Zaman ölçekleri ve artık saniye
Bir ölçü birimi değil, üç ölçek: UTC, TAI ve UT1 · büyüklük: bir an
31 Aralık 2016'da Uluslararası Yer Dönüşü Hizmeti'nin saatleri 23 saat 59 dakika 60 saniyeyi gösterdi — sıradan bir günde bulunmayan bir zamanı. Saniye eklendi, çünkü Yer o güne dek atom saatlerinin neredeyse altı onda bir saniye gerisine düşmüştü ve ekleme yapılmasaydı ayrılma, uzlaşmayla konmuş eşiği aşacaktı. O günden bu yana tek bir ekleme olmadı: gezegen beklenmedik biçimde hızlandı ve şimdi ciddi olarak ters işlem konuşuluyor — eklenmesi değil, silinmesi gereken bir saniye.
Bu iş ancak, gündelik dilin tek sözcükle «zaman» dediği üç şeyi ayırt ederek anlaşılır. TAI atom ölçeğidir; düzgün yürür ve gezegeni umursamaz. UT1 Yer'in kendi dönme açısıdır, yani kendi huyu olan gökbilimsel bir olaydır. UTC ise uzlaşmanın ölçeğidir: atom saniyeleriyle yürür, ama gezegenden dokuz onda bir saniyeden çok uzaklaşmamak için zaman zaman tam bir eklenmiş saniye alır. Birincisi ayarlanamaz, ikincisi öngörülemez, üçüncüsü ise bir kurulun kararıyla belirlenir ve bir bültende basılır.
01 · Tanım
Uluslararası Atom Zamanı TAI, ulusal laboratuvarlara dağılmış yaklaşık iki yüz elli atom saatinin göstergelerinden derlenir ve tek bir düzeltme olmadan SI saniyeleriyle yürür. Evrensel Zaman UT1, Yer'in dönme açısıyla verilir ve bu yüzden gezegenle birlikte yürüyüşünü değiştirir. Eşgüdümlü Evrensel Zaman UTC, TAI'den tam sayıda saniye ayrılır ve Uluslararası Yer Dönüşü Hizmeti'nin duyurduğu eklemelerle UT1'in yakınında tutulur.
UTC'nin düşüncesi bağdaşmazı bağdaştırmaktır: saniyesi atomdur, düzgündür, fizik ile iletişim için elverişlidir; göstergesi ise gökbilimseldir, gündüz ile geceye bağlıdır. Bu bağdaştırmanın bedeli bir kırılmadır: birkaç yılda bir ölçeğe fazladan bir saniye girer, dakika o zaman altmış bir saniye tutar ve 23:59:60 damgası yasal olur. Bu yüzden UTC, üç ölçek içinde, günlerin olağan sayımının anlatamadığı anlara sahip tek ölçektir.
Ötesinde ekleme kararlaştırılan eşik, mutlak değerce dokuz onda bir saniyedir ve fiziksel nedenlere değil, 1972'de gökbilimciler ile iletişim mühendisleri arasında varılan uzlaşmaya dayanır. Hizmet, UT1 − UTC farkını radyo girişimölçümü ve uydu gözlemleriyle izler ve kararını C Bülteni'nde yayımlar — yılda iki kez, olası tarihten yarım yıl önce; bu tarih ya haziran sonuna ya da aralık sonuna düşer.
UTC hiçbir aygıtla denetlenemez, çünkü gerçek bir değeri hiç yoktur: TAI bir birim gibi, UT1 bir olay gibi, UTC ise bir uzlaşma gibi davranır ve göstergesi ölçülmez, duyurulur. Buna karşılık kendi saatimiz onunla nanosaniyeye dek karşılaştırılabilir, çünkü hizmetin bültenleri her ulusal ölçeğin göstergesinin uzlaşılandan ne kadar ayrıldığını bildirir.
Üstteki merdiven TAI − UTC kaymasıdır; tam saniyelerle büyür. Alttaki testere UT1 − UTC farkıdır; geride kalan Yer'le birlikte aşağı sürünür ve her eklemede bir saniye yukarı sıçrar. Alttaki kırmızı çizgiler dokuz onda birlik eşiği imler: testere ona yaklaşır yaklaşmaz hizmet yeni bir ekleme kararlaştırır ve iki çizgi adımını birlikte atar.
Kesik çizgi atom ölçeğidir; orada her saniye bir öncekine denktir. Dalgalı çizgi Yer'in dönüşüdür; gelgit sürtünmesiyle yavaşlar, yine de gezinir, çünkü su ile hava yeniden dağılır, hatta sıvı çekirdekteki devinimler yüzünden. Kırmızı çizgiler hizmetin araya girmek zorunda kaldığı anlardır. İkinci çizgi öngörülemediği içindir ki eklemeler on yıl öncesinden duyurulamaz: gözlemlere dayanarak yarım yıl önce kararlaştırılır.
