Sekunda przestępna - Leap second

Zrzut ekranu z UTC zegar z czasu .gov podczas drugiego skoku na dzień 31 grudnia 2016 roku w Stanach Zjednoczonych, skok drugi odbyła się 18:59:60 czasu lokalnego na Wschodnim Wybrzeżu , w 15:59:60 czasu lokalnego na zachodnim wybrzeżu , ao 13:59:60 czasu lokalnego na Hawajach .

Skok drugi jest jedno drugie regulacji, który jest czasami stosowane do czasem uniwersalnym (UTC), aby dostosować się do różnic pomiędzy dokładnego czasu (mierzone zegarów atomowych ) i nieprecyzyjny obserwowany czas słoneczny (znany jako UT1 i który zmienia się z powodu nieprawidłowości i długotrwałe spowolnienie ruchu obrotowego Ziemi ). Standard czasu UTC, szeroko stosowany w międzynarodowym pomiarze czasu i jako odniesienie dla czasu cywilnego w większości krajów, wykorzystuje dokładny czas atomowyiw konsekwencji będzie działać przed obserwowanym czasem słonecznym, chyba że zostanie zresetowany do UT1 w razie potrzeby. Druga funkcja istnieje, aby zapewnić tę regulację.

Ponieważ prędkość obrotowa Ziemi zmienia się w odpowiedzi na zdarzenia klimatyczne i geologiczne, sekundy przestępne UTC są rozmieszczone nieregularnie i nieprzewidywalne. Wstawienie każdej sekundy przestępnej UTC jest zwykle podejmowane z sześciomiesięcznym wyprzedzeniem przez Międzynarodową Służbę Obrotu Ziemi i Systemów Odniesienia (IERS), aby zapewnić, że różnica między odczytami UTC i UT1 nigdy nie przekroczy 0,9 sekundy.

Praktyka ta okazała się destrukcyjna, szczególnie w XXI wieku, a zwłaszcza w usługach, które opierają się na precyzyjnym znakowaniu czasem lub kontroli procesów, w których czas ma krytyczne znaczenie . Właściwy międzynarodowy organ normalizacyjny debatował nad kontynuacją tej praktyki.

Historia

Wykres przedstawiający różnicę między UT1 i UTC. Segmenty pionowe odpowiadają sekundom przestępnym.

Około 140  CE , Ptolemeusza , aleksandryjskiego astronoma, sexagesimally podzielone zarówno średni słoneczny dzień i prawdziwy słoneczny dzień do co najmniej sześciu miejsc po kropce sześćdziesiątkowy i użył prostych frakcji zarówno równonocnym godzinę i sezonowej godzinę, z których żaden przypominają współczesny drugi. Uczeni muzułmańscy, w tym al-Biruni w 1000 r., podzielili średni dzień słoneczny na 24 godziny równonocy, z których każda została podzielona na sześćdziesiątek, czyli na jednostki minuty, sekundy, trzeciej, czwartej i piątej, tworząc współczesną sekundę jako 160 z 1 / 60 z 1 / 24 = 1 / 86,400 o średniej słonecznego dnia w procesie. Z tą definicją, druga została zaproponowana w 1874 roku jako podstawowa jednostka czasu w systemie jednostek CGS . Wkrótce potem Simon Newcomb i inni odkryli, że okres obrotu Ziemi zmienia się nieregularnie, więc w 1952 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU) określiła drugi jako ułamek roku gwiazdowego . W 1955 roku, biorąc pod uwagę tropikalny roku będzie bardziej fundamentalna niż rok gwiazdowy, IAU nowo drugi jako ułamek 1 / 31,556,925.975 z 1900.0 średniej tropikalnej roku . W 1956 roku, nieco bardziej precyzyjna wartość 1 / 31,556,925.9747 został przyjęty do definicji sekundy przez Międzynarodowy Komitet Miar i Wag , a w 1960 roku przez Generalną Konferencję Miar , stając się częścią Międzynarodowego Układu Jednostek (SI).

Ostatecznie ta definicja również okazała się niewystarczająca do precyzyjnych pomiarów czasu, więc w 1967 r. sekunda SI została ponownie zdefiniowana jako 9 192 631 770 okresów promieniowania emitowanego przez atom cezu -133 w przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami jego stanu podstawowego . Wartość ta zgadzała się na 1 część na 10 10 z astronomiczną (efemerydą) drugą w użyciu. Było też blisko do 1 / 86,400 do średniego dnia słonecznego jako uśrednione w latach 1750 i 1892.

