সময়ের স্কেল ও অধিসেকেন্ড
পরিমাপের একক নয়, তিনটি স্কেল: UTC, TAI ও UT1 · রাশি: একটি মুহূর্ত
2016 সালের 31 ডিসেম্বর আন্তর্জাতিক পৃথিবী-আবর্তন সংস্থার ঘড়িগুলি 23 ঘণ্টা 59 মিনিট 60 সেকেন্ড দেখিয়েছিল — এমন সময় যা সাধারণ দিনে থাকেই না। সেকেন্ডটি সন্নিবিষ্ট হয়েছিল, কারণ ওই দিন পর্যন্ত পৃথিবী পারমাণবিক ঘড়ির চেয়ে প্রায় ছয় দশমাংশ সেকেন্ড পিছিয়ে পড়েছিল, আর সন্নিবেশ না হলে বিচ্যুতি চুক্তিতে স্থির করা সীমা পেরিয়ে যেত। তারপর থেকে একটিও সন্নিবেশ হয়নি: গ্রহ অপ্রত্যাশিতভাবে গতি বাড়িয়েছে, আর এখন গম্ভীরভাবে উল্টো কাজের কথা হচ্ছে — এমন সেকেন্ডের, যা যোগ নয়, বাদ দিতে হবে।
এ বিষয়ে দিশা মেলে কেবল তিনটি জিনিস আলাদা করলে, যেগুলিকে দৈনন্দিন ভাষা একটিই শব্দে «সময়» বলে। TAI হলো পারমাণবিক স্কেল, যা সমানভাবে চলে আর গ্রহের তোয়াক্কা করে না; UT1 হলো খোদ পৃথিবীর আবর্তনের কোণ, অর্থাৎ নিজস্ব মেজাজের একটি জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক ঘটনা; আর UTC হলো আপসের স্কেল: পারমাণবিক সেকেন্ডে চলে, কিন্তু মাঝে মাঝে একটি পূর্ণ সন্নিবিষ্ট সেকেন্ড নেয়, যাতে গ্রহ থেকে নয় দশমাংশ সেকেন্ডের বেশি দূরে সরে না যায়। প্রথমটিকে সমন্বয় করা যায় না, দ্বিতীয়টির পূর্বাভাস দেওয়া যায় না, আর তৃতীয়টি কোনো কমিটির সিদ্ধান্তে স্থির হয় এবং বুলেটিনে ছাপা হয়।
01 · সংজ্ঞা
আন্তর্জাতিক পারমাণবিক সময় TAI জাতীয় গবেষণাগারে ছড়িয়ে থাকা প্রায় আড়াইশ পারমাণবিক ঘড়ির পাঠ থেকে গড়া হয় এবং SI সেকেন্ডে একটিও সংশোধন ছাড়া চলে। বিশ্বসময় UT1 পৃথিবীর আবর্তনের কোণ দিয়ে নির্ধারিত, তাই গ্রহের সঙ্গে সঙ্গে তার চলা বদলায়। সমন্বিত বিশ্বসময় UTC পূর্ণসংখ্যক সেকেন্ডে TAI থেকে আলাদা এবং আন্তর্জাতিক পৃথিবী-আবর্তন সংস্থার ঘোষিত সন্নিবেশ দিয়ে UT1-এর কাছে রাখা হয়।
UTC-এর মতলব হলো অসংযোজ্যকে জোড়া: তার সেকেন্ড পারমাণবিক, সমান, পদার্থবিদ্যা ও যোগাযোগের উপযোগী; আর তার পাঠ জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক, দিন ও রাতের সঙ্গে বাঁধা। এই জোড়ার দাম একটি ফাটল: কয়েক বছরে একবার স্কেলে একটি বাড়তি সেকেন্ড ঢোকে, মিনিটে তখন একষট্টি সেকেন্ড হয়, আর ছাপ 23:59:60 বৈধ হয়ে ওঠে। তাই তিন স্কেলের মধ্যে UTC-ই একমাত্র, যার এমন মুহূর্ত আছে যা দিনের সাধারণ গণনা প্রকাশ করতে পারে না।
