Die atomare Zeit steht vor einem historischen Wandel, um negative Schaltsekunden zu vermeiden

Internationale Zeitmessungsorganisationen bereiten sich darauf vor, über eine Reform abzustimmen, die in der Praxis die Schaltsekunden abschaffen und es dem UTC ermöglichen würde, sich bis zu einer Stunde von der Erdrotation zu entfernen.

• Die General Conference on Weights and Measures plant, im Oktober eine Resolution abzustimmen, um den UTC ab dem 20. Mai 2027 kontinuierlich zu machen.
• Die schnellere Rotation der Erde hat das Risiko erhöht, dass eine negative Schaltsekunde benötigt wird, eine Operation, für die viele Systeme nicht vorbereitet sind.
• Experten schätzen, dass es mindestens tausend Jahre dauern könnte, bis der Unterschied von einer Stunde erreicht ist, falls der Vorschlag genehmigt wird.

Die internationalen Zeitorganisationen bereiten sich darauf vor zu entscheiden, ob die Welt in der Praxis ein Werkzeug aufgeben sollte, das seit Jahrzehnten atomare Uhren mit der unregelmäßigen Rotation der Erde synchronisiert. Die General Conference on Weights and Measures plant, im Oktober einen Entwurf für eine Resolution abzustimmen, die die koordinierte Weltzeit, bekannt als UTC, ab dem 20. Mai 2027 in eine kontinuierliche Skala umwandeln würde.

Der Vorschlag würde nicht sofort die Beziehung zwischen den offiziellen Uhren und der Bewegung des Planeten beseitigen, würde jedoch den zulässigen Spielraum zwischen beiden Systemen ändern. Anstatt den UTC zu zwingen, innerhalb von 0,9 Sekunden der Erdrotation zu bleiben, würde die Reform es erlauben, dass der Unterschied auf bis zu eine Stunde anwächst, wodurch die Notwendigkeit entfällt, regelmäßig Sekunden hinzuzufügen oder zu entfernen.

Ein Problem, das aus der Erdrotation entstanden ist

Der UTC wird aus Atomuhren konstruiert, deren Stabilität es ermöglicht, die Zeit mit enormer Präzision zu messen und einen gemeinsamen Referenzrahmen für Telekommunikation, Navigation und Computersysteme aufrechtzuerhalten. Die universelle Zeit, die auf der Rotation basiert, bekannt als UT1, hingegen, reagiert auf einen Planeten, dessen Bewegung nicht mit einer perfekt konstanten Geschwindigkeit erfolgt, aufgrund physikalischer Variationen, die die Dauer der Tage leicht verändern.

Die Schaltsekunden entstanden, um diesen Unterschied zu korrigieren und zu verhindern, dass die zivile Uhr sich zu weit von der Sonnenmitte entfernt. Seit der Einführung des Systems im Jahr 1972 wurden 27 Schaltsekunden zum UTC hinzugefügt, immer unter der Logik, eine Zeitspanne hinzuzufügen, wenn die Erdrotation hinter den Atomuhren zurückbleibt.

Die Situation begann in den letzten Jahren einen unerwarteten Farbton anzunehmen, als die Erde einen leichten Anstieg ihrer Rotationsgeschwindigkeit verzeichnete. Sollte dieser Trend dazu führen, dass eine Sekunde entfernt werden muss, anstatt sie hinzuzufügen, müssten die Verantwortlichen eine beispiellose negative Anpassung in der Geschichte des Systems vornehmen.

Diese Möglichkeit stellt keine Bedrohung für das tägliche Leben der meisten Menschen dar, die wahrscheinlich den Verlust einer Sekunde nicht bemerken würden. Das Risiko konzentriert sich auf digitale Infrastrukturen, die auf genaue Zeitstempel angewiesen sind und deren Programme, Protokolle oder Server unter der Annahme entworfen wurden, dass Schaltsekunden immer hinzugefügt werden, wie Setnam Shemar, leitender Wissenschaftler des National Physical Laboratory im Vereinigten Königreich, erklärte.

Die Angst vor einer verschwindenden Sekunde

Shemar warnte, dass viele digitale Architekturen und Netzwerkzeitserver die Entfernung einer Sekunde nicht korrekt berücksichtigen. Seiner Meinung nach könnte eine solche Operation schwerwiegende Störungen in kritischen nationalen Infrastrukturen verursachen, darunter Telekommunikation, Stromnetze und Satellitennavigationssysteme, Bereiche, in denen ein unerwarteter Zeitstempel die Koordination zwischen mehreren Geräten beeinträchtigen kann.

Die Schwierigkeit besteht nicht nur darin, dass eine Uhr für einen Moment eine falsche Uhrzeit anzeigt. Verteilte Systeme können Protokolle vergleichen, Transaktionen sortieren, Signale koordinieren oder Ereignisse basierend auf Zeitfolgen validieren, sodass eine fehlende Sekunde unterschiedliche Verhaltensweisen zwischen Servern hervorrufen könnte, die die Anpassung ungleich erhalten.

