Τετάρτη 27 Μαρτίου εμφανίζεται στο μεγάλου κύρους επιστημονικό περιοδικό «Nature» μια εργασία του γεωφυσικού Ντάνκαν Αγκνιου (Duncan Agnew) από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας με τον κάπως παράξενο τίτλο: «Melting ice solves leap-second problem – for now», κάνοντας άμεσα τον γύρο του κόσμου. Με δεκάδες αναφορές και αναλύσεις στο Διαδίκτυο. Αλλά ποιος πάγος λιώνει; Ποιο είναι αυτό το άτακτο δευτερόλεπτο που δημιουργεί προβλήματα; Και το ελέγχουμε ή μπορεί να ξεφύγει;
Θέλει κάποια υπομονή για να γίνει κατανοητό τι συμβαίνει με τον χρόνο που μας παρασύρει ενώ εμείς ασυναίσθητα κολυμπάμε μέσα σε αυτόν. Εδώ στη Γη είχαμε ήδη από τον προηγούμενο αιώνα τουλάχιστον δύο διαφορετικούς τρόπους μέτρησης για την ακριβή διάρκεια του 24ώρου και κατ’ επέκταση τη βασική μονάδα του χρόνου, δηλαδή το δευτερόλεπτο.
Το 24ωρο είναι ο χρόνος που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο διαδοχικά περάσματα του ήλιου από το υψηλότερο σημείο στον ουρανό ενός τόπου. Το δευτερόλεπτο προέκυψε ως το (1/86400) αυτού του χρόνου (αφού 1 ημέρα = 24 ώρες x 60 λεπτά x 60 δευτερόλεπτα = 86.400 δευτερόλεπτα). Αλλά αυτό ήταν κατά προσέγγιση διότι η διάρκεια του 24ώρου είχε και έχει κάποιες διακυμάνσεις.
Το 1967 όμως, με την εμφάνιση των ατομικών ρολογιών, η λέξη «προσέγγιση» εξαφανίστηκε. Λειτουργούσαν με τη βοήθεια ενός ισοτόπου του στοιχείου καίσιο με το 1 δευτερόλεπτο να είναι ο (ακριβέστατος) χρόνος που απαιτούνταν για την εκπομπή 9.192.631.770 μηκών κύματος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ακτινοβολίας εκπεμπόμενης όταν γίνεται η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από μια ζώνη ενέργειας του στοιχείου αυτού σε μια πολύ-πολύ γειτονική. Προφανώς τα παραπάνω επιλέχθηκαν έτσι ώστε και πάλι να έχουμε 86.400 δευτερόλεπτα στο 24ωρο.
Η άστατη συμπεριφορά της Γης
Τέλεια επινόηση λοιπόν αυτό το «δευτερόλεπτο», τεχνολογικά εξελιγμένη. Ο πλανήτης μας όμως κατά την περιστροφή του αποδείχθηκε πως δεν ήταν και ο τέλειος χρονομέτρης. Αιτίες για αυτό ήταν οι εξής τρεις:
- Η τριβή του νερού με τον βυθό επιδρά επιβραδυντικά στην ταχύτητα περιστροφής του πλανήτη (tidal dissipation).
- Το λιώσιμο των πάγων έχει συμβάλει στον μετασχηματισμό του όγκου της Γης. Καθώς οι πόλοι απαλλάσσονται από το βάρος του πάγου, εκεί τα εδάφη ανέρχονται, ενώ στον Ισημερινό η μετακίνηση μεγάλων ποσοτήτων νερού έχει συμβάλει στο να αποκτά ο πλανήτης ένα πιο σφαιρικό σχήμα με τελικό αποτέλεσμα να μειώνεται η ταχύτητα περιστροφής.
- Ο σε ρευστή κατάσταση μεταλλικός πυρήνας της Γης παρουσίασε μια επιβράδυνση στην περιστροφή του και επειδή πρόκειται για εσωτερική κίνηση στη γήινη σφαίρα, αυτή πρέπει να αντισταθμιστεί από την κίνηση του εξωτερικού της υλικού, στον μανδύα και στον φλοιό, με ακριβώς αντίθετη συμπεριφορά, άρα και με αύξηση της ταχύτητας περιστροφής.
Από παλαιότερα, για τον παγκόσμια αποδεκτό χρόνο περιστροφής και τη διάρκεια του ενός δευτερολέπτου κατ’ επέκταση είχε αποφασιστεί να γίνει ο εξής συμβιβασμός. Να έχουμε τη λεγόμενη Συντονισμένη Παγκόσμια Ωρα (UTC) στην οποία η μονάδα του χρόνου θα καθορίζεται με βάση δυο συστατικά.
Το ένα θα προέρχεται από τα δευτερόλεπτα όπως προκύπτουν ως μέσος όρος των τιμών από τα 450 πιστοποιημένα ατομικά ρολόγια 80 εργαστηρίων σκορπισμένων σε διάφορα μέρη του κόσμου. Αλλά ως δεύτερο συστατικό θα προστίθεται (ενίοτε θα αφαιρείται) «κάτι» (κατά την τελευταία ημέρα του Ιουνίου ή του Δεκεμβρίου κατά προτίμηση).
Αυτό το «κάτι» θα είναι χρόνος με βάση τη μεταβαλλόμενη περίοδο περιστροφής της Γης που έχει ως συνέπεια η διάρκεια του κάθε δευτερολέπτου να είναι μέγεθος που υπόκειται σε μεταβολές του χρόνου περιστροφής λόγω των αιτίων που περιγράψαμε πριν. Ετσι χρειαζόταν κάθε τόσο στις σταθερές μονάδες του χρόνου που προκύπτουν από τα ατομικά ρολόγια να προστίθενται κάποια εμβόλιμα δευτερόλεπτα (leap seconds) αφού συνεχώς η περιστροφή της Γης επιβραδυνόταν.
Ακριβώς όπως προστίθεται στον Φεβρουάριο μία ημέρα κάθε τέσσερα χρόνια. Το πρώτο τέτοιο εμβόλιμο δευτερόλεπτο προστέθηκε το 1972 και στα πρώτα δέκα χρόνια προσέθεταν σχεδόν κάθε χρόνο από ένα. Από το 2016 όμως δεν έχει προστεθεί έστω 1, διότι συνολικά ο χρόνος για μια πλήρη περιστροφή της Γης ελαττώνεται και πάμε για τη στιγμή που θα πρέπει, για πρώτη φορά, να αφαιρεθεί 1 ολόκληρο δευτερόλεπτο από τον «ανελαστικό χρόνο» που προκύπτει από τα ατομικά ρολόγια.
Και κάποιοι φοβούνται πως δεν είναι όλα τα μηχανήματα έτοιμα για κάτι τέτοιο. GPS, Linux, για παράδειγμα, ίσως να είναι σε μια πρώτη προσέγγιση στους πληττόμενους. Η Meta είναι ήδη εξοργισμένη και κάνει δικές της πατέντες.
Αυτό που έχει προκύψει από την εργασία στο «Nature» είναι πως η επιτάχυνση στην περιστροφή του πλανήτη Γη λόγω του αντίρροπα συμπεριφερόμενου διδύμου «υγρός πυρήνας – στέρεο κέλυφος» αντιπαρατίθεται στην επιβράδυνση που προκαλεί το λιώσιμο των πάγων στο τέλος του 20ού αιώνα. Ετσι η αναγκαστική αφαίρεση του ενός δευτερολέπτου απωθείται με ανακούφιση προς το 2029. Χωρίς αυτό να μας κάνει υπερήφανους για ό,τι κατορθώσαμε λιώνοντας τους πάγους.