যে সীমা পেরোলে সন্নিবেশ স্থির হয়, তা পরম মানে নয় দশমাংশ সেকেন্ড, আর তা পদার্থবিজ্ঞানের কারণে নয়, বরং 1972 সালে জ্যোতির্বিদ ও যোগাযোগ প্রকৌশলীদের মধ্যে হওয়া আপসের উপর দাঁড়িয়ে। সংস্থা পার্থক্য UT1 − UTC রেডিও ব্যতিচারমিতি ও উপগ্রহ পর্যবেক্ষণে অনুসরণ করে এবং নিজের সিদ্ধান্ত বুলেটিন C-তে প্রকাশ করে — বছরে দুবার, সম্ভাব্য তারিখের আধা বছর আগে, যা হয় জুনের শেষে পড়ে, নয় ডিসেম্বরের শেষে।
UTC কোনো যন্ত্রে যাচাই করা যায় না, কারণ তার সত্যিকারের মানই নেই: TAI একক হিসেবে আচরণ করে, UT1 ঘটনা হিসেবে, আর UTC চুক্তি হিসেবে, আর তার পাঠ ঘোষণা করা হয়, মাপা হয় না। উল্টো দিকে নিজের ঘড়ি তার সঙ্গে ন্যানোসেকেন্ড পর্যন্ত মিলিয়ে নেওয়া যায়, কারণ সংস্থার বুলেটিন জানায় প্রতিটি জাতীয় স্কেলের পাঠ চুক্তির স্কেল থেকে কতটা সরে আছে।
উপরের সিঁড়ি হলো সরণ TAI − UTC, যা পূর্ণ সেকেন্ডে বাড়ে; নিচের করাত হলো পার্থক্য UT1 − UTC, যা পিছিয়ে পড়া পৃথিবীর সঙ্গে নিচে নামে আর প্রতিটি সন্নিবেশে এক সেকেন্ড উপরে লাফায়। নিচের লাল দাগগুলি নয় দশমাংশের সীমা চিহ্নিত করে: করাত সেখানে পৌঁছালেই সংস্থা নতুন সন্নিবেশ স্থির করে, আর দুটি রেখাই একসঙ্গে পা ফেলে।
বিন্দুরেখা হলো পারমাণবিক স্কেল, যেখানে প্রতিটি সেকেন্ড আগেরটির সমান; ঢেউখেলানো রেখা হলো পৃথিবীর আবর্তন, যাকে জোয়ারের ঘর্ষণ ধীর করে আর যা তবু ঘোরে-ফেরে, কারণ জল ও বাতাস নতুন করে বিলি হয়, এমনকি তরল কেন্দ্রের নড়াচড়ার কারণেও। লাল দাগগুলি সেই মুহূর্ত যখন সংস্থাকে হস্তক্ষেপ করতে হয়েছে। ঠিক এ কারণেই যে দ্বিতীয় রেখার পূর্বাভাস দেওয়া যায় না, সন্নিবেশ দশ বছর আগে ঘোষণা করা যায় না: পর্যবেক্ষণের ভিত্তিতে আধা বছর আগে স্থির হয়।
02 · রূপান্তর
একই মুহূর্ত ভিন্ন স্কেলে
কোনো মুহূর্ত যেকোনো চেনা রূপে দিন — দশমিক বছর, জুলিয়ান তারিখ, ইউনিক্স যুগের শুরু থেকে সেকেন্ডের গণনা — আর পরিচয়পত্র দেখাবে সেই একই মুহূর্ত অন্য স্কেলে কেমন দেখায় এবং সেদিন কোন সরণগুলি চালু ছিল।
পারমাণবিক স্কেলগুলির মধ্যে উত্তরণ ন্যানোসেকেন্ড পর্যন্ত নির্ভুল, কারণ ধ্রুবক সেগুলি নির্ধারণ করে: TT, TAI থেকে 32.184 s আলাদা, আর GPS-এর স্কেল ঠিক 19 s। কেবল UT1-এর সারিটি আসন্ন: তা বুলেটিন A থেকে নেওয়া হয় এবং ভবিষ্যতের জন্য পূর্বাভাস হিসেবে দেওয়া হয়।
