المعرفة

ثانية كبيسة

الثواني الكبيسة المعلنة حتى الآن
السنة 30 يونيو 31 ديسمبر
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  
السنة 30 يونيو 31 ديسمبر
الإجمالي 10 15
25
TAI الحالي − ت‌ع‌م UTC
34

الثانية الكبيسة Leap second هي تعديل قدره ثانية زمنية واحدة موجبة أو سالبة للمقياس الزمني التوقيت العالمي المنسق (ت‌ع‌م UTC) ليبقيه قريباً من التوقيت الشمسي المتوسط. ت‌ع‌م UTC، المستخدم كأساس للتوقيت الرسمي في إذاعات الراديو للتوقيت المدني، تتم العناية به باستخدام ساعات ذرية فائقة الدقة. وللحفاظ على توقيت ت‌ع‌م UTC قريباً من التوقيت الشمسي المتوسط، فإن ت‌ع‌م UTC يجري تصحيحه بين الحين والآخر بتعديل يضاف للتقويم، أو "كبيس"، قدره ثانية واحدة. وعلى مدى فترات زمنية طويلة، فإن الثواني الكبيسة يجب أن تضاف بمعدل متزايد (انظر ΔT). توقيت الثواني الكبيسة تحدده الآن المصلحة الدولية لدوران الأرض والنظم المرجعية (IERS). الثواني الكبيسة كان يقررها المكتب الدولي للساعات (BIH) قبل 1 يناير 1988، عندما تولى IERS هذه المسئولية.

فحين تضاف ثانية كبيسة موجبة في 23:59:60 UTC، فإنها تؤخر بداية يوم ت‌ع‌م UTC التالي (في 00:00:00 ت‌ع‌م UTC) بثانية واحدة، مما يؤدي فعلياً إلى تأخير ساعة التوقيت العالمي المنسق (ت‌ع‌م UTC). الثواني الكبيسة السالبة لم تظهر حاجة لهم حتى الآن. إذ لكي نحتاج لثانية كبيسة سالبة، فإن طول اليوم (LOD) عليه أن يكون أقصر من متوسط طول اليوم في الفترة 1750–1892 بشكل كافي لتراكم ثانية زمن كاملة. وباستثناء تذبذبات حتى 4 ملي‌ثانية في اليوم، فقد ظل طول اليوم كما هو منذ سنة 1700.[1] إلا أن أرصاد الكسوف التاريخية تبين أن طول اليوم قد ازداد بنحو 1.7 ملي‌ثانية في القرن منذ سنة 700 ق.م.[2]

لكي ينسجم مع التوقيت العالمي فالتوقيت الذري ثابت في حين يعتمد التوقيت العالمي على دوران الكرة الأرضية حول محورها المتباطئ.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

أسباب الثواني الكبيسة

الثواني الكبيسة ضرورية جزئياً لأن طول اليوم الشمسي المتوسط يزداد ببطء شديد، وجزئياً بسبب أن ثانية النظام العالمي ثابتة الطول الذرية، حين اُعتُمِدت، كانت بالفعل أقصر قليلاً من القيمة الحالية للثانية في التوقيت الشمسي المتوسط.[3] ويقاس الوقت الآن باستخدام ساعات ذرية مستقرة (TAI أو التوقيت الذري العالمي)، بينما دوران الأرض هو أكثر تغيراً.

 
انحراف طول اليوم عن اليوم المبني على النظام العالمي SI، في الفترة 1962–2010

في الأصل، عـُرِّفت الثانية بأنها 1⁄86400 من متوسط اليوم الشمسي (انظر الوقت الشمسي) كما يحدده دوران الأرض حول محورها وحول الشمس. وبحلول منتصف القرن 20، كان واضحاً أن دوران الأرض لم يعطي معياراً للوقت منتظم بدرجة كافية، وفي 1956 أعيد تعريف الثانية عبر الدورة المدارية السنوية للأرض حول الشمس. وفي 1967 أعيد تعريف الثانية، مرة أخرى، بناء على خاصية طبيعية: تذبذبات ذرة السيزيوم-133، والتي كان يمكن قياسها بساعة ذرية.[4] إلا أن اليوم الشمسي أصبح 1.7 ميلي‌ثانية أطول كل قرن أساساً بسبب الاحتكاك المدي (2.3 م‌ث/ق، مخفضة بـ 0.6 م‌ث/ق بسبب الارتداد الجليدي).[5]

