περιόδους κατά τις οποίες η Γη περιστρεφόταν λίγο γρηγορότερα σε σχέση με τον ατομικό χρόνο. Ένα θετικό εμβόλιμο δευτερόλεπτο επαναλαμβάνει μια επιπλέον ένδειξη:
23:59:59 → 23:59:60 → 00:00:00
Αν η περιστροφή απομακρυνόταν αρκετά προς την άλλη κατεύθυνση, ένα αρνητικό εμβόλιμο δευτερόλεπτο θα παρέλειπε μια ένδειξη:
23:59:58 → 00:00:00
Αυτή η αφαίρεση δεν έχει χρησιμοποιηθεί ποτέ. Μια μελέτη του Nature το 2024 μοντελοποίησε μεταβολές που αφορούν τον πυρήνα της Γης και την τήξη των πολικών πάγων και προέβλεψε ότι, αν συνεχιζόταν ο ισχύων κανόνας UTC, μια αρνητική ασυνέχεια ίσως χρειαζόταν γύρω στο 2029. Πρόκειται για αποτέλεσμα μοντέλου, όχι για προγραμματισμένο γεγονός. Η περιστροφή δεν προβλέπεται με ακρίβεια χρόνια νωρίτερα, και οι διεθνείς κανόνες αλλάζουν.
Το πιο πρόσφατο Δελτίο C της IERS που ήταν διαθέσιμο τον Αύγουστο 2026 αναφέρει ότι δεν θα υπάρξει εμβόλιμο δευτερόλεπτο στο τέλος Δεκεμβρίου 2026. Η τελευταία εισαγωγή παραμένει εκείνη της 31ης Δεκεμβρίου 2016. Η φράση «η Γη περιστρέφεται γρηγορότερα» είναι συνεπώς μια βραχυπρόθεσμη σύγκριση, όχι ανατροπή κάθε μακροπρόθεσμης φυσικής τάσης.
Μια ασυνήθιστη χρονική σήμανση μπορεί να ανατρέψει συνηθισμένες παραδοχές
Οι περισσότεροι άνθρωποι μόλις που αντιλαμβάνονται ένα πρόσθετο δευτερόλεπτο. Το λογισμικό αντιλαμβάνεται τα πάντα—ιδίως όταν ο δημιουργός του υπέθεσε ότι κάθε λεπτό έχει ακριβώς 60 επισημασμένα δευτερόλεπτα και ότι ο χρόνος πάντοτε αυξάνεται ομαλά.
Ένας αναλυτής μπορεί να απορρίψει το `23:59:60` ως άκυρο. Ένας χρονοπρογραμματιστής εργασιών μπορεί να εκτελέσει κάτι δύο φορές ή καθόλου όταν ένα ρολόι επαναλαμβάνει χρόνο ή κάνει άλμα. Η αφαίρεση δύο χρονικών σημάνσεων με λάθος σειρά μπορεί να δώσει αρνητική διάρκεια που ο επόμενος κώδικας δεν περίμενε ποτέ. Στο εμβόλιμο δευτερόλεπτο του 2016, η Cloudflare απέδωσε μια διακοπή DNS σε κώδικα που επέτρεψε σε τέτοια αρνητική τιμή να φτάσει σε συνάρτηση η οποία απαιτούσε μη αρνητική τιμή.
Οι μεγάλοι πάροχοι επομένως δεν υλοποιούν όλοι το γεγονός με τον ίδιο τρόπο. Μερικοί μετακινούν το ρολόι στο όριο. Μερικοί επαναλαμβάνουν μια χρονική σήμανση. Άλλοι χρησιμοποιούν σταδιακή εξομάλυνση του εμβόλιμου δευτερολέπτου, αλλάζοντας ελαφρά τον ρυθμό του ρολογιού επί αρκετές ώρες. Το Google Cloud τεκμηριώνει εξομάλυνση 24 ωρών, δώδεκα ώρες σε κάθε πλευρά του εμβόλιμου δευτερολέπτου· η Meta έχει περιγράψει διαφορετικό παράθυρο και καμπύλη.
Η εξομάλυνση αποφεύγει μία απότομη χρονική σήμανση, αλλά ασύμβατες μέθοδοι σημαίνουν ότι δύο συστήματα μπορεί να διαφωνούν μέσα στο παράθυρο. Το διεθνές ψήφισμα του 2022 επισήμανε ειδικά ότι οι ασυντόνιστες μέθοδοι απειλούν τον αξιόπιστο συγχρονισμό σε υποδομές πλοήγησης, τηλεπικοινωνιών και ενέργειας. Το άλμα είναι μόνο ένα δευτερόλεπτο. Η διαφωνία για την αναπαράστασή του είναι το μεγαλύτερο μηχανικό πρόβλημα.