Jednak w ciągu ostatnich kilku stuleci długość średniego dnia słonecznego wzrastała o około 1,4–1,7 ms na stulecie, w zależności od uśrednionego czasu. W 1961 średni dzień słoneczny był już o milisekundy lub dwie dłuższe niż 86 400 SI sekund. Dlatego standardy czasu, które zmieniają datę dokładnie po 86 400 sekundach SI, takie jak Międzynarodowy Czas Atomowy (TAI), będą coraz bardziej wyprzedzać standardy czasu związane ze średnim dniem słonecznym, takie jak Czas Uniwersalny (UT).

Kiedy w 1960 r. ustanowiono uniwersalny czas koordynowany (UTC), oparty na zegarach atomowych, uznano za konieczne utrzymanie porozumienia z UT, który do tego czasu był punktem odniesienia dla usług czasu nadawania. Od 1960 do 1971 tempo zegarów atomowych UTC zostało spowolnione przez BIH, aby pozostać zsynchronizowane z UT2 , co jest praktyką znaną jako „gumowa sekunda”. Tempo UTC było ustalane na początku każdego roku i było wolniejsze niż tempo czasu atomowego o -150 części na 10 10 w latach 1960-1962, o -130 części na 10 10 w latach 1962-63, o -150 części za 10 10 ponownie za 1964-65, a przez -300 części za 10 10 za 1966-1971. Wraz ze zmianą szybkości potrzebny był sporadyczny krok 0,1 s (0,05 s przed 1963). Ta przesunięta w przeważającej mierze częstotliwość czasu UTC była nadawana przez MSF , WWV i CHU, między innymi przez inne stacje czasowe. W 1966 CCIR zatwierdziła „schodkowy czas atomowy” (SAT), który korygował czas atomowy z częstszymi korektami o 0,2 s, aby utrzymać go w granicach 0,1 s od UT2, ponieważ nie miał korekty szybkości. SAT był transmitowany przez WWVB m.in.

W 1972 roku wprowadzono system sekundy przestępnej, dzięki któremu sekundy UTC mogły być ustawione dokładnie tak, jak standardowe sekundy SI, przy jednoczesnym zachowaniu czasu UTC i zmian daty UTC zsynchronizowanych z tymi z UT1. Do tego czasu zegar UTC był już 10 sekund za TAI, który został zsynchronizowany z UT1 w 1958 roku, ale od tego czasu liczył prawdziwe sekundy SI. Po 1972 roku oba zegary tykały w sekundach SI, więc różnica między ich wyświetlaczami w dowolnym momencie wynosi 10 sekund plus całkowita liczba sekund przestępnych, które zostały zastosowane do UTC od tego czasu; od czerwca 2020 r. do UTC zastosowano 27 sekund przestępnych, więc różnica wynosi 10 + 27 = 37 sekund.

Wstawianie sekund przestępnych

Zapowiedziane sekundy przestępne do tej pory
Rok 30 czerwca 31 grudnia
1972 +1 +1
1973 0 +1
1974 0 +1
1975 0 +1
1976 0 +1
1977 0 +1
1978 0 +1
1979 0 +1
1980 0 0
1981 +1 0
1982 +1 0
1983 +1 0
1984 0 0
1985 +1 0
1986 0 0
1987 0 +1
1988 0 0
1989 0 +1
1990 0 +1
1991 0 0
1992 +1 0
1993 +1 0
1994 +1 0
1995 0 +1
1996 0 0
1997 +1 0
1998 0 +1
1999 0 0
2000 0 0
2001 0 0
2002 0 0
2003 0 0
2004 0 0
2005 0 +1
2006 0 0
2007 0 0
2008 0 +1
2009 0 0
2010 0 0
2011 0 0
2012 +1 0
2013 0 0
2014 0 0
2015 +1 0
2016 0 +1
2017 0 0
2018 0 0
2019 0 0
2020 0 0
2021 0 0
Rok 30 czerwca 31 grudnia
Całkowity 11 16
27
Aktualny TAI − UTC
37

Planowanie sekund przestępnych zostało początkowo oddelegowane do Bureau International de l'Heure (BIH), ale przekazane do Międzynarodowej Służby ds. Obrotu Ziemi i Systemów Odniesienia (IERS) 1 stycznia 1988 roku. różnica między UTC i UT1 zbliża się do 0,6 s, aby różnica między UTC i UT1 nie przekraczała 0,9 s.

