Globalne ocieplenie wpłynęło na koordynację czasu i oddaliło problem, z którym musimy się zmierzyć

Koordynacja czasu na skalę globalną jest czymś niezbędnym w coraz bardziej zinformatyzowanym świecie. W ramach tego procesu dodawana jest sekunda przestępna i jedna z minut składa się z 61 sekund. Jedna sekunda to pozornie niewiele, jednak wyobraźmy sobie brak koordynacji o tę sekundę w sieciach komputerowych. Jeśli nie zostaną one skoordynowane i np. czas komputera sklepu internetowego będzie się różnił od czasu komputera banku, to klikając „zamów” wygenerujemy dwa zamówienia o różnym czasie, a nie jedno.

Jednak manipulowanie czasem zawsze niesie ze sobą pewne ryzyko. Gdy w 2012 roku na świecie dodano sekundę przestępną, doszło do awarii Mozilli, Reddita, Foursquare'a, Yelpa, LinkedIna i StumbleUpon. Pojawiły się problemy z systemem operacyjnym Linux oraz z programami napisanymi w Javie.

Obecnie czas mierzymy zegarami atomowymi, których działanie opiera się na drganiach atomów cezu. Sekunda definiowana jest jako 9 192 631 770 drgnięć, a liczba taka została wybrana z uwzględnieniem tradycyjnego pomiaru czasu opierającego się na ruchu obrotowym Ziemi. Pomiar ten zdefiniował dobę jako złożoną z 84 600 sekund.

Istnieją jednak różnice pomiędzy czasem ziemskim a czasem mierzonym za pomocą zegarów atomowych. Stąd konieczność wprowadzania korekt.

Pomiędzy rokiem 1970 a 2020 średnia długość ziemskiej doby była o 1–2 milisekund większa niż 86 400 sekund. To oznaczało, że ruch obrotowy Ziemi spowalnia, pojawia się rozbieżność między zegarami atomowymi, mierzącymi „obiektywny” czas uniwersalny, a czasem ziemskim.

Po raz pierwszy sekundy przestępne dodano w 1972 roku, gdy sieci komputerowe dopiero raczkowały. Wówczas to doba definiowana na podstawie ruchu obrotowego Ziemi była o 0,0025 sekundy (2500 mikrosekund) dłuższa niż definiowana na podstawie zegarów atomowych. W ciągu roku rozbieżność czasu wynosiła niemal 1 sekundę. Twórcy sieci pomyśleli o tym problemie i stworzyli kod, pozwalający na koordynowanie czasu w sieciach komputerowych. Koordynacja nie jest prowadzona w regularnych odstępach. Od lat 70. dodano 27 sekund przestępnych. Ostatni raz uczyniono to w sylwestrową noc 2015/2016.

Od roku 2020 średnie tempo ruchu obrotowego Ziemi wyraźnie wzrasta. O ile, jak wspominaliśmy, w roku 1972 różnica między czasem ziemskim, a czasem zegarów atomowych wynosiła 2500 mikrosekund, to w roku 2023 zmniejszyła się do 80 mikrosekund. To oznacza, że w skumulowana różnica w ciągu roku wynosi już zaledwie 0,03 sekundy.

Wydaje się, że nasza planeta zaczęła przyspieszać, a ma to prawdopodobnie związek z jakimiś procesami toczącymi się w jej wnętrzu. Oznacza to konieczność wprowadzenia ujemnej sekundy przestępnej, czyli w pewnym momencie jedna z minut będzie składała się z 59 sekund. I tu pojawia się poważny problem. Dotychczas bowiem zakładano, że korekta czasu zawsze będzie polegała na dodawaniu sekundy przestępnej. Jeszcze kilka lat temu sądzono, że sekunda przestępna zawsze będzie miała wartość dodatnią i będzie zdarzała się coraz częściej. Jeśli jednak przyjrzymy się zmianom ruchu obrotowego Ziemi, a to one powodują konieczność wprowadzania sekundy przestępnej, bardzo prawdopodobna jest potrzeba wprowadzenia ujemnej sekundy przestępnej, wyjaśnia autor pracy na ten temat, Duncan Agnews, geofizyk ze Scripps Institute of Oceanography.

Dotychczas nikt nie próbował wprowadzania ujemnej sekundy przestępnej. Istnieje więc ryzyko, że jeśli coś się nie uda, dojdzie do poważnych zaburzeń w funkcjonowaniu światowych sieci informatycznych.

Prawdopodobnie przed koniecznością wprowadzenia ujemnej sekundy przestępnej stanęlibyśmy już w najbliższych miesiącach, gdyby nie... globalne ocieplenie.

Istnieje wiele przyczyn, dla których może dochodzić do corocznych zmian prędkości ruchu obrotowego Ziemi. Część z nich powoduje identyczne zmiany z roku na rok. Jednak dwa zjawiska wywołują zmiany, których wielkość może być różna z roku na rok.

Jednym z nich jest roztapianie się pokryw lodowych na biegunach. Pochodząca z nich woda podnosi poziom oceanów niemal na całym świecie. To oznacza przemieszczenie się masy z biegunów w kierunku równika, co spowalnia ruch obrotowy planety.  Można to porównać do łyżwiarza figurowego, który rozkładając ręce spowalnia tempo piruetu.

Agnew stwierdził, że gdyby nie przemieszczanie się masy z biegunów ku równikowi, to już prawdopodobnie w przyszłym roku musielibyśmy zmierzyć się z koniecznością wprowadzenia ujemnej sekundy przestępnej. Jednak problem nie został odsunięty na zbyt długo. Zdaniem uczonego taki typ koordynacji czasu czeka nas prawdopodobnie już w 2028 roku.

Problem sekundy przestępnej nie będzie jednak dręczył nas zbyt długo. W 2022 roku Międzynarodowe Biuro Miar i Wag zdecydowało, że od roku 2035 dopuszczona zostanie większa niż 1 sekunda różnica czasu między czasem ziemskim a czasem zegarów atomowych. W tej chwili nie wiadomo, co miałoby zastąpić sekundę przestępną. Niektórzy proponują minutę przestępną. Tę można by wprowadzać raz na 50–100 lat.

Globalne ocieplenie wpłynęło na koordynację czasu i oddaliło problem z którym musimy się zmierzyć