امیر حسن‌زاده: سال 2008 یک سال کبیسه بود. در این سال طبق قوانین تقویم میلادی، ماه فوریه 29 روزه شد تا اختلاف تقویم با رویدادهای نجومی متناظر کاهش یابد. اما این سال از نظر دیگری نیز کبیسه است و آن، این‌که طول این سال کبیسه نه 366 روز؛ که 366 روز کامل و یک ثانیه است. این ثانیه اضافی را ثانیه کبیسه می‌نامند.
ثانیه کبیسه به ثانیه‌ای گفته می‌شود که برای تنظیم و هماهنگی بهتر استانداردهای جهانی زمان و زمان خورشیدی متوسط اعمال می‌شود. استاندارد زمان بر اساس زمان جهانی هماهنگ، UTC و با استفاده از ساعت‌های اتمی بسیار دقیق تعیین می‌شود.
اما برای آن‌که این استاندارد به ثانیه تعریف شده بر اساس روز متوسط خورشیدی نزدیک باشد، گهگاه تصحیحی به اندازه یک ثانیه اعمال می‌شود. از سال 1988 مسوولیت بررسی و تعیین این تغییرات برعهده مرکز بین‌المللی چرخش زمین و خدمات سیستم‌های مرجع، IERS قرار گرفت.
یک ثانیه چیست؟
تا اواسط قرن بیستم، واحد زمان بر اساس روز متوسط خورشیدی بیان می‌شد. یک ثانیه بر اساس نسبت 86400/1 برابر روز متوسط خورشیدی تعریف می‌شد. روز خورشیدی، مدت زمانی است که طول می‌کشد خورشید دو بار پیاپی از راستای شمال-جنوب آسمان بگذرد که تقریبا معادل با فاصله زمانی دو اذان ظهر شرعی متوالی است.
در گذشته این مقدار را معادل 24 ساعت تعریف کرده بودند. اما زمین در مداری بیضی‌شکل به‌دور خورشید می‌گردد؛ از این رو موجودی فرضی به‌نام خورشید متوسط را در نظر گرفتند که در هر 365 روز یک‌بار در آسمان می‌گشت و ثانیه را بر اساس حرکت این موجود خیالی تعریف کردند.
اما اندازه‌گیری‌ها نشان داد سرعت چرخش وضعی زمین به دور محور خود نیز ثابت نیست. بنابراین نمی‌شد از تعریف شبانه‌روز متغیر برای استاندارد زمان‌سنجی استفاده کرد. در سال 1956، ثانیه بر اساس دوره حرکت انتقالی زمین به دور خورشید، یعنی طول سال تعریف شد. اما از آن‌جایی‌که مدار زمین به‌دور خورشید، بیضوی است و دیگر سیارات منظومه شمسی نیز در حرکت زمین اختلال ایجاد می‌کنند، این تعریف نیز از دقت مناسبی برخوردار نبود.
در سال 1967، در تعریف واحد زمان از خواص فیزیکی ترازهای اتمی استفاده شد. یک ثانیه بر اساس تعداد نوسان‌های اتم سزیم که در ساعت‌های اتمی کاربرد دارد، تعریف و به عنوان استاندارد پذیرفته شد. با استفاده از این ساعت‌های اتمی بسیار دقیق بود که دانشمندان توانستند اثر کاهش سرعت دوران وضعی زمین را اندازه‌گیری کنند.
در آزمایش‌هایی که از سال 1961 تا 1971 ادامه یافت، زمان اندازه‌گیری شده بر اساس چرخش زمین با ساعت‌های اتمی مقایسه شد و مقداری تاخیر مشاهده شد.
شبانه‌روز طولانی‌تر می‌شود؟
هم‌اکنون، اختلاف ثانیه تعریف شده بر اساس روز متوسط خورشیدی و روز استاندارد حدود 002/0 ثانیه در هر شبانه‌روز است که در هر سال، نزدیک به 6/0 ثانیه اختلاف را پدید می‌آورد. اما این تغییرات ثابت و یکنواخت نیست.
زمین هم‌اکنون هر 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه یک‌بار به‌دور خود می‌گردد، اما سرعت دوران زمین به عوامل غیرقابل پیش‌بینی مانند حرکت مواد داخل زمین ارتباط دارد. زمین شبیه به تخم‌مرغ خامی است که مدت‌های مدیدی است در حال دوران است.
لغزش لایه‌های مختلف درون زمین، انرژی دورانی این سیاره را تلف می‌کند و گردش زمین به‌دور خود آرام‌آرام کندتر می‌شود. از سوی دیگر، ماه نیز با پدیدآوردن جزر و مد روی زمین، به اتلاف انرژی دورانی وضعی زمین کمک می‌کند و طول شبانه‌روز را افزایش می‌دهد.
زمان جهانی هماهنگ، UTC از ساعت‌های اتمی کمک می‌گیرد تا با زمان UT1 که بر اساس زمان خورشیدی متوسط تنظیم می‌شود، به‌دقت هماهنگ باشد. کارشناسان به‌گونه‌ای تغییرات را اعمال می‌کنند که هیچ‌گاه، اختلاف این دو زمان از 9/0 ثانبه تجاوز نکند. تنها روش برای برقرارماندن این شرط، اعمال ثانیه کبیسه است.
براساس یک قرارداد پذیرفته‌شده، در زمان‌های لازم، ثانیه کبیسه در آخرین دقیقه روز 30 ژوئن یا 31 دسامبر اعمال می‌شود. آی‌ای‌آر‌اس با اندازه‌گیری‌های دقیق خود، اختلاف UT1 و UTC را روزانه اندازه‌گیری می‌کند و اگر این اختلاف از 6/0 ثانیه بیشتر شود؛ تشکیل جلسه می‌دهد.
کارشناسان حاضر در جلسه، روند تغییرات این اختلاف را در 30 ژوئن یا 31 دسامبر آن سال تخمین می‌زنند و در صورت لزوم، اعمال ثانیه کبیسه را از چند ماه قبل اعلام می‌کنند.
تاریخچه اعمال ثانیه کبیسه
از سال 1972 تاکنون 23 بار ثانیه کبیسه اعمال شده است. آخرین مورد آن در 31 دسامبر سال 2005 میلادی اتفاق افتاد. روند کند تغییر سرعت گردش وضعی زمین باعث شده بود که در فاصله زمانی 1 ژانویه 1999 تا 31 دسامبر 2005، فقط یک بار ثانیه کبیسه اعمال شود.
بر اساس خبرنامه 4 ژوئیه مرکز بین‌المللی چرخش زمین و خدمات سیستم های مرجع، IERS نیز در پایان سال 2008، ثانیه کبیسه اعمال خواهد شد و آخرین دقیقه 31 دسامبر 61 ثانیه خواهد داشت. یادتان باشد فردا ساعت‌هایتان را با رادیو و تلویزیون هماهنگ کنید.
نظر شما