karkaussekunti

Tämäkin vielä: kurja vuosi 2016 tulee olemaan tavallista pitempi

Ma, 12/26/2016 - 10:29 By Jari Mäkinen

Vaikka vuosi 2016 on ollut monessa mielessä varsin hyväkin, ovat  kovin monet pitäneet sitä kurjimpana vuotena pitkiin aikoihin. Ja tätä kurjuutta jatkuu vielä tavanomaista pitempään, sillä vuosi kestää sekunnin tavallista kauemmin. Kenties viimeistä kertaa aikaan lisätään karkaussekunti.

Vuoteen 2016 lisätään yksi sekunti uudenvuodenyönä, eli kun vuoden vaihtumista lasketaan puoleltaöin, tulee tällä kerralla nolla sanoa kaksi kertaa. 

Tarkalleen ottaen sekunti lisätään 31. joulukuuta 2016 klo 23.59.60 UTC.

Tämä sekunnin lisääminen, eli karkaussekunnin ymppääminen koordinoituun yleisaikaan (UTC), johtuu yksinkertaisesti siitä, että näin maapallon pyörimisestä mitattu aika ja atomikelloilla mitattava aika laitetaan samaan tahtiin.

Ongelmana ajanlaskun suhteen on se, että maapallon pyörimisliike hidastuu. Päivä tulee siis vähä vähältä pitemmäksi, ja ellei atomikelloilla mitattavaa aikaa muutettaisi toisinaan vastaamaan maapallon pyörimistä, johtaisi tämä lopulta tilanteeseen, missä kellonaika ja vuorokauden aika olisivat ristiriidassa keskenään.

Sekunnin alkuperäinen määritelmä olikin kytketty suoraan vuorokauden pituuteen: Auringon mukaan lasketun vuorokauden pituus oli 86400 sekuntia. 

Koska tässä on kuitenkin noin 52 sekunnin heittoja, määriteltiin myöhemmin sekunti ensin keskiaurinkovuorokauden mukaan, ja sitten siten, että sekunti on “31 566 925,9747:s osa trooppisesta vuodesta sellaisena kuin se laskennallisesti oli vuonna 1900, tammikuun 0. päivänä kello 12”.

Pienten heittojen lisäksi pyörimisessä on myös koko ajan jatkuva selvä muutos, sillä Maapallon pyöriminen hidastuu. Paitsi että Auringon ja Kuun aiheuttama vuorovesi-ilmiö hidastaa maapallon pyörimistä noin 1,6 millisekuntia sadassa vuodessa, myös Maan ytimessä tapahtuvat muutokset ja ilmamassojen liikkuminen vaikuttavat pyörimiseen.

Koordinoituun yleisajan (UTC) ero maapallon pyörimisestä mitatusta UT1-ajasta vuodesta 1985 lähtien. Pystysuorat viivat ovat karkaussekuntien aiheuttamia.

Niinpä tähtitieteijiöiden täytyy mitata oikeasti mahdollisimman tarkasti maapallon pyörimistä, ja tämän perusteella maailman kellonajoista kansainvälisesti määräävä organisaatio IERS, eli International Earth Rotation and Reference Systems Service, päättää aina silloin tällöin lisätä aikaan yhden sekunnin.

Sekunnin lisäämisestä ilmoitetaan hyvissä ajoin, jotta asiaan voidaan varautua; aikaa käytetään kaikkialla yhteiskunnassa ja sekunninkin sekaannuksella saattaisi olla suuria vaikutuksia. 

Ilmoitus tästä sekunnin lisäämisestä tehtiin puoli vuotta sitten. Edellisen kerran karkaussekunti lisättiin kesäkuun 30. päivän loppuun vuonna 2015, ja sitä ennen vuonna 2012. 

Ensimmäisen kerran karkaussekuntia käytettiin vuonna 1972, ja voi olla, että tämänkertainen jää viimeiseksi, koska karkaussekunnista päätettiin siirtyä karkausminuuttiin vuonna 2012 pidetyssä kokouksessa. Tuolloin viimeiseksi sekuntimuutosvuodeksi kaavailtiin vuonna 2013, mutta uuteen käytäntöön siirtymistä on lykätty.