Standard UTC pozwala na zastosowanie sekund przestępnych na koniec każdego miesiąca UTC, z preferencją do czerwca i grudnia, a drugim do marca i września. Od stycznia 2017 r. wszystkie zostały umieszczone pod koniec 30 czerwca lub 31 grudnia. IERS publikuje w swoim „Biuletynie C” ogłoszenia co sześć miesięcy, niezależnie od tego, czy mają nastąpić sekundy przestępne, czy nie . Takie ogłoszenia są zazwyczaj publikowane z dużym wyprzedzeniem przed każdą możliwą datą przestępną – zwykle na początku stycznia – 30 czerwca i na początku lipca – 31 grudnia. Niektóre transmisje sygnałów czasowych podają głosowe komunikaty o zbliżającej się sekundzie przestępnej.

Między 1972 a 2020 rokiem sekunda przestępna była wstawiana średnio co 21 miesięcy. Jednak odstępy są dość nieregularne i najwyraźniej rosną: w sześcioletnim okresie między 1 stycznia 1999 a 31 grudnia 2004 nie było sekund przestępnych, ale w ciągu ośmiu lat 1972-1979 było dziewięć sekund przestępnych.

W przeciwieństwie do dni przestępnych , które rozpoczynają się po 28 lutego 23:59:59 czasu lokalnego, sekundy przestępne UTC występują jednocześnie na całym świecie; na przykład, sekunda przestępna 31 grudnia 2005 23:59:60 UTC była 31 grudnia 2005 18:59:60 (18:59:60 pm) standardowego czasu wschodniego USA i 1 stycznia 2006 08:59:60 (am) w japońskim czasie standardowym .

Proces

Gdy jest to wymagane, dodatnia sekunda przestępna jest wstawiana między drugą godziną 23:59:59 wybranej daty kalendarzowej UTC a drugą godziną 00:00:00 następnego dnia. Definicja UTC stanowi, że preferowany jest ostatni dzień grudnia i czerwca, ostatni dzień marca lub września jako druga preferencja, a ostatni dzień każdego innego miesiąca jako trzecia preferencja. Wszystkie sekundy przestępne (od 2019 r.) zostały zaplanowane na 30 czerwca lub 31 grudnia. Dodatkowa sekunda jest wyświetlana na zegarach UTC jako 23:59:60. W zegarach wyświetlających czas lokalny związany z UTC sekunda przestępna może zostać wstawiona pod koniec innej godziny (lub pół godziny lub kwadransa), w zależności od lokalnej strefy czasowej. Ujemna sekunda przestępna usunęłaby drugą 23:59:59 ostatniego dnia wybranego miesiąca tak, że po drugiej 23:59:58 tej daty natychmiast następowałaby sekunda 00:00:00 następnego dnia. Od czasu wprowadzenia sekund przestępnych średni dzień słoneczny wyprzedził czas atomowy tylko na bardzo krótkie okresy i nie wywołał ujemnej sekundy przestępnej.

Spowolnienie obrotu Ziemi

Odchylenie długości dnia od dnia opartego na SI z krótszymi dniami wynikającymi z szybszej rotacji planet.

Sekundy przestępne są rozmieszczone nieregularnie, ponieważ prędkość obrotowa Ziemi zmienia się nieregularnie. Rzeczywiście, obrót Ziemi jest dość nieprzewidywalny na dłuższą metę, co wyjaśnia, dlaczego sekundy przestępne ogłaszane są tylko z sześciomiesięcznym wyprzedzeniem.

Model matematyczny z różnic w długości dnia słonecznego został opracowany przez FR Stephenson i LV Morrison, na podstawie zapisów zaćmień na okres 700  pne do 1623  ne , teleskopowych obserwacji zakryć za okres 1623 do 1967 i zegarów atomowych następnie . Model pokazuje stały wzrost średniej doby słonecznej o 1,70 ms (± 0,05 ms) na stulecie, plus okresowe przesunięcie amplitudy o około 4 ms i okres około 1500 lat. W ciągu ostatnich kilku stuleci tempo wydłużania się średniej doby słonecznej wynosiło około 1,4 ms na stulecie, będąc sumą składnika okresowego i tempa ogólnego.