02 · Dönüşüm
Aynı an değişik ölçeklerde
Bir anı alışılmış herhangi bir biçimde girin — ondalık yıl olarak, Jülyen tarihi olarak, Unix çağının başından sayılan saniyeler olarak — künye o aynı anın öbür ölçeklerde nasıl göründüğünü ve o gün hangi kaymaların geçerli olduğunu gösterecektir.
Atom ölçekleri arasındaki geçişler nanosaniyeye dek kesindir, çünkü sabitlerle belirlenir: TT, TAI'den 32,184 s ayrılır; GPS ölçeği ise tam 19 s. Yalnız UT1 satırı yaklaşıktır: A Bülteni'nden alınır, gelecek içinse öngörü olarak verilir.
POSIX standardında saniye sayımı öyle kurulmuştur ki günde her zaman tam 86 400 saniye bulunur; eklenmiş bir saniyenin orada kendini anlatacak bir yolu yoktur: dizge ya aynı göstergeyi iki kez yineler ya da saati geri alır. Bu küçük ayrıntı yüzünden Haziran 2012'de büyük hizmetlerin yarısının sunucuları çöktü ve o günden beri birçok şirket fazla saniyeyi bütün bir güne yayıyor, saatlerine ince bir katman hâlinde sürerek.
| Değer | Açıklama | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Büyüklük mertebeleri
logaritmik ölçek: nanosaniyeden beş saate04 · Ölçüm aletleri
Ölçekleri ne tutar ve ne ile denetlenir
Soğutulmuş atomlardan bir bulut yukarı atılır ve aynı çınlaç içinden iki kez geçer — çıkışta ve düşüşte —, bu da geçiş sıklığının on altıncı basamağa dek ölçülmesini sağlar. Böyle birincil ayarlar saniyenin uzunluğunu belirler ve hiçbir saat göstergesi tutmaz: öbür saatlerin yürüyüşünü denetlemek için birkaç günlüğüne çalıştırılır.
Mazer, sıklığını bir saatten bir güne uzanan aralıklarda fıskiyeden belirgin biçimde daha düzgün tutar, ama yavaşça yana kayar; bu yüzden laboratuvarlarda sıklık ayarı değil, ölçeğin bekçisi olarak hizmet eder: yürüyüşü birkaç günde bir birincil ayarla karşılaştırılır. TAI'nin sonradan derlendiği o kesintisiz göstergeyi işte mazerler verir.
Ayrı kıtalardaki iki anten aynı kuazarın gürültüsünü alır ve imin varış zamanındaki fark, Yer'in uzak kaynaklara göre duruşunu ele verir. UT1 işte böyle ölçülür, çünkü gezegenin dönme açısı hiçbir saatle öğrenilemez — yalnız gözlenebilir ve hizmet bunu gece gündüz yapar.
Her uydu güvertesinde atom saatleri taşır ve dört im yakalamış bir alıcı yalnız yerini değil, zamanı da onlarca nanosaniye doğrulukla geri kurar. Yayımlanan ölçek ise kendisininkidir: GPS dizgesinde hiç ekleme yoktur, TAI'den tam on dokuz saniye uzakta durur ve UTC'ye göre güncel fark, uydunun iletisinde ayrı bir alanda yol alır.
05 · Yazım kuralları
Ölçeği belirtilmemiş zaman damgası damga değildir
Ölçeklerin adları büyük harfle, noktasız ve içinde boşluk olmadan yazılır; göstergenin kendisine ise hangi ölçekte alındığı her zaman eklenir: Z harfi ya da ISO 8601 standardının yazımında bir kayma, zaman atom zamanıysa ayrıca TAI veya GPS kaydı. Ölçek farkları işaretiyle ve saniye olarak yazılır; başa, kendisinden çıkarılan ölçek konur.
Birinci yazım olanaksızdır, çünkü ekleme UTC'ye göre günün sonunda yapılır; oysa Moskova kuşağında aynı an gece üçe düşer ve damga o zaman 02:59:60 olur. İkincisi, ölçek ile Greenwich boylamının tarihsel ortalama zamanı arasına eşitlik işareti koyar; oysa o zaman ölçü biliminde çoktandır kullanılmaz. Üçüncüsü çıkarmanın yönünü karıştırır: atom ölçeği önde gider, arkada değil. Dördüncüsü ise bir bültende hiç görünemez, çünkü hizmet, fark böyle bir değere ulaşmadan çok önce bir saniye eklemekle yükümlüdür.
