Leap Second e rotazione terrestre

[pindol]

Salve ragazzi,

vorrei porre alla vostra attenzione un'argomento che mi ha lasciato un po' perplesso ovvero quello del Leap Secondo (o secondo intercalare).

Per chi non sapesse cos'è, in poche parole il leap secondo è usato per sincronizzare il tempo della rotazione terrestre con quello scandito dagli orologi atomici. Per più info qui: http://it.wikipedia.org/wiki/Secondo_intercalare

Sappiamo tutti che la terra ruota attorno al suo asse in poco meno di 24h e sta pian piano decelerando, causa l'attrazione gravitazionale della luna, o fenomeni interni tipo terremoti o tettonica a zolle ecc..

La questione del Leap Second è balzata alla cronaca pochi mesi fà quando si sono aggiornati gli orologi atomici che di conseguenza danno l'ora anche agli orologi dei computer e server di tutto il mondo e c'è stato qualche server che non si è aggiornato e sono successi un po' di casini con alcuni servizi internet.

Curiosando nella pagina di wikipendia linkata sopra, ho notato come dall'applicazione del secondo intercalare nel 1972, ci siano state ben 25 correzioni, ovvero 25 secondi, a voi non sembra un po' strana la cosa?

A me sembra una decelerazione pazzesca, perchè vorrebbe dire (se fosse costante) che la terra rallenterebbe di circa 1 minuto ogni 100 anni, una cosa incredibile, perchè capite anche voi che in pochi milioni di anni la terra sarebbe ferma.

Ma come tutti sappiamo la terra miliardi di anni fà aveva una rotazione di 6 ore e la luna era molto più vicina quindi la rallentava molto di più rispetto ad oggi.

Voi cosa ne pensate? Dove stà l'inghippo?

Pindol

[Doraneko]

Non ho approfondito troppo la questione, secondo me però funziona diversamente.
Nel senso che si, la velocità di rotazione della Terra rallenta, ma non di così tanto.Rallenta di microsecondi al massimo, ma non di 1 o 2 secondi all'anno!
Queste aggiunte di secondi penso che siano semplicemente degli aggiustamenti fatti ai nostri orologi sulla base della reale durata del giorno, cioè non è che i nostri orologi sono esattissimi e misuriamo che la Terra rallenta sempre di così tanto!

[Dumah Brazorf]

Secondo il tuo ragionamento (autore del thread) ogni volta che aggiorniamo l'orologio rallentiamo anche la nostra misura di secondo. Certo che no. Nel '70 il secondo durava lo stesso tempo di adesso. Diciamo che abbiamo preso come riferimento una misura del secondo che è quasi perfetta per il calcolo del giorno. Quasi. Per cui ogni tanto occorre aggiustare l'orologio per sopperire a quella lieve discrepanza con la realtà.
Alla fine dei conti il discorso non è tanto diverso dal giorno bisestile ogni 4 anni, giorno che dobbiamo aggiungere perchè il nostro calcolo dell'anno è lievemente più corto della reale rivoluzione della terra intorno al sole.

[pindol]

mmhh...

non ho capito bene le vostre risposte.

Da quello che ho capito Dumah, tu sostieni che l'orologio atomico viene aggiornato perchè non è accuratissimo e quindi ogni tanto va ricalibrato.

Se fosse così però gli aggiornamenti sarebbero costanti e programmabili, al contrario il Leap Second viene aggiornato solo quando le misure di sfasamento del tempo atomico e quello della rotazione terrestre arriva ad essere superiore a 0.9 secondi, è successo ad esempio che dal 1999 al 2005 non ci fosse stato nessuna risincronizzazione degli orologi atomici.

Guardando ancora su wikipedia ho trovato questa frase:

Il tempo coordinato universale (UTC) è la base temporale legale per tutto il mondo e segue il TAI, con uno scarto di un certo numero di secondi (attualmente 35). Tali secondi sono inseriti su consiglio dell'International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), per fare in modo che, come media sugli anni, il Sole sia al meridiano di Greenwich entro 0,9 secondi dal 12:00:00 UTC.