Główną przyczyną spowolnienia ruchu obrotowego Ziemi jest tarcie pływowe , które samo w sobie wydłużyłoby dzień o 2,3 ms/wiek. Inne czynniki przyczyniające się do tego to ruch skorupy ziemskiej względem jądra , zmiany konwekcji płaszcza oraz wszelkie inne zdarzenia lub procesy, które powodują znaczną redystrybucję masy. Procesy te zmieniają moment bezwładności Ziemi , wpływając na szybkość rotacji ze względu na zachowanie momentu pędu . Niektóre z tych redystrybucji zwiększają prędkość obrotową Ziemi, skracają dzień słoneczny i przeciwdziałają tarciu pływowemu. Na przykład odbicie lodowca skraca dzień słoneczny o 0,6 ms na wiek, a uważa się, że trzęsienie ziemi na Oceanie Indyjskim w 2004 r. skróciło go o 2,68 mikrosekundy.

Błędem jest jednak traktowanie sekund przestępnych jako wskaźników spowolnienia rotacji Ziemi; są wskaźnikami skumulowanej różnicy między czasem atomowym a czasem mierzonym przez obrót Ziemi. Wykres na górze tej sekcji pokazuje, że w 1972 roku średnia długość dnia wynosiła około 86400,003 sekundy, a w 2016 roku około 86400,001 sekundy, co wskazuje na ogólny wzrost szybkości obrotu Ziemi w tym okresie. W tym czasie wstawiono dodatnie sekundy przestępne, ponieważ średnia roczna długość dnia pozostała większa niż 86400 SI sekund, a nie z powodu jakiegokolwiek spowolnienia tempa obrotu Ziemi.

W 2021 roku doniesiono, że w 2020 roku Ziemia wirowała szybciej i doświadczyła 28 najkrótszych dni od 1960 roku, z których każdy trwał mniej niż 86399,999 sekund. To spowodowało, że inżynierowie na całym świecie dyskutowali o ujemnej sekundzie przestępnej i innych możliwych pomiarach czasu, z których niektóre mogły wyeliminować sekundy przestępne.

Przyszłość sekund przestępnych

Skale czasowe TAI i UT1 są precyzyjnie określone, pierwsza przez zegary atomowe (a więc niezależne od obrotu Ziemi), a druga przez obserwacje astronomiczne (które mierzą rzeczywisty obrót planet, a tym samym czas słoneczny na południku Greenwich). UTC (na którym zwykle opiera się czas cywilny ) jest kompromisem, krok po kroku z atomowymi sekundami, ale okresowo resetowany o sekundę przestępną, aby dopasować UT1.

Nieregularność i nieprzewidywalność sekund przestępnych UTC jest problematyczna w kilku obszarach, zwłaszcza w informatyce (patrz poniżej ). Wraz z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi dokładności w systemach automatyzacji i szybkim handlu, rodzi to szereg problemów, ponieważ sekunda przestępna oznacza skok nawet milion razy większy niż dokładność wymagana dla zegarów przemysłowych. W związku z tym wieloletnia praktyka wstawiania sekund przestępnych jest poddawana przeglądowi przez odpowiedni międzynarodowy organ normalizacyjny.

Międzynarodowe propozycje eliminacji sekund przestępnych

W dniu 5 lipca 2005 r. Kierownik Centrum Orientacji Ziemi IERS wysłał zawiadomienie do subskrybentów biuletynów IERS C i D, prosząc o komentarze dotyczące propozycji USA przed WP7-A ITU-R Study Group 7, aby wyeliminować sekundy przestępne z Standard nadawania UTC przed 2008 r. ( za definicję UTC odpowiada ITU-R ). Spodziewano się, że zostanie rozpatrzona w listopadzie 2005 r., ale dyskusja została odroczona. Zgodnie z propozycją sekundy przestępne zostałyby technicznie zastąpione godzinami przestępnymi jako próba spełnienia wymogów prawnych kilku krajów członkowskich ITU-R dotyczących astronomicznego powiązania czasu cywilnego ze Słońcem.

Podniesiono szereg zastrzeżeń do wniosku. P. Kenneth Seidelmann, redaktor Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, napisał list, ubolewając nad brakiem spójnej informacji publicznej o propozycji i odpowiedniego uzasadnienia. Steve Allen z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz przytoczył w artykule Science News to, co, jak twierdzi, miało ogromny wpływ na astronomów . Ma obszerną stronę internetową poświęconą zagadnieniom i historii sekund przestępnych, w tym zbiór odniesień do propozycji i argumentów przeciwko niej.

