Schaltsekunde
Eine Schaltsekunde ist eine bei Bedarf in die Koordinierte Weltzeit UTC zusätzlich eingefügte Sekunde, um sie mit der Universellen Sonnenzeit UT1 zu synchronisieren (dUT1 < 0,9 s). Sie wird vom Internationalen Dienst für Erdrotation und Referenzsysteme (IERS) festgelegt und eingeführt.
2 Notwendigkeit
3 Praktische Durchführung
4 Liste aller Schaltsekunden
5 Zukunft
Bis in die 1950er Jahre war die Sekunde als 1/86400 eines mittleren Sonnentages definiert. Eine vom Sonnenstand und damit letztlich von der Erdrotation abgeleitete Zeitskala verläuft jedoch nicht streng gleichförmig, da die Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde unregelmäßigen Schwankungen und einer langfristigen Verlangsamung unterliegt. Eine solche ungleichförmige Zeitskala ist für viele technische und wissenschaftliche Zwecke nicht brauchbar.
Seit 1967 ist daher die Sekunde als das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung festgelegt.[1] Die so erzeugte gleichförmig verlaufende Zeitskala ist die Internationale Atomzeit (TAI). Die Erdrotation wird dennoch weiter beobachtet; die aus ihr abgeleitete ungleichförmig verlaufende Zeitskala ist die Universal Time UT1, die z. B. für astronomische Zwecke benötigt wird.
Im Jahr 1972 betrug die Differenz zwischen UTC und TAI vor Einführung der Schaltsekunde bereits 10 Sekunden. Somit liegt der Unterschied heute bei etwa 35 Sekunden.
Obwohl die Sekunde im Laufe der Zeit mehrmals neu definiert wurde, behielt man ihre Länge bei jedem Definitionswechsel so gut wie möglich bei. Daher basiert die Länge der heutigen SI-Sekunde letztlich auf Bestimmungen der Länge des mittleren Sonnentages aus dem späten 19. Jahrhundert. Die Veränderlichkeit des mittleren Sonnentages war damals noch nicht bekannt, und ihre mittlere Länge war aus Beobachtungsmaterial bestimmt worden, das sich hauptsächlich über das 18. und 19. Jahrhundert erstreckte. Als Folge ist die heutige Sekunde repräsentativ für die Länge der astronomisch bestimmten Sekunde etwa zur Mitte des damals ausgewerteten Beobachtungszeitraums, also um 1820. Gegenwärtig ist der Tag einige Millisekunden länger als damals, so dass auch die aus der Erdrotation abgeleitete UT1-Sekunde etwas länger ist als die SI-Sekunde, welche die Verhältnisse vor 200 Jahren widerspiegelt. Daher ist es nötig, zum Ausgleich mehr Schaltsekunden in UTC einzufügen (positive Schaltsekunden) als wegzulassen (negative Schaltsekunden).
Notwendigkeit[Bearbeiten]
Tageslängen 1962 bis 2011
Die Erdrotation unterliegt ständigen Schwankungen. In den letzten Jahrzehnten hat sie sich beschleunigt, aber auf Dauer wird sie durch die Gezeitenreibung abgebremst. Darum verläuft UT1 zunehmend langsamer, während TAI streng gleichförmig verläuft.
Die im Alltag verwendete bürgerliche Zeit sollte sich zweckmäßigerweise am Tag-Nacht-Wechsel, also an der Erdrotation und damit an UT1 orientieren, andererseits ist für technische Zwecke ein streng gleichförmiges Zeitmaß, also TAI, wünschenswert. Als Kompromiss wurde die Koordinierte Weltzeit UTC eingeführt. Zeiteinheit für UTC ist wie für TAI die mit Atomuhren gemessene SI-Sekunde. Durch Einfügen von Schaltsekunden wird erreicht, dass sich UTC nie um mehr als 0,9 s von UT1 entfernt. Auf diese Weise ist einerseits gewährleistet, dass die Alltagszeitskala nicht langfristig von der mittleren Sonnenzeit abdriftet, andererseits steht eine atomuhrgenaue Zeiteinheit zur Verfügung.
Praktische Durchführung[Bearbeiten]
Schaltsekunden werden in Deutschland von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt festgelegt, die allerdings dazu nur die international vom