Как мы можем избежать необходимости високосного года / секунды?


13

Учитывая текущую скорость вращения Земли вокруг Солнца и текущую скорость и ось вращения, как лучше всего сохранить время, чтобы избежать високосного года ? Сколько часов мы должны иметь в день и дни в году, чтобы сохранить баланс, чтобы не нужно было добавлять или удалять дни из года? Кроме того, сколько минут в час и секунд в минуту мы должны избегать лишней секунды ?




3
Все, что нам нужно сделать, это сбросить гору Эверест в Марианскую впадину. Это должно ускорить вращение Земли настолько, чтобы больше не требовались дополнительные секунды.
Майк Скотт,

@MikeScott Тогда нам просто нужно как-то ускорить земную орбиту вокруг Солнца, чтобы избавиться от високосных лет.
Ajedi32

Ответы:


18

Високосные годы существуют по двум причинам:

  • В году нет целого числа дней.
  • Люди чувствуют необходимость сохранять времена года в календаре.

Учитывая вышесказанное, нет способа избежать високосных лет или чего-то подобного. Определение календарного года как фиксированного количества дней (например, 365 дней) приведет к смене сезонов на один день за четыре года.


Дополнительные секунды существуют по двум причинам:

  • Длина дня, измеренная атомными часами, не является постоянной.
  • Люди чувствуют необходимость хранить полночь в полночь, полдень в полдень.

Учитывая вышесказанное, нет способа избежать високосных секунд или чего-то подобного. Определение дня как фиксированного количества атомных секундных часов (например, 86400) приведет к тому, что ваши часы и Солнце не согласятся в средний местный полдень, но на очень небольшую величину.

Тем не менее, есть серьезные предложения по устранению високосных секунд. Некоторым людям, например тем, кто использует UTC для отметки времени финансовых транзакций, они не нравятся. Пока что эти предложения были отклонены. Стандартный ответ - это не UTC, который сломан; это использование UTC в контексте, где его не следует использовать, что не работает. Если вам нужна монотонно увеличивающаяся шкала времени, используйте время TAI или GPS.


Какие трудности возникнут, если создать отдельные единицы для «длинной гражданской секунды», «средней гражданской секунды» и «короткой гражданской секунды», причем первая определяется как одна часть на 60 миллионов длиннее, чем «нормальная» секунда, средняя - это «нормальная» секунда, а последняя определена как одна часть на 60 миллионов короче, а гражданское время было указано как переключение между различными типами секунд для разных лет? Применение коррекции 1 микросекунда в минуту в течение года может показаться менее разрушительным, чем периодическое применение коррекции в одну секунду.
Суперкат

1
Большинство предложений по избавлению от високосных секунд основаны на том, чтобы просто допустить ошибку в полночь / полдень. Поскольку они станут заметно неправильными только через столетия, особенно потому, что часовые пояса отключены на десятки минут в зависимости от того, где вы находитесь.
Линдон Уайт

2
Мы могли бы избежать високосных секунд, если бы мы были в порядке с солнечным временем и атомным временем, являющимся не связанными вещами.
user253751

2
Избегать високосных секунд совершенно тривиально: не используйте SI-секунды, а то, что я называю «календарными секундами», иначе UT1 .
R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА

1
Для полноты картины стоит отметить, что мы на самом деле все в порядке, так как полдень и полночь были неправильными в США (и других местах) в течение примерно полугода: в летнее время. И теперь, когда я думаю об этом, для большей части часового пояса солнце не подслушивается прямо в полдень. Между Вашингтоном, округ Колумбия, и Огайо солнечное время меняется примерно на час (солнце встает примерно на час позже в Огайо), но они находятся в том же часовом поясе.
Тодд Уилкокс,

4

Это на самом деле не работает так, как вы думаете, по крайней мере, не так, как это практично для общества вообще. Их проблема в том, что мы определяем день, основанный на вращениях Земли относительно Солнца, а год - как полную орбиту вокруг Солнца, и если вы обнаружите число вращений Земли на одной орбите, это не целое число (~ 365,24 оборота (дня) в году). Чтобы избежать високосного года, вам необходимо определить день так, чтобы в году было целое число дней (то есть, точно 365 дней). Проблема в том, что день и ночь будут дрейфовать относительно наших часов, а через 2 года день и ночь переключатся. Продолжительность года также является переменной и не имеет принципиального значения, поэтому, чтобы сохранить эти точные отношения, вам придется постоянно переопределять продолжительность дня,

Високосная секунда имеет тот же тип проблемы. Мы хотим определить количество секунд в дне как 86400 секунд / день, но вращение Земли не является постоянным. Поэтому, чтобы часы не дрейфовали, нужно добавить дополнительные секунды.


4

Мы не только можем избежать високосных секунд, но так оно и было на самом деле. И есть общая более новая система, которая также избегает високосных секунд.

До 1960 года секунды определялись как 1/86400 от среднего солнечного дня. Затем, когда изменения в вращении Земли вызвали его несинхронизацию, можно было вычислить новый средний солнечный день и разделить его на 86400 - изменив длину секунды в абсолютном выражении, растянув или уменьшив ее очень незначительно.

