Niezależny serwis edukacyjny · niezwiązany z BIPM Część Platformy TheScience.fm
Sevres.science

Sevres.science / Artykuły

Czym jest UTC? Jak powstaje czas światowy

Opublikowano

W skrócie

Uniwersalny czas koordynowany, UTC, to światowa skala odniesienia czasu i podstawa czasu urzędowego w większości krajów. Oblicza go Międzynarodowe Biuro Miar w Sèvres ze wskazań zegarów atomowych z całego świata.

UTC odmierza sekundy SI, zdefiniowane przez atom cezu. Dotąd od czasu do czasu dodawano do niego sekundę przestępną, by nie oddalał się od obrotu Ziemi; od 20 maja 2027 roku UTC obywa się bez nich.

Setki zegarów, jedna skala czasu

Czasu światowego nie wyznacza jeden zegar. Około 80 laboratoriów czasu przesyła do BIPM dane z około 450 zegarów atomowych. Biuro łączy je w jedną stabilną skalę i co miesiąc publikuje wyniki w biuletynie Circular T.

Każde krajowe laboratorium prowadzi własną wersję UTC w czasie rzeczywistym, oznaczaną UTC(k), gdzie k to symbol laboratorium. Circular T podaje każdemu z nich, o ile jego wersja odbiegała od UTC, żeby mogło korygować swoje zegary. Czas w danym kraju jest więc powiązany z obliczeniami wykonywanymi w Sèvres.

UTC i TAI

Za UTC stoi międzynarodowy czas atomowy, TAI. Obie skale biegną dokładnie w tym samym tempie i różnią się tylko całkowitą liczbą sekund. Ta różnica pochodzi z sekund przestępnych.

Po co sekundy przestępne

Zegary atomowe są stabilniejsze od Ziemi. Jej obrót, na którym opiera się starsza skala czasu UT1, lekko się zmienia. Żeby UTC nie odbiegał od UT1 o więcej niż 0,9 s, w razie potrzeby wstawiano sekundę przestępną, według zasad Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego.

Sekundy przestępne stały się kłopotem. Nagła dodatkowa sekunda może powodować poważne awarie w nawigacji satelitarnej, telekomunikacji i sieciach energetycznych, a operatorzy obsługują ją na różne, nieuzgodnione sposoby. Najnowsze dane o obrocie Ziemi sugerują też, że może być potrzebna pierwsza w historii ujemna sekunda przestępna, której nigdy nie sprawdzono w praktyce.

Koniec sekund przestępnych

W 2022 roku Generalna Konferencja Miar zdecydowała, że dopuszczalna różnica między UT1 a UTC zostanie zwiększona. Na kolejnym posiedzeniu, w październiku 2026 roku, ustaliła szczegóły: od 20 maja 2027 roku UTC staje się ciągły, a różnica między UT1 a UTC może urosnąć nawet do 3600 sekund, czyli godziny. Ten zapas ma uchronić UTC przed skokami przez kilka stuleci.

BIPM nadal śledzi, jak bardzo UT1 i UTC się rozchodzą, i współpracuje z Międzynarodowym Związkiem Telekomunikacyjnym, Międzynarodową Służbą Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia oraz innymi instytucjami, żeby pomóc użytkownikom przejść przez tę zmianę.

Sama sekunda jeszcze się nie zmieniła. Zegary optyczne są dziś znacznie lepsze od zegarów cezowych, które ją definiują, a w 2026 roku Generalna Konferencja poprosiła o przygotowanie propozycji nowej definicji na swoje następne posiedzenie, w 2030 roku; zob. stronę Jednostki podstawowe.

Podcast TheScience.fm

Mikronauka

Nasz podcast o tym, jak mierzy się i uprawia naukę.

mikronauka.com