Die Möglichkeit einer negativen Schaltsekunde vor 2035 wurde in der Debatte über die Zukunft des UTC angesprochen, obwohl dies nicht bedeutet, dass die Anpassung tatsächlich stattfinden wird. Das potenzielle Risiko hilft zu erklären, warum eine zuvor entfernte Möglichkeit begonnen hat, die internationale Agenda zu beeinflussen.

Das Problem betrifft auch positive Schaltsekunden, obwohl diese Anpassungen bereits bekannte Vorgänger und Verfahren haben. Die Kombination aus einer schwer umsetzbaren Praxis, heterogenen technologischen Systemen und einer möglichen negativen Korrektur hat Experten dazu veranlasst, nach einer Lösung zu suchen, die die Häufigkeit der Eingriffe verringert, anstatt jede einzelne Anpassung zu perfektionieren.

Der Vorschlag, den UTC abweichen zu lassen

Der Entwurf, der zur Abstimmung gestellt wird, schlägt vor, dass der UTC ab dem 20. Mai 2027 kontinuierlich sein soll und dass der Unterschied zum UT1 schrittweise erweitert werden kann. Wenn dies genehmigt wird, würde die Änderung eine stabile atomare Referenz für die digitale Infrastruktur aufrechterhalten, obwohl sie es der zivilen Uhr erlauben würde, sich weiter von der genauen Position der Sonne in Bezug auf die heute verwendete Zeit zu entfernen.

Laut Shemar würde diese Entscheidung über viele Jahre die mit neuen Schaltsekunden verbundenen Risiken beseitigen. Die internationale Debatte spiegelt das Interesse mehrerer nationaler Organisationen wider, eine Praxis zu beenden, die sie als gefährlich oder schwer zu verwalten für ihre kritischen Infrastrukturen ansehen.

Der Vorschlag spiegelt eine zunehmend sichtbare Priorität in der modernen Zeitmessung wider: den Schutz der Kontinuität technologischer Systeme, selbst wenn dies bedeutet, eine größere Trennung zwischen der Atomuhr und der Rotation des Planeten zu akzeptieren. Für die Nutzer wäre der Unterschied über Generationen hinweg nicht wahrnehmbar, aber für Betreiber von Netzwerken, Laboren und Navigationssystemen würde es bedeuten, eine periodische Quelle operationeller Unsicherheit zu beseitigen.

Die Debatte schlägt nicht vor, dass der UTC seine Funktion als internationale Referenz verliert oder dass jedes Land seine eigene Zeit ohne Koordination definieren kann. Die Resolution zielt darauf ab, eine gemeinsame und vorhersehbare Skala zu bewahren, während die Grenze geändert wird, ab der die Behörden eingreifen müssen, um die Distanz zur Rotationszeit zu korrigieren.

Eine langsame Veränderung mit technologischem Einfluss

Der Unterschied von einer Stunde würde nicht sofort auftreten und wäre nicht das erwartete Ergebnis für die kommenden Jahrzehnte. Shemar schätzte, dass sich der UTC wahrscheinlich nicht für mindestens tausend Jahre um eine volle Stunde von der Rotationszeit trennen wird, ein so ferner Horizont, dass die Systeme und Bedürfnisse der Zivilisation völlig anders sein könnten.

Dieser Zeitraum erklärt, warum der Vorschlag nicht als Warnung interpretiert werden sollte, dass alltägliche Uhren bald von der Sonne abweichen werden. Das unmittelbare Ziel besteht darin, eine Korrektur von nur einer Sekunde zu vermeiden, die Fehler in verbundenen Infrastrukturen verursachen könnte, während zukünftigen Generationen die Aufgabe überlassen wird, zu entscheiden, wie eine viel größere Differenz verwaltet werden soll.

Die Diskussion hat eine technische und eine institutionelle Dimension, da die Entscheidung von einer Abstimmung nationaler Delegierter verschiedener Länder abhängt. Der Druck, die Schaltsekunden abzuschaffen, kommt hauptsächlich aus der angesammelten Besorgnis über ihre Auswirkungen auf die nationale Infrastruktur.

Die Änderung zeigt auch eine familiäre Spannung für jedes globale System: Eine Regel, die geschaffen wurde, um die physikalische Genauigkeit zu bewahren, kann zu einer Quelle der Verwundbarkeit werden, wenn sie auf digitale Netzwerke angewendet wird, die mit anderen Annahmen entworfen wurden. In diesem Fall ziehen es die Verantwortlichen für die Zeit vor, eine langsame und vorhersehbare Abweichung zu tolerieren, anstatt das Risiko einzugehen, eine sofortige Änderung vorzunehmen, die zahlreiche Geräte nicht verarbeiten können.

Die Abstimmung im Oktober wird daher der nächste entscheidende Schritt sein, um die Beziehung zwischen UTC und der Erdrotation neu zu definieren. Sollte der Beschluss Unterstützung finden, könnten Schaltsekunden viel früher der Geschichte angehören, als die Differenz zwischen beiden Uhren ein sichtbares Problem für die Gesellschaft darstellt.

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