Γιατί αποσύρονται τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα
Το 2022, η Γενική Διάσκεψη Μέτρων και Σταθμών αποφάσισε ότι η επιτρεπόμενη τιμή του |UT1−UTC| θα αυξηθεί το αργότερο έως το 2035. Ένα μεγαλύτερο περιθώριο επιτρέπει στο UTC να συνεχίσει χωρίς συχνά άλματα ενός δευτερολέπτου για τουλάχιστον έναν αιώνα. Η Παγκόσμια Διάσκεψη Ραδιοεπικοινωνιών του 2023 επιδοκίμασε αυτή την κατεύθυνση.
Αυτό συχνά συνοψίζεται ως «κατάργηση των εμβόλιμων δευτερολέπτων έως το 2035», αλλά η διατύπωση της απόφασης έχει σημασία. Η απόφαση του 2022 δεν διέγραψε τα παλαιότερα εμβόλιμα δευτερόλεπτα, δεν επανακαθόρισε το δευτερόλεπτο SI και δεν απέκοψε αμέσως τον πολιτικό χρόνο από τη Γη. Ανέθεσε στα αρμόδια σώματα να επιλέξουν μεγαλύτερη μέγιστη διαφορά και σχέδιο εφαρμογής. Οι αστρονόμοι και οι πλοηγοί που χρειάζονται την ακριβή περιστροφή της Γης μπορούν ακόμη να χρησιμοποιούν το UT1 και τις δημοσιευμένες αποκλίσεις αντί να υποθέτουν ότι το UTC είναι η γωνία περιστροφής.
Τον Αύγουστο 2026, ένα σχέδιο ψηφίσματος που ετοιμάστηκε για την 28η CGPM προτείνει να τεθεί σε ισχύ το συνεχές UTC στις 20 Μαΐου 2027, με μέγιστη διαφορά μίας ώρας. Είναι πρόταση που περιμένει την απόφαση της διάσκεψης, όχι ακόμη τελικός κανόνας. Το σταθερό δεδομένο είναι η κατεύθυνση που έχει ήδη εγκριθεί: να σταματήσουν οι επαναλαμβανόμενες ασυνέχειες ενός δευτερολέπτου το αργότερο έως το 2035, επιτρέποντας στο UTC και στο UT1 να απομακρυνθούν περισσότερο.
Το αντάλλαγμα είναι σαφές. Τα πολιτικά συστήματα αποκτούν συνεχή χρονική κλίμακα. Ο ηλιακός χρόνος και το UTC αποκλίνουν αργά πέρα από το παλαιό όριο των 0.9 δευτερολέπτων, και μια πολύ μεταγενέστερη γενιά θα πρέπει να αποφασίσει πώς θα χειριστεί μια μεγαλύτερη συσσωρευμένη διαφορά. Οι αρμόδιοι ανταλλάσσουν συχνές μικρές διακοπές με ένα σπανιότερο, μεγαλύτερο ζήτημα πολιτικής.
Η ακρίβεια εξακολουθεί να απαιτεί ονομασμένη χρονική κλίμακα
Η αφαίρεση των μελλοντικών εμβόλιμων δευτερολέπτων δεν θα κάνει «τον χρόνο» έναν καθολικό αριθμό. TAI, UTC, UT1, χρόνος GPS και Γήινος Χρόνος απαντούν σε διαφορετικά λειτουργικά ερωτήματα. Μια επιστημονική χρονική σήμανση χρειάζεται ακόμη την κλίμακά της, ενώ το λογισμικό χρειάζεται κανόνες για την ιστορική διαφορά UTC–TAI των 37 δευτερολέπτων και για όλες τις παλαιότερες μεταβολές.
Οι δίσεκτες ημέρες λύνουν εντελώς διαφορετική αναντιστοιχία. Κρατούν ένα ημερολογιακό έτος κοντά στις εποχές, επειδή το έτος δεν είναι ακριβώς 365 ημέρες. Ένα εμβόλιμο δευτερόλεπτο αφορά τη μεταβλητή περιστροφή μιας ημέρας σε σχέση με τα ατομικά δευτερόλεπτα. Η κατάργηση των εισαγωγών δευτερολέπτων δεν αλλάζει τους Γρηγοριανούς κανόνες δίσεκτων ετών, την 29η Φεβρουαρίου ή τη διάρκεια ενός ημερολογιακού μήνα.