POSIX মানে সেকেন্ডের গণনা এমনভাবে সাজানো যে দিনে সর্বদা ঠিক 86 400 থাকে, আর সন্নিবিষ্ট সেকেন্ডের সেখানে প্রকাশের কিছুই নেই: ব্যবস্থা হয় একই পাঠ দুবার পুনরাবৃত্তি করে, নয় ঘড়ি পিছিয়ে দেয়। এই সামান্য কারণেই 2012 সালের জুনে বড় পরিষেবার অর্ধেকের সার্ভার বসে যায়, আর তখন থেকে কয়েকটি প্রতিষ্ঠান বাড়তি সেকেন্ডকে সারা দিনে টেনে দেয়, পাতলা স্তরে নিজেদের ঘড়িতে ছড়িয়ে।
| মান | মন্তব্য | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · মাত্রার ক্রম
লগারিদমীয় স্কেল: ন্যানোসেকেন্ড থেকে পাঁচ ঘণ্টা04 · মাপার যন্ত্র
স্কেল কী দিয়ে ধরা হয় আর কী দিয়ে যাচাই
শীতল করা পরমাণুর একটি মেঘ উপরে ছোড়া হয় এবং একই অনুরণকের ভেতর দিয়ে দুবার যায় — ওঠার সময় আর পড়ার সময় — যাতে উত্তরণের কম্পাঙ্ক ষোড়শ অঙ্ক পর্যন্ত মাপা যায়। এমন প্রাথমিক মান সেকেন্ডের দৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে আর সময়ের কোনো পাঠ রাখে না: কয়েক দিনের জন্য চালানো হয়, যাতে বাকি ঘড়ির চলা যাচাই হয়।
মেজার এক ঘণ্টা থেকে এক দিন পর্যন্ত ব্যবধানে নিজের কম্পাঙ্ক ফোয়ারার চেয়ে বেশ সমানভাবে ধরে রাখে, কিন্তু ধীরে ধীরে একদিকে সরে যায়, তাই গবেষণাগারে সে স্কেলের প্রহরী, কম্পাঙ্কের মান নয়: তার চলা কয়েক দিন পরপর প্রাথমিক মানের সঙ্গে মেলানো হয়। এই মেজারগুলিই সেই অবিচ্ছিন্ন পাঠ দেয়, যা থেকে পরে TAI গড়া হয়।
ভিন্ন মহাদেশের দুটি অ্যান্টেনা একই কোয়েসারের কোলাহল ধরে, আর সংকেত পৌঁছানোর সময়ের পার্থক্য দূরের উৎসের সাপেক্ষে পৃথিবীর মুখ ফাঁস করে দেয়। UT1 ঠিক এভাবেই মাপা হয়, কারণ গ্রহের আবর্তনের কোণ কোনো ঘড়িতে জানা যায় না — কেবল পর্যবেক্ষণ করা যায়, আর সংস্থা তা দিনরাত করে।
প্রতিটি উপগ্রহ সঙ্গে পারমাণবিক ঘড়ি বহন করে, আর যে গ্রাহক চারটি সংকেত ধরেছে সে কেবল নিজের জায়গা নয়, সময়ও দশ ন্যানোসেকেন্ডের নির্ভুলতায় ফিরে পায়। তবে যে স্কেল পাঠানো হয় তা তার নিজের: GPS ব্যবস্থায় সন্নিবেশ একেবারেই নেই, সে TAI থেকে ঠিক উনিশ সেকেন্ড দূরে দাঁড়িয়ে, আর UTC-এর সঙ্গে চলতি পার্থক্য উপগ্রহের বার্তার আলাদা ঘরে ভ্রমণ করে।
05 · লেখার নিয়ম
স্কেল না বললে সময়ছাপ ছাপই নয়