Na Zgromadzeniu Ogólnym Międzynarodowej Unii Naukowców Radia (URSI) w 2014 r. Demetrios Matsakis, główny naukowiec ds. usług czasowych w Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych , przedstawił argumentację na rzecz przedefiniowania i obalił argumenty przeciwko niemu. Podkreślił praktyczną niezdolność programistów do uwzględnienia faktu, że sekundy przestępne sprawiają, że czas wydaje się cofać, zwłaszcza gdy większość z nich nawet nie wie, że sekundy przestępne istnieją. Przedstawiono możliwość, że sekundy przestępne mogą stanowić zagrożenie dla nawigacji, a także zaobserwowano wpływ na handel.

Stany Zjednoczone sformułowały swoje stanowisko w tej sprawie w oparciu o radę Krajowej Administracji Telekomunikacji i Informacji oraz Federalnej Komisji Łączności (FCC), które poprosiły o komentarze opinii publicznej. Stanowisko to sprzyja redefinicji.

W 2011 r. Chunhao Han z Pekińskiego Globalnego Centrum Informacyjnego ds. Zastosowań i Eksploracji powiedział, że Chiny nie zdecydowały, jaki będzie głos w styczniu 2012 r., ale niektórzy chińscy uczeni uważają, że ważne jest utrzymanie związku między czasem cywilnym a astronomicznym ze względu na chińską tradycję. Głosowanie w 2012 roku zostało ostatecznie odroczone. Podczas warsztatów sponsorowanych przez ITU/BIPM na temat sekundy przestępnej Han wyraził swój osobisty pogląd na rzecz zniesienia sekundy przestępnej, a podobne poparcie dla redefinicji ponownie wyraził Han, wraz z innymi chińskimi naukowcami zajmującymi się pomiarem czasu, na Zgromadzeniu Ogólnym URSI w 2014.

Na specjalnej sesji Spotkania Telespołeczności Azji i Pacyfiku w dniu 10 lutego 2015 r. Chunhao Han wskazał, że Chiny wspierają teraz eliminację przyszłych sekund przestępnych, podobnie jak wszyscy inni prezentujący przedstawiciele krajowi (z Australii, Japonii i Republiki Korei ). Na tym spotkaniu Bruce Warrington (NMI, Australia) i Tsukasa Iwama (NICT, Japonia) wykazali szczególne zaniepokojenie rynkami finansowymi ze względu na drugi przestępny, który miał miejsce w środku dnia pracy w ich części świata. Po spotkaniu CPM15-2 w marcu/kwietniu 2015 r. projekt podaje cztery metody, które WRC-15 może wykorzystać w celu spełnienia postanowień Rezolucji 653 z WRC-12.

Argumenty przeciwko propozycji obejmują nieznany koszt tak dużej zmiany oraz fakt, że czas uniwersalny nie będzie już odpowiadał średniemu czasowi słonecznemu. Odpowiada się również, że dostępne są już dwie skale czasowe, które nie podążają za sekundami przestępnymi, międzynarodowy czas atomowy ( TAI ) i czas globalnego systemu pozycjonowania (GPS). Na przykład komputery mogą z nich korzystać i przeliczać je na czas UTC lub lokalny czas cywilny, jeśli jest to konieczne do uzyskania danych wyjściowych. Niedrogie odbiorniki pomiaru czasu GPS są łatwo dostępne, a transmisje satelitarne zawierają informacje niezbędne do konwersji czasu GPS na UTC. Łatwo jest również przekonwertować czas GPS na TAI, ponieważ TAI jest zawsze dokładnie 19 sekund przed czasem GPS. Przykłady systemów opartych na czasie GPS obejmują cyfrowe systemy komórkowe CDMA IS-95 i CDMA2000 . Ogólnie rzecz biorąc, systemy komputerowe używają UTC i synchronizują swoje zegary za pomocą protokołu NTP ( Network Time Protocol ). Systemy, które nie tolerują zakłóceń spowodowanych przez sekundy przestępne, mogą opierać swój czas na TAI i korzystać z protokołu Precision Time Protocol . Jednak BIPM zwróciło uwagę, że to rozmnożenie skal czasowych prowadzi do zamieszania.