Pindol

[Dumah Brazorf]

Originariamente inviato da pindol

Da quello che ho capito Dumah, tu sostieni che l'orologio atomico viene aggiornato perchè non è accuratissimo e quindi ogni tanto va ricalibrato.

Non ci siamo capiti. L'orologio atomico è accuratissimo! E' il periodo di rotazione terrestre che non è esattamente 60*60*24 secondi! Noi non possiamo modificare la durata del secondo, sarebbe folle, e quindi neanche la durata di un giorno per cui ogni tanto ci occorre togliere aggiungere un secondo applicando lo stesso principio con il quale aggiungiamo un giorno ogni 4 anni per riallinearci al periodo di rivoluzione terrestre intorno al sole.
Man mano che la terra rallenterà aumenterà la frequenza degli aggiustamenti perchè non possiamo rivalutare il secondo facendolo più corto.

[hibone]

Non capisco proprio di cosa state parlando...

Conosco persone che pagherebbero per una giornata di 48 ore...

Il problema comunque non credo si ponga. La dilatazione del giorno è così lenta che probabilmente l'uomo si adatterà anche a quella nel corso della sua evoluzione.

[pindol]

certo non possiamo cambiare la durata del secondo.

ma quello che non riesco a capire è il perchè di così tanti aggiustamenti, in 40 anni come detto l'orario è stato aggiustato moltissime volte.

Siamo d'accordo che la rotazione terrestre non può essere perfetta, altrimenti questo problema non ci sarebbe.

Ma non capisco il perchè debbano essere ritarati, se:

1) gli orologi atomici sono precisissimi e perderanno si o no un secondo ogni tot milioni di anni

2) la rotazione terrestre rallenta in modo infinitesimale (non certo 1 sec all'anno)


Pindol

[Dumah Brazorf]

Da wikipedia:
"Il primo orologio atomico sperimentale fu costruito nel 1949 ed installato presso il National Bureau of Standards negli Stati Uniti. Il primo modello sufficientemente accurato, basato su transizioni di livelli energetici nell'atomo di cesio, fu costruito nel 1955 da Louis Essen al National Physical Laboratory in Gran Bretagna. Fu installato presso l'osservatorio di Greenwich a Londra.
L'uso di questi orologi ha portato nel 1967 alla definizione del secondo sulla base del tempo atomico. Dal 1972 (data dell'introduzione del "tempo atomico") al 1999 sono stati aggiunti complessivamente al "tempo terrestre" 22 secondi.
[...]
Gli orologi atomici a maser utilizzano una cavità risonante contenente un gas ionizzato. Solitamente è usato il cesio perché questo è alla base della definizione del secondo come 9.192.631.770 cicli della radiazione corrispondente alla transizione tra due specifici livelli energetici dello stato fondamentale dell'atomo di questo elemento."

Diciamo che il "problema" si è creato con l'adozione del secondo atomico, secondo che è scandito in maniera estremamente precisa ma che non è esattamente pari al secondo "reale" che si calcolerebbe dividendo il tempo di rotazione terrestre per 60*60*24. Avranno calcolato male i cicli del cesio? 9.192.631.800 sarebbero andati meglio, magari se ne sono accorti solo dopo ma ormai era troppo tardi... boh.
Secondo questo articolo http://www.ilpost.it/2012/06/30/oggi...secondo-in-piu si starebbe cercando un modo per "allungare" il secondo ma non tutti sono daccordo.

In definitiva possiamo dire che ogni tanto ci tocca ritarare gli orologi perchè "abbiamo calcolato male il secondo".

[pindol]

si ma il concetto di perchè si fà lo ho capito, quello non era in discussione, cioè il fatto che si cerca di regolare il secondo atomico con quello reale.

la cosa che non riesco a capire è questo sfasamento enorme che arriva anche a 1 o 2 sec all'anno

Se la terra oggi ruota attorno al proprio asse in 23h 56m e 4.1234567sec (è un esempio), domani girerà in 23h 56m e 4.1234566 e questo è normale e rallenterà sempre di più con il passare del tempo, ma come diceva in qualche post più sopra dorenco si tratta di variazioni infinitesimali, saranno si e no calcolabili sulla scala dei picosecondi forse meno...

quindi il mio problema resta, da dove saltan fuori ste enormi discrepanze?

Ci sarà sicuramente una spiegazione, ma non riesco a capirla

Potrei capirla se gli orologi atomici si trovassero in orbita intorno alla terra...

Pindol

[hibone]

allontanandosi da wikipedia e cercando un po in giro, si legge che il secondo intercalare, è esattamente come l'anno bisestile.

ovvero viene contato una tantum.

in altri termini il secondo intercalare non va ad allungare la durata del "giorno" inteso in senso generale, ma va ad allungare la durata di un solo specifico giorno e basta. per cui se il giorno durasse esattamente 24h ( per semplicità di notazione) si avrebbe che, applicando il secondo intercalare, il 30 dicembre durerebbe 24h, il 31 durerebbe 24h e 1 secondo, e il 1 gennaio durerebbe nuovamente 24 ore. In altri termini si fa semplicemente slittare in avanti la mezzanotte di un secondo, da cui la definizione di leap second.

se la durata del giorno solare è minore di quella misurata, senza gli aggiustamenti avremmo uno spostamento progressivo della mezzanotte d'orologio rispetto a quella del sole.

cordialmente.

[pindol]

ok hibone ma questo non è in discussione, penso che lo abbiamo capito tutti che si cambia solo una volta ogni tanto, in un solo giorno prestabilito.

il fatto è un'altro, perchè c'è questa differenza, quando la rotazione terrestre rallenta di soli 1,7ms ogni 100 anni?

Pindol

[sbudellaman]

Probabilmente non c'entra solo la rotazione della terra ma anche altre variabili. Giusto per spararne una, posso ipotizzare che l'anno solare non coincida esattamente con 365 giorni (o per meglio dire, 365 rotazioni), l'anno bisestile può aiutare ma magari servono correzioni più precise, sul secondo. Ma ripeto è giusto un esempio (inventato su due piedi), potrei pensare a tante altre cose. Se sono stati aggiunti dei secondi questo non deve significare necessariamente che la terra stia rallentando con quella velocità, probabilmente serve anche a far coincidere i secondi con i giorni, i giorni con gli anni ecc.

[hibone]

Originariamente inviato da pindol

ok hibone ma questo non è in discussione, penso che lo abbiamo capito tutti che si cambia solo una volta ogni tanto, in un solo giorno prestabilito.

il fatto è un'altro, perchè c'è questa differenza, quando la rotazione terrestre rallenta di soli 1,7ms ogni 100 anni?

Pindol

considera un orologio A che misura una rivoluzione in 24h esatte, e un orologio B che misura la stessa rivoluzione in 24h e 1 secondo,

se sincronizzi i due orologi nel giorno X, hai che il giorno X i due orologi indicano la mezzanotte nello stesso istante. dopo un giorno l'orologio B indica la mezzanotte un secondo più tardi dopo l'orologio A, dopo 60 giorni la differenza sale a un minuto, dopo 10 anni la differenza sale ad un'ora, per cui l'orologio B segna la mezzanotte quando l'orologio A segna l'una.

se l'orologio A è un orologio atomico, e l'orologio B è la terra, ti ritrovi che dopo 10 anni la terra raggiunge la mezzanotte quando l'orologio A segna l'una, dopo 120 anni, la mezzanotte viene raggiunta quando l'orologio A segna mezzogiorno. abbastanza paradossale.

No ricordo il nome preciso del problema, ma rientra nella teoria sulla propagazione degli errori.
http://it.wikipedia.org/wiki/Propagazione_degli_errori

[pindol]

ho trovato questa interessante immagine:

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...om_SI_day_.svg

non la posto perchè ha una risoluzione troppo alta.