Suhteellisen usein toistuvat sekunnin muutokset ovat nimittäin hankalia. Tavallisen arkielämän kannalta minuutin tai sekunnin muutokset kellonajassa eivät ole suuria, mutta ajanmittaajien kannalta kummatkin ovat olennaisia – kellojen säätäminen vain olisi helpompaa, jos muutoksia tehtäisiin harvemmin. Aikomuksena onkin nyt ottaa käyttöön 400 vuoden tehtävä suurempi muutos. Näin muutos olisi tiedossa hyvin ennakkoon, ja silloin sitten aikaa säädettäisiin kerralla enemmän: noin minuutin verran.

Totuus karkaussekunnista: onko tämä viimeinen kerta ikinä?

Ti, 06/30/2015 - 15:09 By Jari Mäkinen

Tämä 30. kesäkuuta on sekunnin pitempi kuin päivät yleensä, sillä tänään kelloihin lisätään karkaussekunti.

On mahdollista, että tästä tulee viimeinen karkaussekunti, sillä niistä päätettiin luopua jo vuonna 2013, mutta lopullisen päätöksen tekee tämän vuoden marraskuussa oleva kansainvälinen konferenssi. Ongelmana karkaussekunneissa on se, että ne haittaavat tarkkojen aikalaskelmien tekemistä; olisi parempi käyttää harvemmin toistuvia karkausminuutteja tai jopa karkaustunteja. Jo minuutin muutos kerralla tekisi tällaisen säätämisen tarpeelliseksi seuraavan kerran vasta vuonna 2399.

Ajan säätäminen silloin tällöin on joka tapauksessa tärkeää, koska maapallon pyörimisliike hidastuu koko ajan. Jotta vuorokauden pituus pysyisi oikeasti vuorokauden mittaisena, pitää kelloja siirtää aina silloin tällöin.

Tarkalleen ottaen pyöriminen hidastuu joka päivä noin kaksi tuhannesosasekuntia ja siksi tähän saakka apuun on otettu karkaussekunti parin vuoden välein.

Tarkalleen ottaen kyse on siitä, että maapallon pyörimisestä mitataan niin sanottu UT1 -aika, kun taas normaalikäytössä meillä on ns. koordinoitu yleisaika UTC, jota pidetään yllä supertarkoilla atomikelloilla.

Näiden kahden kellon laittamisesta samaan aikaan päättää erikseen Ranskassa oleva IERS-organisaatio, eli International Earth Rotation and Reference Systems Service. Se ilmoittaa karkaussekunnin lisäämisestä kuusi kuukautta etukäteen. 

Suomesta UTC-ajan ylläpitoon osallistuu Otaniemessä toimivan Mittatekniikan keskuksen (MIKES) aika- ja taajuussuureiden kansallinen mittanormaalilaboratorio.

Päivän pituus vaihtelee jatkuvasti

UT1-aikaa pidetään yllä nykyisin radioteleskooppien ja kaukana tähtitaivaalla olevien kvasaarien avulla. Tätä ajanmääritystä tehdään mm. Metsähovin radiotutkimusasemalla, missä asiaa tutkii Minttu Uunila.

Hän on kohonnut erääksi alan guruksi maailmalla ja Tiedetuubi tapasi hänet viime syksynä Yhdysvalloissa Goddardin avaruustutkimuskeskuksessa. Nyt Minttu on jälleen Suomessa ja on mm. eräs mainion Kuulumisia kuvun alta -blogin pitäjistä.

Alla olevalla videolla Minttu kertoo maapallon pyörimisajan mittaamisesta sekä siitä, että itse asiassa pyöriminen ei ole tasaista. Siinä on pientä vaihtelua koko ajan, riippuen mm. maapallon tuulista ja vuoksi-ilmiöstä. 

Ja koska ajanmääritys tähtitieteellisesti on tärkeää mm. satelliittien ratojen määrittämiseen tarkasti, ei satelliittinavigointi toimisi ilman Mintun ja hänen kollegoidensa tekemää työtä.