Hetki ...

Atomi kello

Flamsteed House at the Royal Observatory on suljettu välttämättömien kunnostustöiden vuoksi 31. maaliskuuta 2022 asti, ja jotkin galleriatilat ovat poissa käytöstä. Muu osa historiallisesta observatoriosta on avoinna, ja vierailijat saavat 50 %:n alennuksen sisäänpääsystä koko tämän ajan. Planetaarioesityksiä järjestetään myös normaalisti.

Sijainti Kuninkaallinen observatorio

23 kesäkuuta 2015



Oletko koskaan toivonut, että vuorokaudessa olisi enemmän tunteja? Jos näin on, saatat olla lohdullinen tieto siitä, että tiistai 30. kesäkuuta 2015 on itse asiassa hieman normaalia pidempi tänä vuonna; ei tunneilla, vaan yhdellä sekunnilla – karkaussekuntia.

Tämä erikoinen lisäys siviiliaikatauluihimme on satunnainen tapahtuma, joka tapahtuu normaalisti kesäkuun lopussa tai joulukuussa. Karkaussekunteja käytetään korjaamaan pieniä epäsäännöllisyyksiä Maan pyörimisnopeudessa sekä SI-sekunnin pituuksien ja tähtitieteellisen vuoden todellisen murto-osan välistä eroa. Kansainvälinen maankierto- ja vertailujärjestelmäpalvelu (International Earth Rotation and Reference Systems Service) ilmoitti asiasta 5. tammikuuta 2015. IRLANTI ), jotka kokoavat kansainvälisiä havaintoja Maan liikkeestä ja arvioivat, milloin tarvitaan harppaussekuntia, jotta siviilisäätimemme pysyy Maan pyörimisen tahdissa. IERS tuottaa kaksi kertaa vuodessa tiedote lähettääksesi, tehdäänkö karkaussekunnin säätö vai ei. Nämä tiedotteet antavat hieman alle kuuden kuukauden varoituksen.

Bulletin C49 harppauksen toinen ilmoitus

Tarina harppaussekunnista liittyy erottamattomasti kuuhun ja siten kuninkaallisen observatorion etuihin, jotka lopulta perustettiin tarjoamaan tietoja navigoimiseksi kuun etäisyys mahdollista. Vihjeitä maapallon epävakaudesta ajanottajana juontavat juurensa 1600-luvulle asti. Vuonna 1695 lahjakas tähtitieteilijä ja matemaatikko, Edmund Halley , päätteli historiallisten kuunpimennysten analyysistään, että kuunkierto oli kiihtynyt. Tämän korjasi myöhemmin saksalainen filosofi, Immanuel Kant , joka ehdotti, että Maa ei ehkä ole niin vakaa ajanottaja kuin oli oletettu ja että kuun vetovoiman aiheuttama vuorovesikitka toimi jarruna ja hidasti Maan pyörimistä.

Edmond Halley, Thomas Murray, noin 1690 Royal Society

Tämä ymmärrys ei vaikuttanut vakavasti ajanoton liiketoimintaan, sillä kellotekniikka oli kaukana Maan vakaudesta ajanottajana. Vasta 1900-luvun alussa, kun kellot, kuten esim Lyhyt 16, että tähtitieteilijöillä ja tiedemiehillä oli aikastandardi, joka oli ensimmäistä kertaa luotettavampi kuin itse maapallo. Seuraavien 25 vuoden aikana tarkka ajanotto kehittyi nopeasti, ensinnäkin kvartsikellon avulla, minkä jälkeen Louis Essenin ja Jack Parryn uraauurtava saavutus onnistui cesium-atomikello National Physical Laboratoryssa Teddingtonissa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa, ensimmäistä kertaa kuusikymmentä vuotta sitten. Essenin sanojen mukaan uudesta kellosta tulisi lopulta tähtitieteellisen sekunnin kuolema ja atomiajan syntymä.

