Вторник 30 июня 2015 года будет официально немного длиннее остальных дней из-за того, что к стандартным суткам прибавится одна "високосная секунда" или секунда координации.
"Скорость вращения Земли постепенно немного замедляется, дополнительные секунды помогают это учитывать", – объясняет Дэниел МакМиллан (Daniel MacMillan) из Центра космических полётов Годдарда NASA.
Один земной день (полный оборот Земли вокруг своей оси) длится 86400 секунд. По крайней мере, так принято стандартом Всемирного координированного времени (UTC). Стандарт, по сути, определяется ходом ультраточных атомных часов, то есть продолжительность одной секунды основана на переходах между двумя состояниями атома цезия. Эти "часы" настолько надёжны, что разница в одну секунду в часах на основе цезия набегает лишь за 1,4 миллиона лет.
Учёные подсчитали, что на деле Земля совершает оборот вокруг своей оси за 86400,002 секунды. Постепенно вращение Земли немного замедляется из-за своеобразной силы торможения, вызванной гравитационным перетягиванием между Землёй, Луной и Солнцем.
Ко всему прочему, большая часть Земли — отнюдь не твёрдое, а пластичное или жидкое вещество, континенты движутся, ледяные шапки растут или тают — всё это не даёт планете вращаться вокруг своей оси равномерно. Исследователи определили, что сутки не длились ровно 86400 секунд примерно с 1820 года.
Конечно, разница в 2 миллисекунды — гораздо меньше мгновения ока и, кажется, что она попросту незаметна. Однако крошечное несоответствие повторяется изо дня в день, и за год набирается практически целая "лишняя" секунда. Причём на деле всё гораздо сложнее: хотя вращение Земли в среднем и замедляется, продолжительность каждого отдельного дня меняется совершенно непредсказуемым образом.
Длина дня вообще зависит от множества факторов: от сезонных и суточных колебаний погоды, динамики внутреннего ядра Земли, изменений в атмосфере и океанах, грунтовых водах и запасах льда, океанических и атмосферных приливов. Одни только атмосферные изменения, связанные с течением Эль-Ниньо, могут вызвать замедление вращения Земли и увеличение продолжительности дня на целую миллисекунду.
Учёные отслеживают, за какое время Земля совершает полный оборот, с помощью высокоточного метода — радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ).
Эти измерения проводятся с помощью всемирной сети станций, а Центр космических полётов Годдарда обеспечивает необходимую координацию РСДБ, а также проводит анализ и архивирование собранных данных.
РСДБ отслеживает все эти изменения, ориентируясь по квазарам, ярчайшим астрономическим объектам в ночном небе, которые по сути остаются в неподвижном состоянии относительно Земли (так как удалены от неё на миллиарды световых лет). Учёные с помощью множества своих станций определяют скорость вращения Земли и ориентацию нашей планеты в пространстве.
Универсальное время UT1 базируется на измерениях вращения Земли. Как правило, UT1 и UTC расходятся, так что постепенно накапливающаяся "високосная секунда", служит как раз для синхронизации этих двух стандартов времени.
Как правило, високосная секунда добавляется 30 июня или 31 декабря. Первый раз она была добавлена к суткам 30 июня 1972 года: в таком случае значение времени 23:59:59 меняется на 23:59:60, и лишь после этого наступает 1 июля.
Предыдущие високосные секунды создали определённые проблемы в работе компьютерных систем. То, что многие системы попросту не готовы к високосной секунде, стало причиной для мирового сообщества всерьёз задуматься об отказе от этой традиции. Одной из причин этому является тот факт, что необходимость добавить секунду координации никогда не предусматривается заблаговременно.
Однако в 2012 году участники Международного телекоммуникационного союза в Женеве решили не упразднять "лишнее" мгновение.
"В краткосрочной перспективе високосная секунда непредсказуема, – говорит геофизик Ма Чопо (Chopo Ma), член руководящего Международного совета вращения Земли и систем координат. – Моделирование прогнозирует, что в долгосрочной перспективе нам следует ожидать большего количества високосных секунд, но мы не можем сказать, что необходимость в них будет возникать ежегодно".
С 1972 года по 1999 год високосные секунды добавлялись примерно раз в год, однако после они стали значительно более редкими. Например, нынешняя секунда координации будет лишь четвёртой, добавленной с 2000 года.
Более того, учёные не знают точно, почему в последнее время необходимость в високосных секундах наступает реже. Иногда и внезапные, непредсказуемые геологические события (например, землетрясения и извержения вулканов) могут влиять на вращение Земли в краткосрочной перспективе.
Текущие измерения РСДБ обеспечивают точность в 3 микросекунды. Однако в настоящее время разрабатывается проект, который будет состоять из большего количества станций, а погрешность будет составлять всего 0,5 микросекунды.