Na spotkaniu 47. z Positioning System Obsługi Komitetu Globalnego interfejsu w Fort Worth , w Teksasie we wrześniu 2007 roku ogłoszono, że wysłany głos pójdzie na zatrzymanie przestępnych sekund. Plan głosowania był następujący:

  • Kwiecień 2008: ITU Working Group 7A przedstawi ITU Study Group 7 zalecenia projektowe dotyczące zatrzymania sekund przestępnych
  • W 2008 roku Study Group 7 przeprowadzi głosowanie drogą pocztową wśród państw członkowskich
  • Październik 2011: ITU-R opublikowała swój dokument statusowy, badanie Status of Coordinated Universal Time (UTC) w ITU-R , w ramach przygotowań do spotkania w styczniu 2012 r. w Genewie; w gazecie podano, że do tej pory, w odpowiedzi na ankiety internetowe agencji ONZ w 2010 i 2011 r., w których proszono o wkład w ten temat, otrzymała 16 odpowiedzi ze 192 państw członkowskich, z których „13 jest za zmianą, a 3 przeciwne”.
  • Styczeń 2012: ITU podejmuje decyzję.

W styczniu 2012 roku, zamiast decydować tak lub nie zgodnie z tym planem, ITU zdecydowało odłożyć decyzję w sprawie sekund przestępnych na Światową Konferencję Radiokomunikacyjną w listopadzie 2015 roku. i rozważania na następnej konferencji w 2023 roku.

W październiku 2014 r. Włodzimierz Lewandowski, przewodniczący podkomisji czasowej Komitetu ds. Cywilnego Interfejsu GPS i członek Rady Programowej ESA Navigation, przedstawił ITU zatwierdzoną przez CGSIC rezolucję, która poparła redefinicję i określiła sekundy przestępne jako „zagrożenie”. do nawigacji".

Na część zarzutów wobec proponowanej zmiany odpowiedzieli jej przeciwnicy. Na przykład Felicitas Arias, która jako dyrektor Departamentu Czasu, Częstotliwości i Grawimetrii Międzynarodowego Biura Miar (BIPM) była odpowiedzialna za generowanie czasu UTC, zauważyła w komunikacie prasowym, że dryf wynosi około jednej minuty co 60-90 lat można porównać do 16-minutowej rocznej zmienności między rzeczywistym czasem słonecznym a średnim czasem słonecznym, jednogodzinnym przesunięciem przez wykorzystanie czasu dziennego i kilkugodzinnym przesunięciem w niektórych geograficznie bardzo dużych strefach czasowych.

Problemy powstałe przez wstawienie (lub usunięcie) sekund przestępnych

Obliczanie różnic czasowych i sekwencji zdarzeń

Aby obliczyć w sekundach czas, jaki upłynął między dwiema podanymi datami UTC, należy zapoznać się z tabelą sekund przestępnych, która musi być aktualizowana za każdym razem, gdy zostanie ogłoszona nowa sekunda przestępna. Ponieważ sekundy przestępne są znane tylko z 6-miesięcznym wyprzedzeniem, odstępy czasu dla dat UTC w dalszej przyszłości nie mogą być obliczone.

Brak ogłoszenia o sekundach przestępnych

Chociaż BIPM ogłasza sekundę przestępną z 6 miesięcznym wyprzedzeniem, większość systemów dystrybucji czasu ( SNTP , IRIG-B , PTP ) ogłasza sekundy przestępne z maksymalnie 12-godzinnym wyprzedzeniem, czasami tylko w ostatniej minucie, a niektóre nawet wcale (DNP 03) . Zegary, które nie są regularnie synchronizowane, mogą stracić sekundę przestępną, ale nadal mogą twierdzić, że są idealnie zsynchronizowane.

Różnice wdrożeniowe

Nie wszystkie zegary realizują sekundy przestępne w ten sam sposób. Sekundy przestępne w czasie uniksowym są zwykle implementowane przez powtórzenie 23:59:59 lub dodanie 23:59:60. Network Time Protocol (SNTP) zamraża czas w ciągu sekundy przestępnej, niektóre serwery czasu deklarują „stan alarmowy”. Inne schematy rozmazują czas w okolicach sekundy przestępnej.

Tekstowa reprezentacja sekundy przestępnej

Tekstowa reprezentacja sekund przestępnych jest definiowana przez BIPM jako „23:59:60”. Istnieją programy, które nie znają tego formatu i mogą zgłaszać błąd podczas obsługi takich danych wejściowych.