Это был беспорядок, как вы можете себе представить. Таким образом, второе было определено в терминах определенного количества атомных колебаний, которые можно сделать чрезвычайно точными. Вместо того, чтобы сжимать и растягивать вторую, чтобы сохранить их точное число в день, мы оставляем вторую фиксированной и добавляем или вычитаем одну из (целочисленного) числа, когда нам нужно отрегулировать.

Это в значительной степени способы синхронизации времени вращения Земли с нашими часами - вам нужно что-то дать, либо изменив длину секунды и сохранив счетчик фиксированным, либо вы установите фиксированную длину и измените счет. Для кого-то, кто просто пишет простую программу, скажем, для вычисления гражданских секунд между двумя временными метками UTC, старый способ был проще (фиксированное количество секунд между двумя значениями тривиально). Но если вы выполняете научные или инженерные расчеты или эксперименты с большой точностью, лучше ПУТЬ иметь очень твердо фиксированную длину секунды, не меняя ее время от времени - гораздо хуже, чем неудобство, связанное с учетом дополнительных секунд.

Но, кстати, другой подход заключается в том, чтобы просто игнорировать високосные секунды и поддерживать непрерывную работу часов. Так работает время GPS - оно началось синхронно с UTC, но с тех пор оно не было скорректировано для високосных секунд, поэтому они не синхронизированы примерно на четверть минуты или около того (я не проверял некоторое время). Это хорошо для орбитальных вычислений GPS, которые пересекают границы поправочных секунд. В пакете данных GPS есть информация о текущей дельте между временем UTC и временем GPS, чтобы вы могли рассчитать гражданское время из времени GPS, а также предварительное предупреждение за несколько месяцев, когда будет добавлена ​​или опущена новая високосная секунда.

Другой ответ предложил поставить в очередь високосные секунды и делать многосекундный прыжок каждые десять лет. Это на самом деле не сильно упрощает ваше программное обеспечение - теперь вы должны уделять минутам, скажем, 67 секунд, каждое десятилетие. Проще всего справиться с високосными секундами, используя стол, и при этом никогда не отключаться даже на 1 секунду. (Стандарт допускает их добавление или пропуск между прочим - у вас может быть 59 секунд или 61 секунда, когда вам нужна регулировка. Обычно это последняя.

О, еще одно решение. Организация, которая действительно отслеживала все это, называлась Международной службой вращения Земли, впоследствии переименованной в Международную службу вращения Земли и справочных систем (IERS) . Представьте себе хаос, если они перестанут финансироваться, а Земля перестанет вращаться. Во всяком случае, я полагаю, вы могли бы просто попросить их вращать его более последовательно. :-)


2

Я инженер-программист, и я могу говорить о проблеме с високосными секундами.

Они непредсказуемы. Вы не знаете заранее, будет ли у вас такой. Код, который заботится о точном количестве секунд, нуждается в некотором обновлении или подаче, чтобы продолжить работать правильно.

Это также шаг, который добавляет сложности. Вы должны дать в течение минуты, которая содержит 61 секунд.

Что касается первой проблемы, компромисс, обеспечивающий разумное отслеживание между вращением Земли и временем суток, будет заключаться в том, чтобы допустить более слабую терпимость. Вместо того, чтобы быть в пределах одной секунды, исправляйте это по графику каждые 10 лет. Программное обеспечение не должно беспокоиться о проблемах из года в год, и часы остаются равными 7 секундам (или ± 4, если вы забегаете вперед) до истины.

Учитывая , что у нас уже есть часовые пояса, солнце не будет точно в положении в полночь в полночь в любом случае , но будет на полчаса вперед или назад. Астрономам уже нужны специальные офсетные часы.


Также как инженер-программист, я хотел бы отметить, что для большинства вещей, подключенных к Интернету, и многих других вещей, которые на самом деле не связаны, вы все равно ожидаете, что время от времени будут корректироваться время от времени с шагом более секунды. Большая часть високосных секунд покрывается теми же скидками, которые вы делаете для коррекции часов. Но когда они имеют значение (например, в GPS), они действительно имеют значение, поэтому они добавляют сложность дизайна для поддержки людей, которые в них нуждаются, и это иногда доставляет неудобства даже тем, кто этого не делает.
Стив Джессоп

@SteveJessop - время GPS не имеет високосных секунд. Время GPS, или TAI, - это то, что должен использовать инженер-программист, которому абсолютно нужна монотонная шкала времени. Использование UTC и жалоба на то, что у него есть високосные секунды - это «Доктор, мне больно, когда я так поступаю: 《bonk》». Решение простое: тогда не делай этого.
Дэвид Хаммен,

@DavidHammen: верно, поэтому при использовании GPS в качестве источника времени вам нужно добавить дополнительные секунды, и вы получите неправильное время (от POV остального мира), если вы этого не сделаете.
Стив Джессоп

Надежным способом избежать проблем с синхронизацией с компьютерами является не работа в UTC с его високосными секундами, а работа на самом низком уровне: звездное время («звездное время») или универсальное время (UT1), которое астрономы используют для настройки своих телескопов и сателлиты на абсолютные позиции наведения. Это может быть легко преобразовано в "местное" время в любой системе, GMT, EST, UTC, GPS и так далее. Неровности вращения Земли тщательно отслеживаются, и значения UTC-UT1 всегда доступны.
JonesTheAstronomer

Забыл дать ссылку на эту дискуссию, которая посвящена Всемирному времени.
JonesTheAstronomer
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.