Eine Extra-Sekunde für 2017

  • 30. December 2016

PTB fügt in der Neujahrsnacht eine Schaltsekunde in DCF77-Zeitaussendung ein.

Nur eineinhalb Jahre nach der letzten Schaltsekunde ist es wieder soweit: In der Nacht zum 1. Januar 2017 wird es eine Extra-Sekunde geben. Diese wird in die koordinierte Weltzeit UTC und unsere gesetzliche Zeit eingefügt. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB folgt der Vorgabe des Internationalen Erd-Rotations-Service IERS in Paris und fügt die Schaltsekunde in die Signale ihrer Zeitdienste ein: in die DCF77-Zeitaussendung für Funkuhren, den Telefonzeitdienst und den Internetzeitdienst über NTP. Nötig ist diese Maßnahme, weil die Atomuhren gleichmäßiger „ticken“, als sich die Erde dreht.

Hier sieht man, wie viele Schaltsekunden inzwischen eingefügt wurden: Auf der Uhr mit der Bezeichnung TAI – Temps Atomique International – ist die Zeit ohne die Schaltsekunden weitergelaufen; sie geht gegenüber der UTC bzw. der MEZ gegenwärtig um 36 Sekunden vor, ab dem 1. Januar 2017 dann um 37 Sekunden. (Foto: PTB)

Abb.: Der Uhrenvergleich verdeutlicht, wie viele Schaltsekunden inzwischen eingefügt wurden: Auf der Uhr mit der Bezeichnung TAI – Temps Atomique International – ist die Zeit ohne die Schaltsekunden weitergelaufen, sie geht gegenüber der UTC bzw. der MEZ gegenwärtig um 36 Sekunden vor, ab dem 1. Januar 2017 dann um 37 Sekunden. (Foto: PTB)


Seit 1967 ist die Dauer einer Sekunde definiert über exakt 9.192.631.770 Schwingungen eines Mikrowellensignals, das Cäsiumatome in einer Atomuhr anregt. Hinter der Festlegung dieses Zahlenwerts steckt immer noch die Dauer des mittleren Sonnentages, also die Rotationsperiode der Erde, des klassischen Taktgebers unseres Lebens. Die Erde rotiert jedoch leicht ungleichmäßig und wird ganz allmählich langsamer aufgrund der Reibung der Gezeiten. Die Lage der Rotationsachse im Erdkörper verändert sich zudem – und zusätzlich können Erdbeben, das Schmelzen der Gletscher und die Massenverteilung in der Atmosphäre im Lauf der Jahreszeiten die Drehgeschwindigkeit der Erde verändern. Atomuhren dagegen laufen gleichförmig, und eine reine Atomzeitskala weicht somit im Lauf der Zeit immer mehr von einer aus der Erdrotation abgeleiteten Zeitskala ab.

Bereits 1972 hinkte die aus der Drehung der Erde abgeleitete Weltzeit der Atomzeit aus den Cäsium-Uhren um zehn Sekunden hinterher. Bis dahin hatte man Anpassungen in kleinen Schritten und zudem nicht weltweit auf die gleiche Weise vorgenommen. Dann entschloss man sich, fortan eine Atomzeitskala mit Schaltsekunden als weltweite Referenzzeit zu verwenden. Die Uhrzeit wird so näherungsweise im Einklang mit der Erdrotation, also der Weltzeit, gehalten, immer innerhalb von 0,9 Sekunden. Seitdem machen Schaltsekunden aus der Atomzeit die „koordinierte Weltzeit“ UTC.

Wie unregelmäßig schnell sich die Erde dreht, führt dazu, dass etwa zwischen 1999 und 2006 sieben Jahre vergingen, bevor eine zusätzliche Schaltsekunde nötig wurde. Aktuell sind es nur eineinhalb Jahre. Die aktuelle Tageslänge wird aus der Winkelstellung der Erde im Raum ermittelt: mit Bezug auf Quasare mithilfe von Radioteleskopen und mit Bezug auf die Satelliten des GPS-Navigationssystems. Nun hat der Internationale Erd-Rotations-Service IERS, der diese Messungen sammelt und auswertet, die 27. Schaltsekunde seit dem 1.1.1972 angeordnet. Sie wird weltweit zum selben Zeitpunkt eingefügt: am 31. Dezember 2016 nach 23:59:59 koordinierter Weltzeit, in unserer gesetzlichen Zeit also am 1. Januar 2017 nach 00:59:59. Uhren, die in Übereinstimmung mit der gesetzlichen Zeit gehalten werden sollen, müssen dann um eine Sekunde angehalten werden. Besitzer von Funkuhren brauchen sich um nichts zu kümmern. Das Programm des Langwellensenders DCF77 in Mainflingen, über den die PTB die Zeitsignale aussendet, wurde bereits für die Einführung der Schaltsekunde vorbereitet.

Für den normalen Alltag erscheint die Schaltsekunde nicht wirklich relevant. Anders ist das in der Astronomie oder bei der Satellitennavigation, wo die Ausrichtung der Erde im Raum in Abhängigkeit von der Atomzeit bekannt sein muss. In anderen Bereichen macht die Einfügung der Schaltsekunde dagegen Probleme: in Betriebssystemen von Computern und speziell bei der Erzeugung von eindeutigen Zeitstempeln in Netzwerken. Wollte man die Wahrscheinlichkeit für solche Fehler verringern, so fordern Kritiker, müsse die Schaltsekunde eigentlich abgeschafft werden. Seit Jahren wird nun schon das Für und Wider von Schaltsekunden diskutiert.

PTB / OD

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