Binarna reprezentacja sekundy przestępnej

Większość komputerowych systemów operacyjnych i większość systemów dystrybucji czasu przedstawia czas za pomocą licznika binarnego wskazującego liczbę sekund, które upłynęły od dowolnej epoki ; na przykład od 1970-01-01 00:00:00 w maszynach POSIX lub od 1900-01-01 00:00:00 w NTP. Ten licznik nie zlicza dodatnich sekund przestępnych i nie ma wskaźnika, że ​​wstawiono sekundę przestępną, dlatego dwie sekundy z rzędu będą miały taką samą wartość licznika. Niektóre komputerowe systemy operacyjne, w szczególności Linux, przypisują sekundzie przestępnej wartość licznika poprzedniej, 23:59:59 sekundy ( sekwencja 59-59-0 ), podczas gdy inne komputery (i rozkład czasu IRIG-B) przypisują do sekunda przestępna wartość licznika następnej, 00:00:00 sekundy ( sekwencja 59-0-0 ). Ponieważ nie ma standardu regulującego tę sekwencję, sygnatura czasowa wartości próbkowanych dokładnie w tym samym czasie może różnić się o jedną sekundę. Może to wyjaśniać wady systemów krytycznych czasowo, które opierają się na wartościach oznaczonych znacznikiem czasu.

Inne zgłoszone problemy z oprogramowaniem związane z sekundą przestępną

Kilka organizacji zgłosiło problemy spowodowane przez wadliwe oprogramowanie po 30 czerwca 2012 r., czyli na drugim miejscu. Wśród stron, które zgłosiły problemy, znalazły się Reddit ( Apache Cassandra ), Mozilla ( Hadoop ), Qantas i różne strony z systemem Linux.

Starsze wersje odbiorników GPS Motorola Oncore VP, UT, GT i M12 zawierały błąd oprogramowania, który powodował, że pojedynczy znacznik czasu był pomijany o jeden dzień, jeśli nie zaplanowano sekundy przestępnej przez 256 tygodni. Stało się to 28 listopada 2003 roku. O północy odbiorniki z tym oprogramowaniem zgłosiły 29 listopada 2003 przez jedną sekundę, a następnie powróciły do ​​28 listopada 2003.

Starsze odbiorniki Trimble GPS miały wadę oprogramowania, która wstawiała sekundę przestępną natychmiast po tym, jak konstelacja GPS zaczęła nadawać następną sekundę przestępną (kilka miesięcy przed rzeczywistą sekundą przestępną), zamiast czekać na następną sekundę przestępną. W międzyczasie czas odbiornika był wolny o sekundę.

Starsze odbiorniki GPS Datum Tymeserve 2100 i Symmetricom Tymeserve 2100 również mają podobną wadę jak starsze odbiorniki Trimble GPS, z czasem przesuniętym o jedną sekundę. Wcześniejsze ogłoszenie sekundy przestępnej jest stosowane natychmiast po otrzymaniu wiadomości, zamiast czekać na poprawną datę. Obejście zostało opisane i przetestowane, ale jeśli system GPS ponownie nada komunikat lub urządzenie zostanie wyłączone, problem wystąpi ponownie.

W dniu 21 stycznia 2015 r. kilka modeli odbiorników GPS wdrożyło sekundę przestępną, gdy tylko ogłoszenie zostało wyemitowane przez GPS, zamiast czekać do terminu wdrożenia 30 czerwca.

Protokół NTP określa flagę informującą odbiorcę, że zbliża się sekunda przestępna. Jednak niektórym serwerom NTP nie udało się poprawnie ustawić flagi sekundy przestępnej. Niektóre serwery NTP odpowiedziały z niewłaściwym czasem nawet do jednego dnia po wstawieniu w sekundzie przestępnej.

Stwierdzono , że cztery różne marki sprzedawanych na rynku odbiorników nawigacyjnych, które wykorzystują dane z GPS lub Galileo wraz z chińskimi satelitami BeiDou , a nawet niektóre odbiorniki, które używają samych satelitów BeiDou, wdrażają sekundy przestępne dzień wcześniej. Wynikało to z faktu, że BeiDou numeruje dni tygodnia od 0 do 6, podczas gdy GPS i Galileo numerują je od 1 do 7.

