Što je prijestupna sekunda?
Prijestupna sekunda je podešavanje od jedne sekunde koje se povremeno dodaje koordiniranom univerzalnom vremenu (UTC), globalnom vremenskom standardu s kojim se sinkroniziraju vaš telefon, poslužitelji i sateliti. Kada se umetne, posljednja minuta u danu sadrži 61 sekundu umjesto 60 – sat otkucava kroz 23:59:60 prije nego se prebaci na 00:00:00.
Prijestupne sekunde zvuče beznačajno. Nisu. Ta dodatna sekunda srušila je velike web stranice, prizemljila letove i pokrenula desetljećima dugu raspravu među fizičarima, astronomima i softverskim inženjerima. U 2022. svjetske vremenske vlasti konačno su glasale za njihovo ukidanje. Evo što prijestupna sekunda zapravo jest, zašto postoji i zašto odlazi.
Zašto prijestupne sekunde postoje
Problem se svodi na dva različita načina mjerenja vremena koji se ne slažu u potpunosti.
Atomsko vrijeme je savršeno ujednačeno. Od 1967. sekunda je definirana titrajima atoma cezija-133 – 9.192.631.770 titraja u sekundi. Mreža atomskih satova diljem svijeta održava Međunarodno atomsko vrijeme (TAI) i ono je nevjerojatno pravilno: niti ubrzava niti usporava.
Zemljina rotacija nije ujednačena. Dužina dana, mjerena stvarnom rotacijom planeta, neznatno je nepravilna. Trenje od plime i oseke, kretanje rastaljene Zemljine jezgre i pomaci mase poput topljenja ledenih pokrova – sve to utječe na brzinu rotacije. Dugoročno gledano, planet se općenito usporava, pa astronomski dan otklizava malo više od 86 400 atomskih sekundi. Ovo vrijeme temeljeno na rotaciji naziva se UT1.
Ako se prepuste same sebi, UTC (izgrađen na stalnim atomskim sekundama) i UT1 (vezan za stvarno Sunce na nebu) polako bi se razišli. Kako bi ostali usklađeni, pravilo je jednostavno: UTC se nikada ne smije razlikovati od UT1 za više od 0,9 sekundi. Kad god se razlika približi toj granici, u UTC se umetne prijestupna sekunda kako bi atomsko vrijeme "pričekalo" sporije rotirajuću Zemlju da ga sustigne.
Dakle, prijestupna sekunda je u biti ručna korekcija koja održava naše precizne atomske satove usklađenima s njihajućim planetom na kojem zapravo živimo.
Kratka povijest prijestupnih sekundi
Prijestupne sekunde uvedene su 1972. godine, kada je UTC redefiniran tako da se temelji na atomskom vremenu, a da i dalje ostane povezan sa Zemljinom rotacijom.
Od tada je do 2016. umetnuto 27 prijestupnih sekundi. Svaka do sada bila je pozitivna – dodana sekunda, nikad oduzeta – jer je Zemljina rotacija u tom razdoblju općenito zaostajala za atomskim vremenom. Posljednja prijestupna sekunda umetnuta je 31. prosinca 2016. u 23:59:60 UTC.
Uslijedio je primjetan jaz od gotovo sedam godina, jer se Zemljina rotacija posljednjih godina zapravo malo ubrzala – dovoljno da su znanstvenici po prvi put ozbiljno počeli raspravljati o mogućnosti negativne prijestupne sekunde (oduzimanje sekunde umjesto dodavanja), nečega što se nikada nije dogodilo i što mnogi inženjeri strahuju čak i više od uobičajene vrste.
Tko odlučuje kada će se dogoditi?
Prijestupne sekunde nisu raspoređene po fiksnom kalendaru. Najavljuje ih Međunarodna služba za Zemljinu rotaciju i referentne sustave (IERS), sa sjedištem u blizini Pariza, koja kontinuirano prati rotaciju planeta.
Kada se razlika UT1-UTC približi 0,9 sekundi, IERS izdaje bilten – obično otprilike šest mjeseci unaprijed – u kojem proglašava da će se umetnuti prijestupna sekunda. Prema dogovoru, umetanja se događaju na kraju 30. lipnja ili 31. prosinca (UTC).
Taj rok od šest mjeseci ključni je dio inženjerskog problema: raspored je nepravilan i nepredvidiv. Ne možete napisati formulu koja bi vam rekla kada će se dogoditi sljedeća prijestupna sekunda, kao što to možete za prijestupne godine. Morate čekati da IERS to objavi, a zatim biti sigurni da svaki sat u vašem sustavu to zna.
Zašto inženjeri mrze prijestupne sekunde
Većini ljudi dodatna sekunda nije primjetna. Za računala koja očekuju da svaka minuta ima točno 60 sekundi, minuta od 61 sekunde je mina.
Najpoznatiji incident dogodio se 30. lipnja 2012., kada je umetnuta pozitivna prijestupna sekunda. Čim je nastupila, niz sustava se srušio. Reddit je pao, zajedno s drugim velikim stranicama. Greška je potjecala od toga kako je Linux kernel obradio vraćanje sata unatrag u tom trenutku – izazvalo je nekontrolirano stanje koje je opteretilo CPU poslužitelja. Sustavi za rezervacije zrakoplovnih karata izgrađeni na pogođenom softveru također su prijavili prekide, odgađajući prijave. Slične su se nevolje pojavile i u ranijim prijestupnim sekundama.
Korijenski problemi su strukturni:
- Događaj je rijedak, pa se putanje koda za obradu prijestupne sekunde gotovo nikada ne izvode i rijetko testiraju u stvarnim uvjetima.
