Что такое «всемирное координированное время» (Coordinated Universal Time – UTCl; иногда его называют «время зулу» – zulu time, где zulu обозначает нуль в международном коде радиообмена) и почему его надо корректировать?
Приливы, движение воздушных масс, притяжение Солнца и Луны делают вращение Земли неравномерным: она то «спешит», то «притормаживает», как стрелка в неисправных часах
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходим небольшой экскурс в астрономию, точнее – в астрометрию. Всем со школьной скамьи известно, что нулевой меридиан, от которого начинается отсчет часовых поясов, проходит через Гринвичскую астрономическую обсерваторию в Англии.
Всемирное время – это время на меридиане Гринвича (ранее оно так и называлось - Гринвичское время) Меридианы, как известно, проходят через точки географических полюсов Земли, через них же проходит и ось вращения нашей планеты.
Но ось вращения Земли из-за явлений прецессии и нутации непрерывно перемещается в теле планеты, а вместе с ней «гуляют» и точки полюсов, привязанные к положению земной оси. Следовательно, вместе с полюсами меняется и положение самих меридианов.
Кроме того, приливы, движение воздушных масс, притяжение Солнца и Луны делают вращение Земли неравномерным: она то «спешит», то «притормаживает», как стрелка в неисправных часах. Соответственно, неравномерно вращается и нулевой меридиан. Таким образом, продолжительность суток никогда не бывает одинаковой: они то короче, то длиннее. Конечно, речь идет о погрешностях порядка миллисекунд, но сегодня эти миллисекунды имеют колоссальное значение (об этом – ниже).
Так называемое солнечное время определяется по результатам астрономических наблюдений, однако на их точность влияют вышеперечисленные факторы, носящие во многом случайный характер и статистической обработке не поддающиеся. С появлением молекулярных и атомных стандартов частоты возникла принципиально новая, не зависящая от вращения Земли и движения тел Солнечной системы, физическая шкала атомного времени.
В 1967 году Международный комитет мер и весов постановил принять за единицу измерения времени в Международной системе единиц (СИ) атомную секунду. Атомные часы позволили создать очень стабильную и равномерную шкалу времени. Но продолжительность суток меняется, поэтому ход атомных часов не совпадает с ходом земных.
Расхождение между атомной и всемирной шкалами времени составляет примерно секунду в год. Аналогичная проблема существует и в календарном счете времени. Год не равен целому числу суток, но мы хотим, чтобы год «шел в ногу» с календарем. Прибавляя в високосном году один день к календарю, можно поддерживать соответствие между календарем и временами года.
Для согласования физической шкалы атомного времени TAI вначале изменяли продолжительность секунды. Секунда была «резиновой», но это оказалось неудобно, поэтому была введена шкала координированного времени UTC, включающая в себя понятие «дополнительной секунды», или «високосной».
Международное бюро времени объявляет о введении дополнительной секунды (положительной или отрицательной), и шкала UTC – «всемирные часы» смещается точно на одну секунду. Обычно это происходит 31 декабря или 30 июня.
При этом очень важно знать, когда именно, в какой момент в шкалу всемирного времени должна быть введена эта «високосная секунда» – иначе в мире настанет полный хаос в определении точного времени.
Собственно, исследования общества Планка и посвящены определению этого момента. Кроме того, поскольку атомная секунда отличается от секунды UTC на дробное количество секунд атомного времени, за годы применения практики «високосной секунды» между обеими шкалами накопилось приличное расхождение, которое нуждается в коррекции. То есть к дополнительной секунде будет добавлено не целое количество секунд расхождения, с тем чтобы до следующей коррекции хода «всемирных часов» снова просто добавлять одну секунду.
Стоит ли огород городить ради микроскопической поправки порядка 0,0001 секунды? Очень даже стоит! По шкале UTC работают абсолютно все системы спутниковой навигации: от GPS до ГЛОНАСС.
От точности определения времени в них зависит точность определения координат: ошибка в определения времени в одну десятитысячную секунды даст ошибку определения координат в десятки (иногда даже сотни) метров. В этой шкале работают и международная система спасения на море КОСПАС/SARSAT, радиостанции службы эталонных частот, имеющие огромное значение как для служебной радиосвязи, так и для телевизионного и радиовещания.
Рассинхронизация сети передающих центров, покрывающих вещанием определенную территорию, может привести к прекращению вещания или сильным искажениям сигнала. То же самое относится к системам сотовой связи. Цена секунды в современном мире существенно выросла.