Wpływ sekund przestępnych na sektor komercyjny został opisany jako „koszmar”. Ponieważ rynki finansowe są podatne zarówno na problemy techniczne, jak i prawne, Intercontinental Exchange , organ macierzysty 7 izb rozliczeniowych i 11 giełd, w tym giełda nowojorska , wstrzymała działalność na 61 minut w momencie skoku 30 czerwca 2015 r. druga.

Pomimo rozgłosu nadanego sekundzie przestępnej 2015, niewielka liczba awarii sieci wystąpiła z powodu błędów oprogramowania związanych z sekundą przestępną niektórych routerów. Przerwy trwające około 40 minut wystąpiły również w serwisach Twitter , Instagram , Pinterest , Netflix , Amazon i serii strumieniowego przesyłania muzyki firmy Apple Beats 1 .

Kilka starszych wersji systemu operacyjnego Cisco Systems NEXUS 5000 Series NX-OS (wersje 5.0, 5.1, 5.2) jest dotkniętych błędami sekundy przestępnej.

Błędy w oprogramowaniu znalazły się w systemie rezerwacji linii lotniczych Altea używanym przez Qantas i Virgin Australia .

Cloudflare został dotknięty błędem oprogramowania. Jego DNS realizacja rezolwer nieprawidłowo obliczono liczbę ujemną, gdy odjęcie dwóch znaczników czasowych uzyskanych od języka programowania Go „s time.Now()funkcji, które następnie wykorzystywane wyłącznie do zegara czasu rzeczywistego źródła. Można było tego uniknąć, używając monotonicznego źródła zegara, które zostało dodane do Go 1.9.

Pojawiły się nieprawdziwe obawy, że sprzęt rolniczy korzystający z GPS podczas zbiorów 31 grudnia 2016 r. będzie dotknięty sekundą przestępną 2016 r. Nawigacja GPS wykorzystuje czas GPS , na który nie ma wpływu sekunda przestępna.

Obejścia problemów z sekundą przestępną

Najbardziej oczywistym obejściem jest użycie skali TAI do wszystkich celów operacyjnych i przekonwertowanie na UTC dla tekstu czytelnego dla człowieka. UTC zawsze można wyprowadzić z TAI z odpowiednią tabelą sekund przestępnych. Organizacja zajmująca się standardami przemysłu wideo/audio Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) wybrała TAI do pozyskiwania znaczników czasu mediów. IEC/IEEE 60802 (sieci wrażliwe na czas) określa TAI dla wszystkich operacji. Automatyka sieci planuje przejście na TAI w celu globalnej dystrybucji zdarzeń w sieciach elektrycznych. Sieć mesh Bluetooth również wykorzystuje TAI.

Zamiast wstawiać sekundę przestępną na koniec dnia, serwery Google implementują „smugę przestępną”, wydłużając sekundy nieco ponad 24-godzinny okres wyśrodkowany na sekundzie przestępnej. Amazon podążył podobnym, ale nieco innym wzorcem, wprowadzając sekundę przestępną 30 czerwca 2015 r., co doprowadziło do kolejnego przypadku proliferacji skal czasowych. Później wydali usługę NTP dla instancji EC2, która wykonuje rozmazywanie przeskokowe. UTC-SLS został zaproponowany jako wersja UTC z liniowym rozmazywaniem skokowym, ale nigdy nie stał się standardem.

Zaproponowano, aby klienci mediów korzystający z protokołu transportu w czasie rzeczywistym wstrzymywali generowanie lub używanie znaczników czasu NTP podczas sekundy przestępnej i sekundy poprzedzającej ją.

NIST ustanowił specjalny serwer czasu NTP, aby dostarczać UT1 zamiast UTC. Taki serwer byłby szczególnie przydatny w przypadku, gdy rozdzielczość ITU mija, a sekundy przestępne nie są już wstawiane. Te obserwatoria astronomiczne i inni użytkownicy, którzy wymagają UT1, mogą uruchomić UT1 – chociaż w wielu przypadkach użytkownicy ci już pobierają UT1-UTC z IERS i wprowadzają poprawki w oprogramowaniu.

Zobacz też

  • Dryf zegara , zjawisko, w którym zegar zyskuje lub traci czas w porównaniu z innym zegarem
  • DUT1 , który opisuje różnicę między uniwersalnym czasem koordynowanym (UTC) a czasem uniwersalnym (UT1)
  • Dynamiczna skala czasu
  • Rok przestępny , rok zawierający jeden dodatkowy dzień lub miesiąc

Uwagi

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki