Атомное время сталкивается с историческим изменением, чтобы избежать отрицательной добавки секунды

Международные организации по измерению времени готовятся голосовать за реформу, которая фактически положит конец добавочным секундам и позволит UTC отклоняться на час от времени вращения Земли.

• Генеральная конференция по мерам и весам планирует в октябре проголосовать за резолюцию, которая сделает UTC непрерывным с 20 мая 2027 года.
• Ускоренное вращение Земли увеличило риск необходимости в отрицательной добавке секунды, для которой многие системы не готовы.
• Эксперты оценивают, что разница в один час может быть достигнута не менее чем за тысячу лет, если предложение будет одобрено.

Международные организации по времени готовятся решить, должен ли мир фактически отказаться от инструмента, который на протяжении десятилетий синхронизировал атомные часы с нерегулярным вращением Земли. Генеральная конференция по мерам и весам планирует в октябре проголосовать за проект резолюции, который превратит Всемирное координированное время, известное как UTC, в непрерывную шкалу с 20 мая 2027 года.

Предложение не устраняет немедленно связь между официальными часами и движением планеты, но изменяет допустимый диапазон между обеими системами. Вместо того чтобы заставлять UTC оставаться в пределах 0,9 секунды от времени вращения Земли, реформа позволит разнице увеличиться до одного часа, что устранит необходимость периодически добавлять или убирать секунды.

Проблема, возникшая из-за вращения Земли

UTC строится на основе атомных часов, стабильность которых позволяет измерять время с огромной точностью и поддерживать общую ссылку для телекоммуникаций, навигации и компьютерных систем. Универсальное время, основанное на вращении, известное как UT1, отвечает движению планеты, которое не поддерживает идеально постоянную скорость из-за физических вариаций, которые слегка изменяют продолжительность дней.

Добавочные секунды появились для исправления этой разницы и предотвращения слишком большого расхождения гражданских часов с солнечным полднем. С момента введения системы в 1972 году к UTC было добавлено 27 добавочных секунд, всегда исходя из логики добавления доли времени, когда вращение Земли отстает от атомных часов.

Ситуация начала приобретать неожиданный оттенок в последние годы, когда Земля зафиксировала небольшое увеличение своей скорости вращения. Если эта тенденция приведет к необходимости удалить секунду вместо добавления, ответственные лица должны будут провести беспрецедентную отрицательную корректировку в истории системы.

Эта возможность не представляет угрозы для повседневной жизни большинства людей, которые, вероятно, не заметят потерю секунды. Риск сосредоточен на цифровой инфраструктуре, которая зависит от точных временных меток и чьи программы, протоколы или серверы были разработаны с предположением, что добавочные секунды всегда добавляются, как объяснил Сетнам Шемар, главный научный сотрудник Национальной физической лаборатории Великобритании.

Страх исчезающей секунды

Шемар предупредил, что многие цифровые архитектуры и сетевые серверы времени не учитывают правильно удаление секунды. По его мнению, такая операция может вызвать серьезные сбои в критически важных национальных инфраструктурах, включая телекоммуникации, электрические сети и спутниковые навигационные системы, где неожиданная временная метка может повлиять на координацию между несколькими устройствами.

Сложность заключается не только в том, что часы показывают неправильное время в течение мгновения. Распределенные системы могут сравнивать записи, упорядочивать транзакции, координировать сигналы или проверять события на основе временных последовательностей, поэтому отсутствие секунды может привести к различным поведением между серверами, которые получают корректировку неравномерно.

Возможность отрицательной добавочной секунды до 2035 года была отмечена в обсуждении будущего UTC, хотя это не означает, что корректировка произойдет. Потенциальный риск помогает объяснить, почему возможность, которая раньше казалась удаленной, начала влиять на международную повестку дня.

Проблема также затрагивает положительные добавочные секунды, хотя такие корректировки уже имеют предшественников и известные процедуры. Сочетание трудной для реализации практики, гетерогенных технологических систем и возможной отрицательной корректировки привело экспертов к поиску решения, которое уменьшит частоту вмешательств, а не совершенствовать каждую отдельную корректировку.

Предложение о том, чтобы UTC отклонился

Черновик, который будет вынесен на голосование, предлагает, чтобы UTC стал непрерывным с 20 мая 2027 года и чтобы разница с UT1 могла постепенно увеличиваться. Если это будет одобрено, изменение сохранит стабильную атомную ссылку для цифровой инфраструктуры, хотя и позволит гражданским часам отклоняться дальше от точного положения Солнца относительно времени, используемого сегодня.

По словам Шемара, это решение на многие годы устранило бы риски, связанные с новыми добавочными секундами. Международное обсуждение отражает интерес нескольких национальных органов положить конец практике, которую они воспринимают как опасную или трудную для управления для своей критической инфраструктуры.

Предложение отражает все более заметный приоритет в современной измерении времени: защищать непрерывность технологических систем, даже если это подразумевает принятие большего разделения между атомными часами и вращением планеты. Для пользователей разница будет незаметной на протяжении поколений, но для операторов сетей, лабораторий и навигационных систем это будет означать устранение периодического источника операционной неопределенности.

Обсуждение не ставит под сомнение, что UTC потеряет свою функцию в качестве международной ссылки или что каждая страна сможет определять свое собственное время без координации. Резолюция стремится сохранить общую и предсказуемую шкалу, в то время как меняется предел, с которого органы должны вмешиваться для исправления расстояния с временем вращения.

Медленное изменение с технологическим воздействием

Разница в один час не появится немедленно и не составит ожидаемого результата на ближайшие десятилетия. Шемар подсчитал, что UTC, вероятно, не отделится от времени вращения на целый час в течение как минимум тысячи лет, такой отдаленный горизонт, что системы и потребности цивилизации могут быть совершенно иными.

Этот срок объясняет, почему предложение не должно интерпретироваться как предупреждение о том, что повседневные часы вскоре будут отставать от Солнца. Непосредственная цель состоит в том, чтобы избежать корректировки в одну секунду, которая может вызвать ошибки в подключенных инфраструктурах, предоставляя будущим поколениям задачу решить, как управлять гораздо большей разницей.

Обсуждение имеет техническое и институциональное измерение, поскольку решение будет зависеть от голосования национальных делегатов из разных стран. Давление на отказ от добавочных секунд в основном исходит от накопленной озабоченности их воздействием на национальную инфраструктуру.

Изменение также демонстрирует семейное напряжение для любой глобальной системы: правило, созданное для сохранения физической точности, может стать источником уязвимости, когда его необходимо применять к цифровым сетям, спроектированным с другими предположениями. В этом случае ответственные за время предпочитают терпеть медленное и предсказуемое отклонение, чем рисковать мгновенной модификацией, которую множество устройств не смогут обработать.

Голосование в октябре станет, таким образом, следующим решающим шагом для переопределения отношений между UTC и вращением Земли. Если резолюция получит поддержку, высокосекундные секунды могут быть отодвинуты в историю задолго до того, как разница между двумя часами станет представлять собой видимую проблему для общества.