Shortt 16 asennettiin Greenwichiin vuonna 1927 ja sitä käytettiin rugbyn rytmiseen aikasignaaliin.
NMM (viite ZAA0544)

1950-luku oli ratkaiseva vuosikymmen modernin ajanoton tarinassa. Observatorioiden ja laboratorioiden kellojen parantaminen loi tarpeen paremmalle ja kansainvälisesti sovitulle aikastandardille. Vuonna 1952 Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni (IAU) hyväksyi tämän Efemerisin aika (ET) pitäisi korvata aika tähtitieteellisen päivän perusteella. Äskettäin määritelty sekunti oli murto-osa vuodesta 24 tunnin sijaan, mikä auttoi vähentämään Maan pyörimisen lyhytaikaisten kiihtyvyyksien ja hidastumien aiheuttamia virheitä. ET ei ollut ilman komplikaatioita. Vaati pitkiä tähtitieteellisiä havainnointijaksoja tietojen keräämiseen tähtitieteellisen ajan määrittämistä varten seuraavan sukupolven tähtitieteellisten instrumenttien, kuten Danjon astrolabe ja Markowitz kuun kamera. Käytetyt tiedot olivat peräisin 1900-luvun vaihteeseen asti tehdyistä havainnoista ja edustavat siten ajanjaksoa, jolloin tähtitieteelliset päivät olivat hieman lyhyempiä. ET-sekunnista tuli SI-standardi vuonna 1960 ja se määriteltiin uudelleen atomiyksiköksi vuonna 1967 cesium 133 -atomin käyttäytymisen mukaan. Juuri tämä uudelleenmäärittely on niin kriittistä karkaussekunnin kannalta. SI-sekunti on nyt yli vuosisadan vanha, ja suurelta osin kuun painovoiman ansiosta se on hieman lyhyempi kuin meidän aikamme tarvitsee. Atomikellomme käyvät nopeammin kuin peruskellomme, Maa, ja siihen mennessä, kun karkaussekunti lisätään kesäkuun 30. päivänä, siviiliaikataulumme UTC on 36 sekuntia hidas kansainvälisestä atomiajasta (TAI). Kun ajatellaan aikaa, jolloin ensimmäinen karkaussekunti lisättiin, tekniikkamme oli melko erilainen. Vuonna 1972 modulaarinen tietokone, kuten HP 3000 täyttäisi suurimman osan kohtuullisen kokoisesta huoneesta ja sen mainostettiin pystyvän käsittelemään jopa 64 käyttäjää useiden ohjelmien ollessa samanaikaisesti aktiivisia.

Vuoden 1972 mainoskuva HP 3000:sta
HP:n tietokonemuseo

Raporttien mukaan HP 3000 ei täyttänyt vaatimuksiaan, ja harppaussekunnin käyttöönotto oli todennäköisesti sen ongelmista pienin. Nykyään asia on kuitenkin aivan toinen. Suositut palvelimet käsittelevät hämmästyttäviä määriä pieniä tietopaketteja, joista kukin saa aikaleiman, kun ne kulkevat lähettäjän ja vastaanottajan välisten monien porttien läpi. Poikkeava aikaleima, lukema 23h 59m 60s esittää logiikkaongelman, joka voi aiheuttaa katastrofaalisen kolarin. Syy siihen, että koemme vain satunnaista verkostoa epäonnistumisia karkaussekunnin lisäämisen aikana johtuu siitä, että on suhteellisen helppoa ilmoittaa järjestelmille muutamalla koodirivillä, että kuukauden viimeisellä minuutilla on ylimääräinen sekunti. On muitakin tapoja käsitellä harppaussekuntia, kuten Googlen hyppy smear lähestymistapaa, ja joissakin laitteistoissa on sisäänrakennettu kyky käsitellä harppaussekuntia, kuten HP 5071A atomikellomme.

HP 5071A Cesium-atomikello, jossa on sisäänrakennettu karkaussekunnin säätö
NMM (viite ZBA2599)

Tänä vuonna saattaa tulla uusi virstanpylväs siviiliajan mittauksen historiassa, kun Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU) aikoo ilmoittaa, poistetaanko karkaussekunti Maailman radioviestintäkonferenssissa, joka pidetään Genevessä marraskuussa 2015. Jos siviiliajan ja Maan pyörimisen välinen yhteys on katkennut, ja koska TAI:n ja UTC:n välillä on nyt 32 sekuntia eroa, on epätodennäköistä, että huomaamme vaikutuksia, mutta jälkeläisiemme lakkauttaminen on kasvava ero siviilien välillä. aika ja keskimääräinen aurinkoaika. Jos olet kiinnostunut lukemaan lisää ja tutkimaan harppaus toista keskustelua, Yhdistyneen kuningaskunnan vuoden 2014 julkisen vuoropuhelun tulokset ovat saatavilla tässä .