ثانية SI المحسوبة من معايير الوقت الذري عُرِّفت على أساس تاريخ يعود إلى مقياس الوقت القياسي السابق والمسمى التوقيت الفلكي العالمي (ET). ويمكن أن تـُرى الآن على أنها قريبة إلى متوسط ثانية التي هي 1⁄86400 من اليوم الشمسي المتوسط بين 1750 و 1892. فثانية الـ SI الحالية كانت قد عُرِّفت في 1967، بأنها 9,192,631,770 دورة من الإشعاع المناظر للانتقال بين مستويين فائقيْ الدقة من المستوى الأساسي (الأرضي) لذرة السيزيوم-133. وقد برز هذا الرقم لأول مرة من معايرة مقياس السيزيوم بثانية التوقيت الفلكي العالمي: في 1958، ثانية التوقيت الفلكي العالمي حُددت بأنها فترة 9,192,631,770 ± 20 دورة من انتقال مختار في السيزيزم،[6] (while at about the same time, and with the same caesium standard, the then-current mean length of the second of mean solar time (UT2) had been measured at 9,192,631,830 cycles).[7] يُظهر التحقيق اللاحق أن ثانية SI المنسوبة للتوقيت الذري كانت متفقة، ضمن 1 جزء في 1010، مع ثانية التوقيت الفلكي العالمي المحدد من الأرصاد القمرية.[8] Time as measured by Earth's rotation has accumulated a delay with respect to atomic time standards. From 1961 to 1971, the rate of (some) atomic clocks was (لأغراض التوقيت العالمي المنسق) constantly slowed to remain synchronised with Earth's rotation. (Before 1961, broadcast time was synchronized to astronomically determined توقيت گرينتش المتوسط.) Since 1972, broadcast seconds have been exactly equal to the standard SI second chosen in 1967.

 
مخطط يبين الفرق بين UT1 و UTC. القطاعات الرأسية تناظر الثواني الكبيسة.

تعديل الثانية الكبيسة (الذي يساوي تقريباً 0.6 ثانية للسنة) هو ضروري بسبب الفرق بين طول يوم النظام العالمي SI (المبني على اليوم الشمسي المتوسط بين 1750 و 1892) وطول اليوم الشمسي المتوسط الحالي (الذي هو أطول بنحو 0.002 ثانية). الفرق بين هذين اليومين سيتزايد مع مرور الوقت، ولكن فقط بمقدار 0.0017 ثانية في القرن. أي بكلمات أخرى، التعديل مطلوب لأننا قد فصمنا الاقتران بين تعريف الثانية من الفترة الدورانية الحالية للأرض. وتتفاوت الفترة الدورانية الواقعية بسبب العوامل غير القابلة للتوقع مثل حركة الكتلة داخل الأرض، ويجب رصدها بدلاً من حسابها.

For example, suppose an atomic clock is used to count seconds from the Unix epoch of 00:00:00 on January 1, 1970. UTC and mean solar time (UT1) were almost identical at that time. After Earth makes one full rotation with respect to the mean Sun, the counter will register 86400.002 seconds (once again, the precise value will vary). Based on the counter, and assuming that a day is 24×60×60 = 86400 seconds long, the date will be calculated as 00:00:00.002 January 2, 1970. After 500 rotations, it will be 00:00:00 May 16, 1971 in solar time (UT1), but the counter will register 43,200,001 atomic seconds. Since 86400 × 500 is 43,200,000 seconds, the date will be calculated as 00:00:01 on May 16, 1971, as measured by atomic time. If a leap second had been added on December 31, 1970, then the date would be computed as 00:00:00 on May 16, 1971. The system involving leap seconds was set up to allow TAI and UT1 to have an offset of 10 seconds on January 1, 1972.