06 · Komşu ölçekler
Yanında, aynı zamanı başka başlangıçlardan ya da başka bir dayanak dizgesinde sayan bütün ölçekler durur: efemeritlerin hesaplandığı yer zamanı TT, uydu dizgelerinin atom ölçeği ve Yer'deki saatlerin Güneş Dizgesi'nin kütle merkezindekilerden başka türlü yürüdüğünü göz önüne alan ağırlık merkezli koordinat zamanı.
ekleme ve düzeltme olmadan
gözlenen olay
efemerit ölçeği
Simetrium’un künyelerinden yanında duranlar saniye, üç ölçeğe de birimini veren, gün ve saat, dönüşteki aynı düzensizliğin başka yandan görüldüğü, ve yıl sayımı, birimleri değil, başlangıçları ayrılan.
07 · Tarihsel bölüm
Önce icat edilen, şimdi kaldırılan saniye
Louis Essen ile Jack Parry, National Physical Laboratory'de ilk sezyum saatini kurdu ve tatsız bir şey buldu: aygıt, kendisini denetlemek için düşündükleri şeyden daha kararlı çıktı. O andan sonra Yer, zamanın ayarı olmaktan çıktı ve gözlem konusu oldu; sekiz yıl sonra da saniye, sezyum geçişinin sıklığıyla yeniden tanımlandı.
UTC'nin ilk biçimi Yer'e başka türlü uyuyordu: yılda bir kez sıklığın kendisine bir düzeltme duyuruluyor, böylece ölçeğin saniyesi SI saniyesinden bile bile ayrılıyordu; üstelik gösterge zaman zaman onda birlerle kaydırılıyordu. Denizcilerin işine geliyordu, fizikçilerin gelmiyordu; ve esnek saniyeden vazgeçildi, seyrek bir kırılmanın sürekli yanlış bir birimden yeğ olduğu kabul edilerek.
1 Ocak 1972'den başlayarak UTC düzgün SI saniyeleriyle yürüdü, atom ölçeğinin tam on saniye gerisinde kaldı ve ekleme hakkı kazandı. Dokuz onda bir saniyelik eşik, gökbilimsel bağ isteyen denizcilerin istekleriyle süreklilik isteyen iletişim mühendislerinin istekleri arasında orta yol olarak seçildi.
Yirmi Yedinci Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, eşiği en geç 2035'te sıfıra indirmeye, yani eklemelerden vazgeçmeye karar verdi. Neden, yazılımcıların rahatı değil, Yer'in hızlanmaya başlamasıdır: 2020'den bu yana kısa gün rekorları birkaç kez kırıldı ve alışılmış eklemenin yerine ilk kez bir saniyenin silinmesi gerekebilir — buna ise dünyada hiçbir dizge hazır değildir.
Göstergesi ölçülmeyip duyurulan bir ölçek
Bu kataloğun her büyüklüğünün, ne ettiğini söyleyebilecek bir aygıtı vardır; yalnız UTC'nin böyle bir aygıtı yoktur ve olamaz. Atom saatleri aralıkları ölçer, girişimölçerler Yer'in dönüşünü ölçer; oysa haziran sonunda bir saniye eklenip eklenmeyeceği sorusunu insanlar karara bağlar ve bir bültende basılır, çünkü dokuz onda bir saniyelik eşik uzlaşma işidir, doğa işi değil. Buradan tuhaf bir özellik doğar: gezegendeki herhangi bir saatin UTC'den sapması nanosaniyeye dek bilinir; oysa UTC'nin kendi doğruluğunun karşılaştırılacağı hiçbir şey yoktur — o, tanımı gereği doğrudur.
Ölçeğin uzlaşmaya dayalı yapısı, en açık biçimde kaldırılışının hazırlığında görüldü. Eklemeleri kaldırma kararı, gezegenin dönüşünün daha ince ölçülmeyi öğrenilmesinden değil, kırılmanın bedelinin artmasından doğdu: borsa zaman damgaları, uydu seyrüseferi ve iletişim ağları fazladan bir saniyeden, denizcilerin güneşten ayrılmadan çekeceğinden çok çeker. Eşik sıfıra indirildiğinde UTC Yer'i yakalamayı bırakacak ve ondan önce yüzyılda bir dakika, sonra daha çok uzaklaşacak — bu ayrılmayla ne yapılacağına ise artık gelecek kuşaklar karar verecek.
Katalog · ölçü birimleri
Her büyüklük için bir künye
Yedi SI temel birimi, kendi adı olan yirmi iki türetilmiş birim ve sistem dışı büyüklükler; bunlar olmadan ne teknik ne de takvim yürür.