Aanpassen na een ‘lang’ weekend op de Koninklijke Sterrenwacht - Precisieklokken en de schrikkelseconde

06 juli 2012

Het is onwaarschijnlijk dat iemand met meer verfrissing dan normaal op het werk kwam na het invoegen van een extra seconde op zaterdag 30 juni. Deze gebeurtenis had geen invloed op onze biologische klok, maar wel op die van het Scheepvaartmuseum verzameling . Bij de Koninklijke Sterrenwacht moesten met name twee klokken worden afgesteld: de Herderspoort klok ( ZAA0533 ) en de Hewlett Packard atoomklok ( ZBA2599 ). De Shepherd-poortklok werd in 1852 in het Observatorium geïnstalleerd onder leiding van de zevende Astronoom Royal, George Biddell Airy , en is vernoemd naar de maker, Charles Shepherd. De installatie van de klok markeert het begin van de rol van de Royal Observatory als leverancier van nauwkeurige tijd voor de natie. Tegenwoordig kan erop worden vertrouwd dat de Greenwich Mean Time (GMT) tot op een halve seconde nauwkeurig wordt weergegeven. De tweede klok werd oorspronkelijk gebruikt bij de Nationaal Fysisch Laboratorium in de jaren negentig vanwege zijn bijdrage aan de internationale tijdschaal, bekend als Coordinated Universal Time (UTC). Waarom hebben we een schrikkelseconde nodig? Geloof het of niet, de aarde is niet zo'n betrouwbare tijdwaarnemer als onze atoomklok en de schrikkelseconde is een fijnafstemming die UTC gesynchroniseerd houdt met de beweging van de aarde. De rotatiesnelheid van onze planeet is om een ​​aantal redenen variabel. Over het algemeen vertraagt ​​de rotatie van de aarde omdat de maan geleidelijk van ons af beweegt: er is geen reden tot ongerustheid, aangezien hij slechts met ongeveer dezelfde snelheid weg beweegt als onze vingernagels groeien, maar terwijl dit gebeurt, wordt de invloed van de zwaartekracht verminderd . Deze en andere onvoorspelbare invloeden, zoals seismische activiteit, worden gecontroleerd door de International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), die beslist of een schrikkelseconde nodig is. De schrikkelseconde heeft ertoe geleid dat we de twee eerder genoemde klokken hebben aangepast en een basisequivalentberekening hebben gemaakt bij het vergelijken van de snelheden van precisie-slingerklokken met een radiogestuurde klok. Maar voor degenen die verantwoordelijk zijn voor het beheer van computernetwerken die grote hoeveelheden digitaal verkeer verwerken, vormt de schrikkelseconde een lastig probleem. Netwerken zijn afhankelijk van nauwkeurige tijdregistratie: elke gegevensoverdracht is voorzien van een tijdstempel en alle gegevens die tijdens de schrikkelseconde worden vastgelegd, vallen buiten de logica van de computer. Dit kan ertoe leiden dat het systeem faalt. Er zijn inderdaad rapporten die aangeven dat sommige systemen niet meer werkten na de schrikkelseconde van afgelopen zaterdag en als gevolg daarvan waren sommige populaire websites ontoegankelijk. Er zijn verschillende manieren om dit probleem op te lossen, en er is er één die een interessante parallel vertoont met de operationele principes die Airy halverwege de 19e eeuw gebruikte. Google koos er, ter voorbereiding op de schrikkelseconde van 2005, voor om het van tevoren en gedurende een bepaalde periode aan hun systeem toe te voegen, in kleine stappen die de communicatie met andere systemen waarmee ze waren verbonden niet verstoorden. Ze noemden hun methode de ‘schrikkelvlek’. Hetzelfde principe werd toegepast op het systeem dat de poortklok van de Koninklijke Sterrenwacht aandreef. De meeste mensen realiseren zich niet dat dit een slave-klok is, geen tijdwaarnemer op zich: het was oorspronkelijk een van de vele slave-wijzerplaten op de site, die allemaal de instructies volgden van Herders meester klok ( ZAA0531 ). Het mooie van de hoofdklok van Shepherd was niet dat het een uitzonderlijke tijdwaarnemer was, maar dat hij elektrisch kon worden gecorrigeerd door middel van elektromagnetische regelaars die op de slinger werkten. Kleine en nauwkeurige aanpassingen aan de wijzers kunnen worden gemaakt door de slinger gedurende een bepaalde tijd sneller of langzamer te laten bewegen; en omdat de masterklok continu pulsen uitzond naar alle slaveklokken, werden de slaven automatisch gecorrigeerd. Tegenwoordig wordt de poortklok aangedreven door een radiogestuurde Quartz-klok en worden de wijzers handmatig gecorrigeerd. Natuurlijk was de schrikkelseconde in Airy's tijd ongehoord; de eerste schrikkelseconde werd in 1972 ingevoerd en sindsdien zijn er in totaal 35 in UTC ingevoerd. De IERS geeft in hun Bulletin C een opzegtermijn van zes maanden van aanstaande schrikkelseconden, dus we hebben nog minstens een jaar voordat we ons kunnen verheugen op een 'lang' weekend zoals dat van 30 juni - 1 juli 2012.