Ho inoltre trovato un'articolo che forse potrebbe piegare molte cose, solo che è in inglese e non lo capisco così bene da comprenderlo al meglio, magari qualc'uno di voi ha voglia di cimentarsi nella lettura e poi esplicare a tutti noi

http://en.wikipedia.org/wiki/%CE%94T

Pindol

[pindol]

Originariamente inviato da hibone

considera un orologio A che misura una rivoluzione in 24h esatte, e un orologio B che misura la stessa rivoluzione in 24h e 1 secondo,

se sincronizzi i due orologi nel giorno X, hai che il giorno X i due orologi indicano la mezzanotte nello stesso istante. dopo un giorno l'orologio B indica la mezzanotte un secondo più tardi dopo l'orologio A, dopo 60 giorni la differenza sale a un minuto, dopo 10 anni la differenza sale ad un'ora, per cui l'orologio B segna la mezzanotte quando l'orologio A segna l'una.

se l'orologio A è un orologio atomico, e l'orologio B è la terra, ti ritrovi che dopo 10 anni la terra raggiunge la mezzanotte quando l'orologio segna l'una, dopo 120 anni, la mezzanotte viene raggiunta quando l'orologio senza mezzogiorno. abbastanza paradossale.

No ricordo il nome preciso del problema, ma rientra nella teoria sulla propagazione degli errori.
http://it.wikipedia.org/wiki/Propagazione_degli_errori

si ma forse non ci siamo spiegati. Prendendo spunto dal tuo esempio

l'orologio A (atomico) segna la durata del giorno in 24h o se preferisci 86,400 secondi

L'orologio B (la terra) segna la durata del giorno in 23h 56m 4s o 86,164 secondi, noi ogni 4 anni aggiungiamo 1gg (per recuerare i 4 minuti persi ogni giorno) e quindi i conti tornano ed è come se il giorno fosse di 86,400 secondi.

Detto questo la terra rallenta il suo movimento progressivamente di circa 1,7ms ogni 100 anni

Quindi l'orologio B è vero che và più lento ma è una cosa impercettibile, e ora che arrivi ad 1 secondo di ritardo, passano migliaia di anni.

Capito cosa intendo?

Pindol

[hibone]

Originariamente inviato da pindol

Detto questo la terra rallenta il suo movimento progressivamente di circa 1,7ms ogni 100 anni

Quindi l'orologio B è vero che và più lento ma è una cosa impercettibile, e ora che arrivi ad 1 secondo di ritardo, passano migliaia di anni.

questo passaggio è sbagliato, perché il "quindi" è fuori luogo. il fatto che la terra vada più piano non è necessariamente conseguenza del fatto che il suo movimento rallenta.

"andare piano" e "rallentare" non sono sinonimi.

se tu passi da 100 km/h a 80 km/h rallenti. se vai a 5km/h vai piano.
se da 5km/h passi a 5.1km/h hai accelerato, ma continui ad andare piano.
se passi da 100km/h a 80km/h rallenti, ma continui ad andare più veloce di uno che va a 5km/h

allo stesso modo la terra potrebbe rallentare ma girare più veloce oppure potrebbe andare più piano senza rallentare o addirittura accelerando.
in altri termini dire "la terra rallenta" è diverso da dire "la terra gira più piano di.."

Nel caso specifico io ho assunto che il rallentamento della terra fosse pari zero, e che quindi la velocità di rotazione fosse costante. E il discorso che ho fatto ha perfettamente senso.

In altri termini se anche la terra avesse velocità di rotazione perfettamente costante, la necessità di sincronizzare le due misure del tempo permane, fintanto un'intera rotazione non avviene esattamente in 24 ore.

Non so quanta dimestichezza tu abbia con le grandezze angolari, per cui non so quale esempio farti per darti un'idea più concreta del problema.

[Dumah Brazorf]

Originariamente inviato da pindol

L'orologio B (la terra) segna la durata del giorno in 23h 56m 4s o 86,164 secondi, noi ogni 4 anni aggiungiamo 1gg (per recuerare i 4 minuti persi ogni giorno) e quindi i conti tornano ed è come se il giorno fosse di 86,400 secondi.