- Vrijeme izgleda kao da stoji ili se ponavlja, a mnogi softveri tiho pretpostavljaju da se vrijeme uvijek kreće naprijed, monotono.
- Raspored je nepredvidiv, pa sustavi moraju dohvatiti i vjerovati vanjskoj najavi umjesto da sami izračunaju prilagodbu.
Budući da suvremeni prekid može kaskadno utjecati na financijska tržišta, telekomunikacijske mreže i cloud platforme, jedna pogrešno rukovana sekunda može biti zaista skupa.
Googleovo "leap smear" rješenje
Umjesto da primijeni prijestupnu sekundu u jednom naglom skoku, Google je osmislio pristup nazvan leap smear (razmazivanje prijestupne sekunde). Umjesto umetanja cijele sekunde u ponoć, Googleovi poslužitelji raspoređuju korekciju kroz dugi vremenski prozor – obično otprilike 24 sata oko događaja – čineći svaku sekundu neprimjetno dužom (ili kraćom).
Tijekom razmazivanja, nijedan sat nikada ne pokazuje 23:59:60 i nijedan sat se nikada ne vraća unatrag; vrijeme jednostavno teče vrlo lagano "sporo" jedan dan dok se dodatna sekunda tiho apsorbira. Softver vidi glatki, monotoni sat i nikada ne nailazi na opasan rubni slučaj. Amazon, Meta i drugi usvojili su slične strategije razmazivanja, i to je postalo de facto tehnika preživljavanja za velike sustave.
Caka: razmazani sat namjerno se ne slaže sa službenim UTC-om satima – u redu za većinu usluga, ali glavobolja kada ga trebate uskladiti s nerazmazanim sustavima. To je zaobilazno rješenje za problem za koji je industrija sve više smatrala da uopće ne bi trebao postojati.
Ako radite s epoch vremenom, imajte na umu da Unix vremenska oznaka uopće ne broji prijestupne sekunde – Unix vrijeme jednostavno pretpostavlja da svaki dan ima točno 86 400 sekundi, što je dijelom razlog zašto stvarna prilagodba izaziva toliko trenja.
Odluka iz 2035.: prijestupne sekunde ukinute
Rasprava je kulminirala na Općoj konferenciji za utege i mjere 2022. (CGPM) – međunarodnom tijelu koje upravlja metričkim sustavom i definicijom sekunde.
Delegati su donijeli povijesnu rezoluciju: praksa dodavanja prijestupnih sekundi bit će zaustavljena do 2035. Od tog trenutka, UTC-u će biti dopušteno odmaknuti se od UT1 za više od trenutne granice od 0,9 sekundi, a tolerancija će se naknadno ponovno pregovarati – vjerojatno dopuštajući da razlika raste desetljećima, možda do minute ili više, prije nego što se uopće razmotri bilo kakva korekcija.
U praktičnom smislu, to znači da UTC postaje glatka, kontinuirana vremenska skala bez više iznenađujućih minuta od 61 sekunde. Astronomi koji stvarno trebaju vrijeme Zemljine rotacije i dalje mogu izravno koristiti UT1; svi koji vode računala dobivaju sat kojemu konačno mogu vjerovati da će se ponašati pravilno. Promjena zamjenjuje mali, polako rastući nesklad sa Suncem za uklanjanje ponavljajućeg izvora globalnog tehničkog rizika.
Često postavljana pitanja
Je li ikad prijestupna sekunda oduzeta umjesto dodana?
Ne. Svih 27 prijestupnih sekundi umetnutih od 1972. bilo je pozitivno – dodana sekunda. Negativna prijestupna sekunda (preskakanje s 23:59:58 na 00:00:00) nikada se nije dogodila, iako je nedavno brže okretanje Zemlje nakratko učinilo tu mogućnost stvarnom prije nego što je odluka iz 2035. učinila cijelo pitanje bespredmetnim.
Utječu li prijestupne sekunde na vremenske zone?
Ne izravno. Vremenske zone su fiksni pomaci u odnosu na UTC kojima se upravlja putem baza podataka poput baza vremenskih zona IANA. Prijestupna sekunda prilagođava sam UTC, tako da se svaka zona pomiče istovremeno za isti trenutak – pomaci između zona nikada se ne mijenjaju.
Hoće li se moj računalni sat promijeniti 2035.?
Nema vidljivih promjena za korisnike. Nakon 2035. satovi jednostavno prestaju primati povremenu prijestupnu sekundu. UTC će polako odstupati od astronomskog vremena tijekom mnogo godina, ali to je odstupanje premalo da bi se primijetilo u svakodnevnom životu.
Koja je razlika između UTC-a, TAI-ja i UT1?
TAI je čisto atomsko vrijeme, savršeno ujednačeno. UT1 je vrijeme temeljeno na stvarnoj Zemljinoj rotaciji. UTC je svakodnevni standard: radi na atomskim sekundama poput TAI-ja, ali je održavan usklađenim s UT1 pomoću prijestupnih sekundi. Od 2016. UTC je točno 37 sekundi iza TAI-ja.
Zašto jednostavno ne dopustiti da sat i Sunce odlutaju jedno od drugog?
To je u biti ono što odluka iz 2035. čini. Neslaganje raste tako sporo – reda veličine minute u stoljeću – da će trebati generacije da postane važno, a do tada se jednokratna korekcija može planirati namjerno, umjesto zakrpanja svakih nekoliko godina.
Znatiželjni kako strojevi zapravo broje vrijeme ispod svega ovoga? Prijestupne sekunde potpuno nestaju u epoch vremenu – isprobajte naš pretvarač Unix vremenske oznake da vidite kako računala točno prate sekunde koje otkucavaju.