Секундочку ...

Атомний годинник



Будинок Флемстіда в Королівській обсерваторії закритий на капітальний ремонт до 31 березня 2022 року, а деякі приміщення в галереї будуть недоступні. Інша частина історичної обсерваторії залишається відкритою, і відвідувачі можуть користуватися 50% знижкою на вхід протягом цього періоду. Планетарні шоу також працюватимуть у звичайному режимі.

Розташування Королівська обсерваторія

23 червня 2015 року





Чи хотілося вам коли-небудь, щоб у день було більше годин? Якщо так, ви можете бути втішимо знати, що вівторок, 30 червня 2015 року насправді буде трохи довшим, ніж зазвичай; не годинами, а однією секундою – високосною.

Це своєрідне доповнення до нашого цивільного графіка є випадковою подією, яка зазвичай відбувається в кінці червня або грудні. Високосні секунди застосовуються для виправлення незначних відхилень у швидкості обертання Землі, а також розбіжності між довжиною секунди в системі СІ та справжньою дробовою частиною нашого астрономічного року. Повідомлення було зроблено 5 січня 2015 року Міжнародною службою систем обертання та відліку Землі ( ІРЛАНДСЬКА ), які порівнюють міжнародні спостереження за рухом Землі та судять, коли потрібна високосна секунда, щоб наша цивільна шкала часу відповідала обертанню Землі. IERS випускає двічі на рік бюлетень щоб транслювати, чи буде зроблено коригування високосної секунди. Ці бюлетені попереджають лише за шість місяців.



Бюлетень C49, стрибкове друге оголошення

Історія високосної секунди нерозривно пов’язана з Місяцем і, отже, з інтересами Королівської обсерваторії, яка була створена для надання даних для навігації місячна відстань можливо. Натяки на нестабільність Землі як хронометриста сягають аж до 17 століття. У 1695 р. талановитий астроном і математик, Едмунд Галлей , зробив висновок із свого аналізу історичних місячних затемнень, що місячний цикл прискорився. Пізніше це було виправлено німецьким філософом, Іммануїл Кант , який припустив, що Земля може бути не таким стабільним хронометристом, як передбачалося, і що приливне тертя, викликане притяганням Місяця, діяло як гальмо, сповільнюючи обертання Землі.

Едмонд Галлей, Томас Мюррей, близько 1690 Королівське товариство

Це розуміння не вплинуло серйозно на бізнес хронометражу, оскільки технологія годинника була далеко від стабільності Землі як хронометра. Лише на початку 20 століття з розвитком годинників, таких як Коротка 16, що астрономи та вчені мали стандарт часу, який вперше був надійнішим, ніж сама Земля. Наступні 25 років відбулися стрімким розвитком у галузі точного хронометражу, спочатку з кварцовим годинником, а потім – революційним досягненням Луїса Ессена та Джека Паррі, які успішно керували своїми атомний годинник цезію в Національній фізичній лабораторії в Теддінгтоні, Великобританія, вперше шістдесят років тому. За словами Ессена, новий годинник згодом стане смертю астрономічної секунди і народженням атомного часу.

Shortt 16 був встановлений в Грінвічі в 1927 році і використовувався для сигналу ритмічного часу в регбі.
NMM (Ref. ZAA0544)

1950-ті роки були ключовим десятиліттям в історії сучасного хронометражу. Удосконалення годинників для обсерваторій і лабораторій створило потребу в кращому та міжнародно узгодженому стандарті часу. У 1952 році Міжнародний астрономічний союз (IAU) погодився з цим Ефемеридний час (ET) має замінити час на основі астрономічного дня. Знову визначена секунда становила частину року, а не двадцять чотири години, що допомогло зменшити помилки, викликані короткочасними прискореннями та уповільненнями обертання Землі. ET не обійшлося без ускладнень. Щоб зібрати дані для визначення астрономічного часу за допомогою наступного покоління астрономічних інструментів, таких як Астролябія Данжон і Марковіц місячна камера. Використані дані були отримані на основі спостережень, зроблених до початку 20-го століття, і тому були репрезентативними для періоду, коли астрономічний день був трохи коротшим. Друга ET стала стандартом SI в 1960 році і була перевизначена як атомна одиниця в 1967 році відповідно до поведінки атома цезію 133. Саме це перевизначення так важливо для високосної секунди. Секунді SI зараз понад сто років і, в основному, завдяки гравітаційному впливу Місяця, вона трохи коротша, ніж це необхідно для нашого часу. Наші атомні годинники працюють швидше, ніж наш основний хронометрист, Земля, і до моменту додавання високосної секунди 30 червня наша цивільна шкала часу UTC буде на 36 секунд повільніше від Міжнародного атомного часу (TAI). Згадуючи час, коли була додана перша високосна секунда, наша технологія була зовсім іншою. У 1972 р. модульний комп'ютер, наприклад HP 3000 заповнював би більшу частину кімнати розумного розміру і рекламувався як здатність обробляти до 64 користувачів з кількома програмами, які будуть активними одночасно.



Рекламне фото HP 3000 1972 року
Музей комп'ютерів HP

Як повідомляється, HP 3000 не виправдав своїх претензій, і введення високосної секунди, ймовірно, було найменшою проблемою. Сьогодні, однак, це зовсім інша справа. З популярними серверами, які обробляють приголомшливі обсяги крихітних інформаційних пакетів, кожен з яких отримує відмітку часу, коли вони пробираються через численні ворота між відправником і одержувачем. Аномальна відмітка часу, читання 23 години 59 хвилин 60 секунд, представляє логічну проблему, яка може призвести до катастрофічного збою. Причина того, що ми лише час від часу відчуваємо мережу невдачі Під час вставки високосної секунди відносно легко повідомити системи за допомогою кількох рядків коду, що в останню хвилину місяця буде додаткова секунда. Є й інші способи впоратися з високосною секундою, як-от Google стрибковий мазок підхід, і деяке обладнання має вбудовану здатність обробляти високосну секунду, як-от наш атомний годинник HP 5071A.

Цезієвий атомний годинник HP 5071A з вбудованим регулюванням високосної секунди
NMM (Ref. ZBA2599)

Цього року можна було б стати ще однією віхою в історії цивільного хронометражу, оскільки Міжнародний союз електрозв'язку (МСЕ) планує оголосити, чи буде скасована високосна секунда на Всесвітній конференції радіозв'язку, яка відбудеться в Женеві в листопаді 2015 року. Зв'язок між цивільним часом і обертанням Землі порушена, і враховуючи, що зараз існує 32-секундна різниця між TAI і UTC, навряд чи ми помітимо наслідки, але спадщиною скасування для наших нащадків буде все більша невідповідність між цивільними час і середній сонячний час. Якщо вам цікаво читати більше та досліджувати дебати високосної другої сторони, доступні результати публічного діалогу у Великобританії 2014 року тут .