Edit.
Altro articolo: http://www3.lastampa.it/scienza/sezi...o/lstp/460845/

[Dumah Brazorf]

Moment, il giorno bisestile viene aggiunto perchè la terra non ci mette esattamente 365giorni a fare una rivoluzione intorno al sole NON perchè si è calcolato il giorno con 4 minuti di scarto. Inoltre si aggiunge un ulteriore anno bisestile ogni 4 secoli se ricordo bene.
Il secondo è stato calcolato in base al tempo di rotazione terrestre sul proprio asse. L'86400-ma parte di questo tempo è non è stata perfettamente riprodotta con l'orologio atomico per cui ogni anno o più paghiamo un secondo di differenza. La terra non ci mette 86400secondi ma 86399,9975 o qualcosa del genere. E' un errore nostro non centra nulla il rallentamento della terra che è di qualche millisecondo ogni secolo o millennio.

[pindol]

Originariamente inviato da Dumah Brazorf

Non è esattamente 86164 secondi, ma 86163,9975 (esempio) secondi il che ci porta oltre all'anno bisestile il leap second.
Come ti ho già detto sopra nell'ultima riga, non è colpa della terra che rallenta ma nostra che abbiamo ratificato un secondo un poco troppo corto per quel che ci serviva e ora lo "paghiamo" con quasi un secondo l'anno.
Altro articolo: http://www3.lastampa.it/scienza/sezi...o/lstp/460845/

mi spiace ma non è come dici tu.

Se fossi come dici tu il leap second sarebbe perfettamente calcolabile e quindi si può dire già adesso, il prox leap second avverrà in questa data. Invece il Leap Second viene deciso in base alla misurazione della rotazione terrestre e può succedere come nel 1972 che ci sono stati 2 leap second, oppure dal 1999 al 2005 nemmeno uno.

X Hibone:

Ho capito cosa intendi, ma forse tu non capito bene cosa intendo io, se sappiamo che la terra rallenta la sua rotazione di 1.7ms ogni 100 anni, puoi spiegarmi come ci sia una differenza di 35secondi nel tempo calcolato dagli orologi atomici TAI e il tempo coordinato universale UTC?

E inoltre ribadisco il concetto espresso prima, se fosse come dici tu, il leap second sarebbe perfettamente calcolabile e prevedibile invece non è così.

Pindol

[hibone]

Originariamente inviato da pindol

X Hibone:

Ho capito cosa intendi,

no non hai capito.

ma forse tu non capito bene cosa intendo io,

ho capito cosa intendi, il problema è che tu non fai differenza tra distanza e velocità e tra velocità e accelerazione.

se sappiamo che la terra rallenta la sua rotazione di 1.7ms ogni 100 anni, puoi spiegarmi come ci sia una differenza di 35secondi nel tempo calcolato dagli orologi atomici TAI e il tempo coordinato universale UTC?

c'è scritto sulle pagine di wikipedia che hai quotato.

se l'orologio che resta indietro gira più piano di quello che usi come riferimento, e lo porti avanti di un secondo ogni volta che resta indietro di quasi un secondo, dopo 35 volte che ripeti il procedimento, hai portato avanti l'orologio di 35 secondi.

dato che l'operazione di sincronizzazione corrisponde soltanto a portare avanti l'orologio, dato che l'orologio continua ad andare più piano del riferimento, esso continuerà ad accumulare ritardo e a rimanere indietro, non ci vedo nulla di astratto.

Quello che sostieni tu, lo avresti aggiustando la definizione dell'unità di tempo, in modo che una rotazione impieghi esattamente 24 ore, questa operazione non sarebbe una sincronizzazione, perché vai ad aumentare la velocità di rotazione delle lancette, non la distanza che hanno percorso. Dato che una unità di misura deve essere invariante e universale, non è che la si possa modificare a piacimento, per cui si è costretti a portare avanti gli orologi.

E inoltre ribadisco il concetto espresso prima, se fosse come dici tu, il leap second sarebbe perfettamente calcolabile e prevedibile invece non è così.

al contrario. come il nome suggerisce, il leap second vale esattamente "1 secondo", in italiano si chiama secondo intercalare, dove secondo è inteso come unità di tempo, non come numero ordinale.

quello che non è predicibile è quando il ritardo tra l'orologio atomico e la rotazione terrestre si avvicina ad un secondo, perchè la terra, pur avendo velocità angolare approssimativamente costante, ha delle irregolarità che tendono a far fluttuare il ritardo accumulato in più o in meno.