Tidal braking slows down Earth's rotation, causing the number of SI seconds in a mean solar day to increase by approximately 2 milliseconds every century (meaning a projected increase from the current 86400.002 to 86400.004 by the early part of the 22nd century). Additionally, events or processes that cause a significant change to the mass distribution of the earth, thereby changing its moment of inertia, can affect the rate of rotation due to conservation of angular momentum. Most notable in recent times is the 2004 Indian Ocean earthquake which, according to theoretical models, is thought to have decreased the solar day by 2.68 microseconds.[9] For unknown reasons, the earth's rotation speed increased in 1999, so the mean solar day has become 1 ms shorter and fewer leap seconds have been needed after year 2000.[10]


إعلان الثانية الكبيسة

 
صورة شاشة الساعة في time.gov تبين الثانية الكبيسة مضافة في 31 ديسمبر 2008، كما شوهد في منطقة التوقيت القياسي الأوسط.

تعلن المصلحة الدولية لدوران الأرض والأنظمة المرجعية (IERS) عن ادخال ثانية كبيسة كلما اقترب الفرق بين ت‌ع‌م UTC و UT1 من 0.6 ثانية، وذلك بابقاء الفرق بين ت‌ع‌م UTC و UT1 من تجاوز 0.9 ثانية. وتنشر IERS إعلانات كل ستة أشهر، عما إذا كان سيحدث ثانية كبيسة أم لا، في its "Bulletin C". ومثل تلك الإعلانات تُنشر نمطياً مقدماً قبل فترة كافية من التاريخ المحتمل للثانية الكبيسة — عادة في أوائل يناير لتاريخ 30 يونيو وفي أوائل يوليو لتاريخ 31 ديسمبر. ولأن معدل دوران الأرض غير قابل للتخمين على المدى الطويل، فإنه من غير الممكن توقع الحاجة لهم قبل ستة أشهر.

آخر ثانية كبيسة تم اضافتها في آخر 31 ديسمبر 2008. الثانية الكبيسة التالية سوف تضاف في نهاية 30 يونيو 2012.[11][12]

بعد 23:59:59 ت‌ع‌م UTC، فإن ثانية كبيسة موجبة يتم عدها على أنها 23:59:60، قبل أن تُظهِر الساعة 00:00:00 من اليوم التالي. Negative leap seconds are also possible, should the Earth's rotation become slightly faster—in which case, 23:59:58 would be followed directly by 00:00:00—but they have not yet been used. Leap seconds occur only at the end of a UTC month, and have only ever been inserted at the end of June 30 or December 31. Unlike leap days, they occur simultaneously worldwide; for example, the leap second on December 31, 2005 occurred at 23:59:60 UTC. This was 18:59:60 (6:59:60 p.m.) U.S. Eastern Standard Time and 08:59:60 (8:59:60 a.m.) on January 1, 2006 Japan Standard Time.

 
مثال لاذاعة إعلان ثانية كبيسة على WWV في 2005.
هل لديك مشكلة في تشغيل هذا الملف؟ انظر مساعدة الوسائط.

Historically, leap seconds have been inserted about every 18 months. From June 1972 through June 2012, the BIH/IERS gave instructions to insert a leap second on 25 occasions, after an initial 10 second offset from TAI on January 1, 1972. The seven-year interval between January 1, 1999 and December 31, 2005 was the longest period without a leap second since the system was introduced.

بعض بث إشارة الوقت يعطي تنويه صوتي بقرب حلول ثانية كبيسة.