স্কেলের নাম বড় হাতের অক্ষরে লেখা হয়, বিন্দু ছাড়া আর ভেতরে ফাঁক ছাড়া, আর পাঠের সঙ্গে সর্বদা যোগ করা হয় তা কোন স্কেলে নেওয়া: অক্ষর Z কিংবা ISO 8601 মানের লিখনরীতিতে একটি সরণ, আর সময় পারমাণবিক হলে TAI বা GPS-এর আলাদা উল্লেখ। স্কেলের পার্থক্য চিহ্নসহ ও সেকেন্ডে লেখা হয়, আর আগে থাকে সেই স্কেল যা থেকে বিয়োগ করা হয়।
প্রথম লিখনটি অসম্ভব, কারণ সন্নিবেশ UTC অনুসারে দিনের শেষে ঘটে, অথচ মস্কো অঞ্চলে সেই একই মুহূর্ত রাত তিনটায় পড়ে আর ছাপ তখন 02:59:60 দাঁড়ায়। দ্বিতীয়টি স্কেল ও গ্রিনিচ দ্রাঘিমার ঐতিহাসিক গড় সময়ের মধ্যে সমান চিহ্ন বসায়, যা পরিমাপবিদ্যায় বহুকাল ব্যবহৃত হয় না। তৃতীয়টি বিয়োগের দিক গুলিয়ে ফেলে: পারমাণবিক স্কেল আগে চলে, পিছে নয়। আর চতুর্থটি বুলেটিনে আসতেই পারে না, কারণ সংস্থা বাধ্য পার্থক্য এমন মানে পৌঁছানোর অনেক আগেই সেকেন্ড ঢোকাতে।
06 · প্রতিবেশী স্কেল
তার পাশে দাঁড়িয়ে সেই সব স্কেল, যারা একই সময় অন্য শুরু থেকে বা অন্য নির্দেশতন্ত্রে গোনে: পার্থিব সময় TT, যা দিয়ে পঞ্জিকা গণনা হয়, উপগ্রহ ব্যবস্থার পারমাণবিক স্কেল, আর ভরকেন্দ্রিক স্থানাঙ্ক সময়, যা মনে রাখে পৃথিবীতে ঘড়ি সৌরজগতের ভরকেন্দ্রের মতো চলে না।
সন্নিবেশ ও সংশোধন ছাড়া
পর্যবেক্ষিত ঘটনা
পঞ্জিকার স্কেল
Simetrium-এর নথিগুলির মধ্যে পাশে আছে সেকেন্ড, যা তিনটি স্কেলকেই একক দেয়, দিন আর ঘণ্টা, যেখানে আবর্তনের সেই একই অসমতা অন্য দিক থেকে দেখা যায়, আর অব্দ গণনা, যেখানে একক নয়, শূন্যবিন্দু ভিন্ন।
07 · ঐতিহাসিক অংশ
যে সেকেন্ড প্রথমে বানানো হয়েছিল, এখন তুলে দেওয়া হচ্ছে
লুই এসেন ও জ্যাক প্যারি জাতীয় পদার্থবিজ্ঞান গবেষণাগারে প্রথম সিজিয়াম ঘড়ি গড়েন এবং একটি অপ্রীতিকর কথা আবিষ্কার করেন: যন্ত্রটি সেটির চেয়ে স্থির বেরোল, যা দিয়ে তাকে যাচাই করার কথা ছিল। সেই মুহূর্ত থেকে পৃথিবী সময়ের মান হওয়া ছেড়ে পর্যবেক্ষণের বিষয় হলো, আর আট বছর পরে সেকেন্ডকে সিজিয়াম উত্তরণের কম্পাঙ্ক দিয়ে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করা হলো।
UTC-এর প্রথম রূপ পৃথিবীর সঙ্গে অন্যভাবে খাপ খাওয়াত: বছরে একবার খোদ কম্পাঙ্কের সংশোধন ঘোষণা করা হতো, ফলে স্কেলের সেকেন্ড ইচ্ছাকৃতভাবে SI সেকেন্ড থেকে আলাদা হয়ে যেত, আর তার উপরে পাঠ মাঝে মাঝে দশমাংশে সরানো হতো। নাবিকদের এতে সুবিধা হতো, পদার্থবিদদের নয়, আর টানা সেকেন্ড ছেড়ে দেওয়া হলো এই স্বীকৃতিতে যে বিরল ফাটল স্থায়ীভাবে ভুল এককের চেয়ে ভালো।
