Zemlja z novim rekordom? Slovenski astrofizik pojasnjuje, kaj se je zgodilo

Slovenija 08. Avg 202216:44 > 10. Avg 2022 09:291 komentar
Delite:
Foto: Profimedia

Britanski Nacionalni laboratorij za fiziko je pred dnevi objavil podatek, da je Zemlja 29. junija letos za svojo rotacijo okoli osi potrebovala 1,59 milisekunde manj, kot za to porabi v običajnih 24 urah. Mnogi svetovni mediji so ta podatek pospremili z navedbami, da gre za "najkrajši izmerjeni dan" na Zemlji. To ne drži popolnoma, res pa je, da gre za najkrajši izmerjeni dan, odkar za merjenje časa uporabljamo atomsko uro. Kot pravi profesor astrofizike na Fakulteti za matematiko in fiziko v Ljubljani Tomaž Zwitter, je bilo v zgodovini človeštva zagotovo že več krajših rotacij Zemlje od tokratne. Dan se pravzaprav v splošnem zelo počasi daljša že nekaj tisočletij, Zemlja pa se zelo počasi ustavlja.

Podatek britanskih znanstvenikov iz Nacionalnega laboratorija za fiziko, da je Zemlja za popolno rotacijo okoli svoje osi potrebovala 1,59 milisekunde manj od običajnih 24 ur, je najkrajši izmerjeni dan, odkar je za merjenje v uporabi atomska ura. Prvo takšno uro so izdelali leta 1949. Po besedah Tomaža Zwitterja, astrofizika na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, je bilo v preteklosti zagotovo še več krajših dni. Kot pravi, je hitrost rotacije Zemlje okoli svoje osi odvisna od več dejavnikov: “To je povsem normalno, predvsem zaradi vplivov Lune. Gre za drobno fluktuacijo v hitrosti vrtenja, a to ni nič posebnega. Se pa dan dejansko daljša že več tisočletij. O tem učimo študente že v prvem letniku fakultete.”

Po Zwitterjevih besedah gre za povsem običajno posledico vplivov Lune na Zemljo, saj ta dvakrat na dan povzroča plimske valove. “Ti valovi so neke vrste trenja znotraj Zemlje. In kot marsikateri naravni sistem tudi Zemlja poskuša iti proti bolj ravnovesnemu stanju. To bi bilo počasnejše vrtenje, a trenutno se Zemlja relativno hitro vrti,” je za N1 povedal Zwitter. Ob tem je še dodal, da se tudi Luna posledično oddaljuje od Zemlje, za približno štiri centimetre na letni ravni. Kar pa seveda ni zelo veliko pri okoli 380.000 kilometrov razdalje, kolikor je Luna oddaljena od Zemlje.

Zaradi neskladnosti vrtenja Zemlje in časa, ki je definiran glede na standard atomske cezijeve ure, je bila leta 1972 uvedena tako imenovana prestopna sekunda. “Ker se Zemlja zelo počasi ustavlja, je treba na vsakih nekaj let dodati kakšno sekundo, da se časa uskladita,” razlaga Zwitter.

Prejšnji tako imenovani najkrajši dan je bil izmerjen 19. julija 2020, ko je Zemlja za obrat okoli svoje osi potrebovala 1,47 sekunde manj kot 24 ur, leta 2021 pa se je Zemlja nekoliko upočasnila. Letos so znanstveniki izmerili dve zelo hitri rotaciji Zemlje: 29. junija, ko je bil izmerjen najhitrejši obrat, in 26. julija, ko je bila rotacija Zemlje krajša za 1,50 milisekunde.

Kaj so prestopne sekunde in zakaj jih potrebujemo?

Prestopne sekunde so pomembne, saj zagotavljajo, da ure čim bolj natančno odražajo hitrost vrtenja Zemlje. Hitrost vrtenja našega planeta okoli svoje osi pa dnevno niha, sčasoma pa se tudi upočasnjuje. S prestopno sekundo dejansko ustavimo ure za eno sekundo in tako damo Zemlji priložnost, da se časa rotacije in atomske ure uskladita. Povprečen dan na Zemlji je približno 0,002 sekunde daljši od 24 ur, v približno enem letu in pol pa ta razlika naraste na eno sekundo. Ker hitrost Zemlje nenehno niha, se tudi dejanska frekvenca dodajanja prestopnih sekund lahko spreminja.

Zemlja iz vesolja
Foto : Profimedia

“Če bi bili ti številki usklajeni oziroma enaki, ne bi bilo nobenega spreminjanja dolžine dneva. Ampak seveda nista enaki, zaradi tega se prehodne sekunde dodajajo, in tako bo tudi v prihodnje,” pove astrofizik Zwitter.

