Schaltsekunde
Das Neujahr dauert eine Sekunde länger
Alle vier Jahre wird unser Kalender um einen Tag erweitert:
den 29. Februar. Neben diesem regelmässig eingeschobenen Tag werden hin und
wieder einzelne Tage um eine Sekunde verlängert. Das wird am 1. Januar 2009 um
00:59:59 Uhr der Fall sein.
Schaltjahre mussten
eingeführt werden, weil die Erde für einen kompletten Umlauf um die Sonne etwas
mehr als 365 Drehungen um die eigene Achse benötigt. Ein normales Kalenderjahr
umfasst jedoch 365 Tage. Somit ist die Erde nach einem Jahr auf ihrer Umlaufbahn
um die Sonne etwas im Rückstand gegenüber dem Vorjahr. In vier Jahren beträgt
der Rückstand ungefähr einen Tag und wird mit einem Schalttag
ausgeglichen.
Ganz anderen
Ursprungs sind die Schaltsekunden. Bis 1960 war die Masseinheit der Zeit, die
Sekunde, an die Rotation der Erde um ihre eigene Achse gebunden: Das hatte den
Vorteil, dass die darauf basierende Zeitskala immer im Einklang mit der
astronomischen Zeit stand. Weil jedoch die Rotationsgeschwindigkeit der Erde
Schwankungen unterliegt, waren die Sekunden nicht jeden Tag gleich
lang.
Die 13.
Generalkonferenz für Mass und Gewicht definierte deshalb 1967 die Sekunde neu
mittels einer Schwingung des Cäsiumatoms. Diese heute noch gültige Definition
hat den Vorteil, dass die Sekunde nicht mehr den Schwankungen der Erdrotation
ausgesetzt ist.
Astronomische Zeit und
koordinierte Weltzeit in Einklang bringen
Bei einer Zeitskala, die
auf der atomaren Sekunde basiert, ist die Stellung der Erde gegenüber der Sonne
nach 86 400 Sekunden (einem Tag) nicht immer identisch.
Der Grund dafür liegt darin, dass sich die Wassermassen der Meere durch Ebbe und
Flut auf der Erdoberfläche reiben. Seit Jahrtausenden verlangsamt sich dadurch
die Rotation der Erde.
Die kurzfristigen Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde können dank der Atomzeitskala sehr genau beobachtet, jedoch nicht zum Voraus bestimmt werden. So sind die astronomischen Tage heutzutage um durchschnittlich zwei Millisekunden länger als 86 400 atomare Sekunden.
Auf die Dauer häufen
sich diese Unterschiede an. Das hat zur Folge, dass sich die Atomzeitskala
(Temps Atomique International, TAI) immer weiter von der astronomischen Zeit
wegbewegt, und ist der Grund dafür, dass eine zweite atomare Zeitskala
eingeführt werden musste: Die koordinierte Weltzeit (Temps universel coordonné,
UTC). UTC hat das gleiche Skalenmass wie TAI, ist aber nie mehr als 0.9 Sekunden
von der astronomischen Zeit entfernt. Häuft sich die Differenz zwischen UTC und
der astronomischen Zeit auf 0.9 Sekunden an, wird das mit einer Schaltsekunde
korrigiert.
Die 34. Schaltsekunde
Schaltsekunden werden Ende Juni
oder Ende Dezember eingeschoben. Die Schaltsekunde wird dann wie folgt
eingefügt: 23:59:59, 23:59:60, 00:00:00, 00:00:01. Bei diesen Zeitmarken
handelt es sich um die koordinierte Weltzeit (UTC). In der Schweiz geschieht
dies um 00:59:59 Uhr mitteleuropäischer Zeit
(MEZ).
Die heute gültigen
Regeln für die koordinierte Weltzeit wurden 1972 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt
mussten gleich zehn Schaltsekunden eingefügt werden, um die koordinierte
Weltzeit mit der astronomischen Zeit in Gleichklang zu bringen. Seither wurden
weitere 23 Sekunden eingefügt, die letzten am 30 Juni 1997, am 31. Dezember 1998
und am 31. Dezember 2005. Am 31. Dezember 2008 kommt die 34. Schaltsekunde
hinzu.
Wann es wiederum
nötig sein wird, eine Schaltsekunde einzufügen, bestimmt der International Earth
Rotation and Reference Systems Service (IERS, www.iers.org), dessen Zentralbüro
sich in Frankfurt am Main befindet.
Zeitsynchronisation über Internet
Das Bundesamt für Metrologie
(METAS) in Bern-Wabern ist in der Schweiz für die Realisierung und Verbreitung
der offiziellen Schweizer Zeit verantwortlich. Mit dem Network-Time-Protocol
(NTP) können Computeruhren über Internet mit dem Zeitserver ntp.metas.ch
synchronisiert werden. Eine der hoch genauen Atomuhren des METAS liefert den
Zeitimpuls für NTP.
Ein erster Server
kann kostenlos genutzt werden, weitere Server stehen für Kunden mit speziellen
Anforderungen zur Verfügung. Über ntp.metas.ch können Computer- und
Telecomsysteme, Prozesssteuerungen von Produktionsanlagen und weitere technische
Einrichtungen auf wenige Millisekunden genau mit der offiziellen Schweizer Zeit
synchronisiert werden.
Kontakt
André
Stefanov, Leiter des Labors Zeit und Frequenz, Bundesamt für Metrologie METAS,
Lindenweg 50, 3003 Bern-Wabern, Tel. +41 31 32 33 298, N +41 76 232 22 90, andre.stefanov@metas.ch
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