1972 সালের 1 জানুয়ারি থেকে UTC সমান SI সেকেন্ডে চলল, পারমাণবিক স্কেলের ঠিক দশ সেকেন্ড পিছনে, আর সন্নিবেশের অধিকার পেল। নয় দশমাংশ সেকেন্ডের সীমা নাবিকদের দাবির মাঝামাঝি পথ হিসেবে বাছা হলো, যাদের জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক বাঁধন দরকার ছিল, আর যোগাযোগ প্রকৌশলীদের দাবির, যাদের দরকার ছিল ধারাবাহিকতা।
ওজন ও পরিমাপের সাতাশতম সাধারণ সম্মেলন সিদ্ধান্ত নিল যে সীমা দেরিতে হলেও 2035 সালের মধ্যে শূন্যে নামানো হবে, অর্থাৎ সন্নিবেশ ছেড়ে দেওয়া হবে। কারণ প্রোগ্রামারদের সুবিধা নয়, বরং এই যে পৃথিবী গতি বাড়াতে শুরু করেছে: 2020 সাল থেকে ছোট দিনের রেকর্ড কয়েকবার ভেঙেছে, আর চেনা সন্নিবেশের বদলে প্রথমবার সেকেন্ড বাদ দেওয়ার দরকার পড়তে পারে — আর তার জন্য পৃথিবীর কোনো ব্যবস্থাই প্রস্তুত নয়।
যে স্কেলের পাঠ ঘোষণা করা হয়, মাপা হয় না
এই তালিকার প্রতিটি রাশির এমন যন্ত্র আছে যা বলতে পারে সে কত, আর কেবল UTC-এর তেমন যন্ত্র নেই এবং থাকতে পারে না। পারমাণবিক ঘড়ি ব্যবধান মাপে, ব্যতিচারমাপক পৃথিবীর আবর্তন মাপে, অথচ জুনের শেষে সেকেন্ড ঢোকানো হবে কি না সে প্রশ্ন মানুষ মীমাংসা করে আর তা বুলেটিনে ছাপা হয়, কারণ নয় দশমাংশ সেকেন্ডের সীমা চুক্তির ব্যাপার, প্রকৃতির নয়। এখান থেকেই এক অদ্ভুত ধর্ম: গ্রহের যেকোনো ঘড়ির UTC থেকে বিচ্যুতি ন্যানোসেকেন্ড পর্যন্ত জানা, অথচ খোদ UTC-এর শুদ্ধতার সঙ্গে মেলানোর কিছুই নেই — সে সংজ্ঞা অনুসারেই শুদ্ধ।
স্কেলের চুক্তিনির্ভর স্বভাব সবচেয়ে স্পষ্ট হলো তাকে তুলে দেওয়ার প্রস্তুতিতে। সন্নিবেশ সরানোর সিদ্ধান্ত এ কারণে হয়নি যে গ্রহের আবর্তন সূক্ষ্মতর মাপা শেখা হয়েছে, বরং এ কারণে যে ফাটলের দাম বেড়ে গেছে: শেয়ারবাজারের ছাপ, উপগ্রহ নৌচালন আর যোগাযোগের জাল একটি বাড়তি সেকেন্ডে যত ভোগে, নাবিকেরা সূর্যের সঙ্গে বিচ্যুতিতে তত ভুগত না। সীমা শূন্যে নামলে UTC পৃথিবীকে ধরার চেষ্টা ছেড়ে দেবে আর তার থেকে প্রথমে শতাব্দীতে এক মিনিট, পরে আরও দূরে সরে যাবে — আর সেই বিচ্যুতি নিয়ে কী করা হবে, তা আগামী প্রজন্মই ঠিক করবে।
তালিকা · মাপের একক
প্রতিটি রাশির জন্য একটি নথি
SI-এর সাতটি মূল একক, নিজস্ব নামওয়ালা বাইশটি উদ্ভূত একক, আর ব্যবস্থার বাইরের সেই রাশিগুলি যেগুলি ছাড়া প্রযুক্তিও চলে না, পঞ্জিকাও নয়।