Το ευρύτερο μάθημα απαιτεί ταπεινότητα: ακόμη και τα ακριβέστερα ρολόγια που κατασκεύασε ο άνθρωπος χρειάζονται πολιτική για να λειτουργούν σε έναν πλανήτη που δεν ακολουθεί τον ρυθμό τους. Η μέτρηση είναι ακριβής. Ο συντονισμός αποτελεί συμφωνία.
Συχνές ερωτήσεις
Τι είναι το εμβόλιμο δευτερόλεπτο και γιατί το προσθέτουμε;
Είναι προσαρμογή ενός δευτερολέπτου στο UTC, η οποία κρατά τον πολιτικό ατομικό χρόνο εντός της συμφωνημένης απόκλισης από το UT1, μια χρονική κλίμακα βασισμένη στη μετρημένη περιστροφή της Γης. Επειδή η περιστροφή της Γης μεταβάλλεται, οι δύο κλίμακες αποκλίνουν. Με τον ισχύοντα κανόνα, η IERS μπορεί να ανακοινώσει εισαγωγή όταν προβλέπεται ότι το UT1−UTC θα πλησιάσει τα 0.9 δευτερόλεπτα.
Γιατί η Γη περιστρέφεται λίγο γρηγορότερα τελευταία;
Η περιστροφή της Γης μεταβάλλεται καθώς η ατμόσφαιρα, οι ωκεανοί, οι πάγοι, τα ύδατα και το εσωτερικό της ανταλλάσσουν στροφορμή. Πρόσφατες μεταβολές που συνδέονται με τον πυρήνα και άλλους παράγοντες έδωσαν ημέρες μικρότερες από 86,400 δευτερόλεπτα, παρότι οι σεληνιακές παλίρροιες επιβραδύνουν την περιστροφή σε μεγάλα διαστήματα. Μελέτη του 2024 προέβλεψε πιθανό αρνητικό εμβόλιμο δευτερόλεπτο γύρω στο 2029 με τους ισχύοντες κανόνες, αλλά τόσο η περιστροφή όσο και ο μελλοντικός κανόνας παραμένουν αβέβαια.
Γιατί ο κόσμος ψήφισε να σταματήσουν οι εισαγωγές τους;
Τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα δημιουργούν ασυνέχειες που οι ψηφιακές υποδομές χειρίζονται ασύμβατα. Τα συστήματα μπορεί να κάνουν άλμα, να επαναλαμβάνουν ή να εξομαλύνουν το δευτερόλεπτο σε διαφορετικά παράθυρα, προκαλώντας αστοχίες ή διαφωνίες. Το 2022 η CGPM αποφάσισε να αυξήσει την ανοχή UTC–UT1 το αργότερο έως το 2035, επιτρέποντας συνεχές UTC για τουλάχιστον έναν αιώνα. Οι λεπτομέρειες εφαρμογής εξακολουθούσαν να οριστικοποιούνται τον Αύγουστο 2026.
Τι ακριβώς χαλάει όταν προστίθεται εμβόλιμο δευτερόλεπτο;
Οι αναλυτές μπορεί να απορρίψουν το `23:59:60`, οι χρονοπρογραμματιστές εργασιών να εκτελέσουν δύο φορές ή να παραλείψουν μια εργασία και ο κώδικας να υπολογίσει αρνητικό διάστημα όταν τα ρολόγια επαναλαμβάνουν χρόνο ή κάνουν άλμα. Η Cloudflare τεκμηρίωσε βλάβη DNS κατά την εισαγωγή του 2016, λόγω απροσδόκητης αρνητικής τιμής. Η εξομάλυνση μειώνει το απότομο άλμα αλλά δημιουργεί δικό της πρόβλημα συντονισμού όταν οι πάροχοι χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους.
Πηγές:
- BIPM, ορισμός του δευτερολέπτου στο Εγχειρίδιο SI
- BIPM, Ψήφισμα του 2022 με αριθμό 4 για συνεχές UTC
- BIPM, σχέδια ψηφισμάτων για την 28η CGPM
- Δελτίο C 72 της IERS
- NIST, πληροφορίες για τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα και το UT1−UTC
- NIST, μεταβολή της διάρκειας της ημέρας
- Nature, πρόβλεψη αρνητικού εμβόλιμου δευτερολέπτου
- Cloudflare, συμβάν DNS κατά το εμβόλιμο δευτερόλεπτο του 2016
- Google, εξομάλυνση εμβόλιμου δευτερολέπτου 24 ωρών
- Meta, υλοποίηση εξομάλυνσης
Το Day 4 μετρά ημέρες, όχι δευτερόλεπτα. Καμία απόφαση για το εμβόλιμο δευτερόλεπτο δεν αλλάζει κάτι από όσα εμφανίζει ή υπολογίζει η εφαρμογή.