Prestopna sekunda se lahko doda dvakrat na leto, in sicer 30. junija ali 31. decembra. Letos prestopne sekunde zagotovo ne bomo dodali, prav tako pa Zwitter pravi, da tudi negativne prestopne sekunde ne bo treba dodati. V preteklosti smo prestopne sekunde vedno dodajali, nikoli pa še nismo sekunde odvzeli. V tem primeru je govor o negativni prestopni sekundi, ki bi se odštela od naše ure, da bi bila sinhronizirana z rotacijo Zemlje.

V zadnjih desetletjih je bila v splošnem rotacija Zemlje nekoliko počasnejša, zato smo prestopno sekundo vedno dodajali. Glede na nekoliko hitrejše vrtenje Zemlje v zadnjih letih pa bi, če bi se ta trend nadaljeval, morda morali uvesti tudi negativno prestopno sekundo. “Ljudje so si podatek o najkrajšem izmerjenem dnevu narobe interpretirali. Trenutno nič ne kaže na to, da bi letos prestopno sekundo dodali ali odvzeli. Morda pa že čez leto ali dve, bomo videli,” pojasnjuje Zwitter.

Nekoč je bil čas drugače definiran

Prestopna sekunda se je prvič dodala leta 1972, in od takrat smo jih dodali še 27, nazadnje 31. decembra 2016. “Že 50 let dodajamo prestopno sekundo, pred tem jih nismo, saj je bil tudi čas drugače definiran kot danes, ko za to uporabljamo atomske ure. Pred tem so čas definirali z opazovanjem zvezd in so glede na tisočinke sekunde spreminjali dolžino ene sekunde. Ta je zdaj določena z atomsko uro, in prav zaradi tega je treba ta mala neskladja zaradi vrtenja Zemlje popraviti, da sta časa enaka,” še razloži Zwitter.

Atomska ura
Foto : Profimedia

Da se doda prestopna sekunda, obstaja točno določen predpis, ki pravi, da se, če je odstopanje med atomskim časom in časom, ki ga Zemlja porabi za rotacijo okoli svoje osi, več kot 0,9 sekunde oziroma devet desetink sekunde, po tehtnem premisleku sprejme odločitev o morebitni dodatni prestopni sekundi.  “Gre za res zelo drobno fluktuacijo. To so spremembe v rangu velikosti deset tisočink, sto tisočink sekunde. In to ni nekaj, kar bi človeka skrbelo v običajnem življenju,” meni Zwitter.

Za lažjo predstavo: ko bo dejansko nastopila prestopna sekunda, se bo na zaslonih atomskih ur pokazal čas 23:59:59, ki se bo z dodano sekundo spremenil v 23:59:60 in šele nato bo ura pokazala 00:00:00. “To dejansko pomeni, da se je dodala sekunda,” je še razložil Tomaž Zwitter.

Univerzalni koordinirani čas, univerzalni čas, mednarodni atomski čas …

Odločitev, da se doda prestopna sekunda, sprejme Mednarodna služba za rotacije in referenčne sisteme Zemlje (IERS), ki natančno spremlja vrtenje našega planeta okoli svoje osi. Njen cilj je, da se ohrani univerzalni koordinirani čas (UTC) – tega prikazujejo tudi naše ure – znotraj ene sekunde univerzalnega časa (UT), ki temelji na rotaciji Zemlje. Prav tako pa je univerzalni koordinirani čas povezan z izjemno natančnim utripom mednarodnega atomskega časa (TAI).

Univerzalni čas (UT) je čas, ki je osnovan na vrtenju Zemlje, zanj pa se pogosto uporablja tudi sopomenka greenwiški srednji čas. A zaradi spreminjanja hitrosti vrtenja Zemlje je precej nenatančen, zato ga vedno bolj izpodriva univerzalni koordinirani čas.

Atomska ura
Foto : Profimedia

Mednarodni atomski čas pa predstavlja zelo natančen časovni standard, ki se določa v Mednarodnem uradu za uteži in mere na osnovi atomskih ur, ki so v različnih laboratorijih na našem planetu. Trenutno je na svetu okoli 400 atomskih ur, na podlagi njihovih odčitkov pa v uradu izračunajo standardni čas. Ker definicija dolžine sekunde ni povezana z vrtenjem Zemlje, je atomski čas najbolj natančen izmerjeni čas.

Univerzalni koordinirani čas je tako mednarodno sprejet standardni čas in uporablja enako dolžino sekunde kot mednarodni atomski čas.

Spremljajte N1 Magazin tudi na Facebooku

Naložite si našo aplikacijo: na voljo za android in za iOS.

Komentari

Vaš komentar