اقتراح لإلغاء الثانية الكبيسة

On July 5, 2005, the Head of the Earth Orientation Center of the IERS sent a notice to IERS Bulletins C and D subscribers, soliciting comments on a U.S. proposal before the ITU-R Study Group 7's WP7-A to eliminate leap seconds from the UTC broadcast standard before 2008. (The ITU-R is responsible for the definition of UTC.) The Wall Street Journal noted that the proposal was considered by a U.S. official to be a "private matter internal to the ITU", اعتبارا من July 2005.[13] It was expected to be considered in November 2005, but the discussion has since been postponed.[14] Under the proposal, leap seconds would be technically replaced by leap hours as an attempt to satisfy the legal requirements of several ITU-R member nations that civil time be astronomically tied to the Sun.

انظر أيضا

ملاحظات

  1. ^ Excess of the duration of the day to 86400s ... since 1623, accessed January 5, 2012.
  2. ^ Steve Allen (June 8, 2011). "Extrapolations of the difference ( TI - UT1 )". ucolick.org. Retrieved December 9, 2011.
  3. ^ :(1) In "The Physical Basis of the Leap Second", by D D McCarthy, C Hackman and R A Nelson, in Astronomical Journal, vol. 136 (2008), pages 1906–1908, it is stated (page 1908), that "the SI second is equivalent to an older measure of the second of UT1, which was too small to start with and further, as the duration of the UT1 second increases, the discrepancy widens."
    (2) ففي أواخر عقد 1950، اُستُخدِم معيار السيزيوم لقياس كل من الطول المتوسط الحالي لثانية التوقيت الشمسي المتوسط (UT2) (مقاسة على مدى فترة طولها نحو سنة واحدة) (النتيجة: 9192631830 دورة، والخطأ المحتمل غير مذكور)، وأيضاً ثانية توقيت التقويم الفلكي (ET) (مقاس على مدى فترة طولها ثلاث أعوام تقريباً) (النتيجة:9192631770 ± 20 دورة): انظر "Time Scales", by L. Essen, in Metrologia, vol. (1968), pp. 161–165, on p. 162. كما هو معروف، فإن الرقم 9192631770 أختير لثانية النظام العالمي. L Essen في نفس المقالة عام 1968 (p.162) قال أن ذلك "يبدو معقولاً بالنظر إلى التفاوت في UT2".
  4. ^ "Leap Seconds". Time Service Department, United States Naval Observatory. Retrieved December 27, 2008.
  5. ^ F.R. Stephenson, L.V. Morrison. "Long-term fluctuations in the Earth's rotation: 700 BC to AD 1990". Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A 351 (1995) 165–202.
  6. ^ W Markowitz, R G Hall, L Essen, J V L Parry (1958), 'Frequency of caesium in terms of ephemeris time', Phys Rev Letters v1 (1958), 105–107.
  7. ^ L Essen, "Time Scales", Metrologia, vol.4 (1968), pp.161–165, at p.162.
  8. ^ وليام ماركويتس (1988) 'Comparisons of ET(Solar), ET(Lunar), UT and TDT', in (eds.) A K Babcock & G A Wilkins, 'The Earth's Rotation and Reference Frames for Geodesy and Geophysics', IAU Symposia #128 (1988), at pp 413–418.
  9. ^ Cook-Anderson, Gretchen; Beasley, Dolores. "NASA Details Earthquake Effects on the Earth." National Aeronautics and Space Administration (press release). January 10, 2005.
  10. ^ "Extra Second Will be Added to 2005". LiveScience. Retrieved November 26, 2009. "And then, in 1999 for reasons still unknown, the rotation of the Earth speeded up a bit, so we haven't had to add a second since then," O'Brian told LiveScience in a telephone interview.
  11. ^ Gambis, Daniel (July 4, 2008). "Bulletin C 36". Paris: IERS EOP PC, Observatoire de Paris. Retrieved April 18, 2010.
  12. ^ Andrea Thompson (December 8, 2008). "2008 Will Be Just a Second Longer". Live Science. Retrieved December 29, 2008.
  13. ^ Why the U.S. Wants To End the Link Between Time and Sun by The Wall Street Journal
  14. ^ Leap second talks are postponed by BBC News

المصادر

وصلات خارجية

اعادة تعريف ت‌ع‌م UTC
الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=ثانية_كبيسة&oldid=1725127"