Временные трудности: как земляне переживут отмену високосной секунды
Хранители времени решили забыть о лишней, так называемой високосной секунде. 15 октября на генеральной конференции по мерам и весам в Версале было принято решение об отмене дополнительного мгновения. Что это за секунда, зачем она нужна, почему потеряла актуальность и как ее отсутствие отразится на жизни простых землян — в материале «Известий».
Что такое високосная секунда и зачем она нужна
Високосная секунда — это корректировка всемирного координированного времени (UTC) на одну секунду, напоминает кандидат технических наук, доцент кафедры радиоэлектронных систем и комплексов РТУ МИРЭА Святослав Литвинов. Она появилась в 1972 году, когда основой точного отсчета времени уже стали атомные часы, но возникла необходимость сохранять связь UTC с астрономическим временем, которое определяется вращением Земли.
— Атомная секунда имеет строго заданную длительность, а Земля вращается не абсолютно равномерно: на скорость ее вращения влияют процессы в атмосфере и океанах, движение масс внутри планеты и другие факторы. Поэтому две шкалы постепенно расходятся. Когда разница между UTC и UT1 приближается к 0,6 секунды, IERS может ввести дополнительную секунду, чтобы не превысить порог в 0,9 секунды, — комментирует специалист.
Происходит это не через определенное количество лет — момент коррекции зависит от реального вращения Земли, отмечает собеседник «Известий». С 1972 года было введено 27 положительных високосных секунд (отрицательные учитывать не приходилось). Последняя зафиксирована в ночь на 1 января 1917 года.
Високосная секунда — это не вопрос фундаментальной науки или астрономии, а чисто прикладное, административное решение, связанное с синхронизацией времени в высокоточных приборах и системах связи, подчеркивает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела теоретической астрофизики и космологии Астроспектрического центра ФИАН (Физический институт им. Лебедева РАН) Елена Михеева.
— Земля постепенно замедляет вращение под действием Луны. Это зависит в основном от приливного воздействия Луны на Землю. Наш естественный спутник от нас постепенно удаляется. В результате и накапливаются небольшие расхождения между атомным временем и реальным вращением планеты, — разъясняет эксперт.
Отмена високосной секунды связана с тем, что современные технологии позволяют точнее учитывать эти микроскопические отклонения без введения дополнительных единиц измерения. В бытовых вопросах такая разница практически незаметна, но для точных приборов и систем навигации корректировка важна. Если приборы привязаны к текущему времени и требуется их синхронность, то вносятся соответствующие поправки. Причем технологии развиваются быстрее, чем накапливаются заметные отклонения во времени, подчеркивает собеседница редакции.
Как отказ от високосной секунды скажется на точных приборах
Для современной цифровой инфраструктуры проблема скорее заключается не в отмене, а во введении високосной секунды, считает Святослав Литвинов.
— Многие информационные системы рассчитаны на непрерывно возрастающую шкалу времени. Появление необычного момента вроде 23:59:60 необходимо специально обрабатывать программно. Если разные серверы, сетевое оборудование или программы делают это по-разному, то возникает рассинхронизация временных меток, — разъясняет доцент РТУ МИРЭА.
Для телекоммуникационных сетей, энергетических систем и распределенных вычислений точное время необходимо, например, чтобы определить последовательность событий и синхронизировать оборудование, продолжает он.
— Ошибка даже необязательно должна остановить всю систему — достаточно, чтобы разные ее элементы на короткое время получили разные представления о текущем времени. В результате появляются некорректные журналы событий, ошибки обмена данными или сбои программного обеспечения. Риск сбоев и подтолкнул к отказу от регулярных високосных секунд: в 2022 году CGPM решила увеличить допустимый разрыв UTC и UT1, чтобы надолго исключить такие скачки, — указывает эксперт.
Спутниковые навигационные системы, по его словам, во многом уже обходят эту проблему. GPS, Galileo и BeiDou используют собственные непрерывные шкалы времени без регулярного добавления високосных секунд, а необходимую связь с UTC учитывают отдельно. Это позволяет не вмешивать скачки в основной отсчет времени внутри системы.
Скептики считают, что переход на непрерывную шкалу также требует многих технических, законодательных усилий, поэтому с отменой високосной секунды можно было бы и повременить. Так или иначе, но точку в этом историческом процессе поставит заседание генеральной конференции Международного союза электросвязи (ITU), которая обладает законодательной властью. Оно запланировано в следующем году.
Как люди отреагируют на отмену лишнего мгновения
Главная задача високосной секунды состояла в том, чтобы гражданское время, основанное на чрезвычайно стабильных атомных часах, не расходилось заметно со временем, связанным с вращением Земли, объясняет Святослав Литвинов. Это позволяло десятилетиями удерживать UTC и астрономическое время очень близко друг к другу.
— В повседневной жизни человек дополнительную секунду практически не замечает. Смартфоны, компьютеры и другие устройства получают точное время автоматически, а большинство программ скрывает сам процесс корректировки от пользователя. После отказа от регулярных високосных секунд бытовые часы также не начнут заметно «убегать» от положения Солнца. Расхождение будет накапливаться очень медленно, а данные о вращении Земли для науки и навигации удобнее учитывать отдельно, без скачков в основной шкале, — говорит эксперт.
По этой причине сохранение разницы менее одной секунды перестало быть необходимым условием для большинства современных технических систем.
Биологические ритмы людей при этом настолько инертны, что подобные изменения никак не вредят, указывает Елена Михеева. В будущем Земля продолжит замедляться, но поскольку это происходит крайне неспешно, то убрать еще одну секунду придется не ранее, чем через 20–30 лет.
— Иногда глобальные катаклизмы вроде мощных землетрясений могут слегка ускорить вращение планеты, но речь идет лишь о микросекундах — за 100 лет едва набежит одна полноценная секунда, — подчеркивает собеседница «Известий».
Можно ли «размазать» дополнительную секунду
«Размазать» мгновение, фактически растворив его во времени, вполне возможно: такой способ уже применяется и называется leap smear, рассказывает Святослав Литвинов. Его принцип заключается в том, что вместо добавления в определенный момент целой секунды («скачка») система на некоторое время совсем немного изменяет скорость программных часов. В результате дополнительное мгновение распределяется, например, на все сутки, а затем часы снова точно совпадают с UTC.
— Такой подход используется крупными интернет-компаниями, потому что для серверов плавная коррекция обычно безопаснее резкого изменения временной шкалы. Это не единый стандарт: разные системы используют свои алгоритмы smear, из‑за чего часы временно расходятся. Поэтому переход к непрерывной UTC должен в перспективе убрать саму необходимость регулярно решать эту задачу разными техническими способами, — резюмирует ученый.
