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Schaltsekunden: Atomzeit und die Erdrotation

Letzte Schaltsekunde, Ortszeit Wichita: Samstag, 31. Dezember 2016, 17:59:60.
(31. Dezember 2016, 23:59:60 UTC)

Schaltsekunden werden zur Koordinierten Weltzeit (UTC) – und Uhren weltweit – hinzugefügt, weil sich die Erde immer langsamer dreht und Tage dadurch ständig geringfügig länger werden.

Illustration

Atomuhren messen Schwingungen von Atomen.

Eine Sekunde ist heutzutage definiert als genau 9.192.631.770 Schwingungen eines Caesium-Atoms. (Abb. zeigt kein Caesium-Atom)

©iStockphoto.com/matspersson0

Atomuhren sind zu genau

Die Koordinierte Weltzeit (UTC) ist der Zeitstandard, von dem die Ortszeiten aller Zeitzonen abgeleitet werden. Die UTC basiert primär auf der kombinierten Zeitmessung von hunderten Atomuhren, ausgedrückt als Internationale Atomzeit (TAI).

Atomuhren messen die exakte Länge von Sekunden – und sie tun dies mit einer beispiellosen Genauigkeit: Die zu erwartende Zeitabweichung der modernsten Atomuhren beträgt eine Sekunde in etwa 100 Millionen Jahren.

Diese Genauigkeit hat einen entscheidenden Nachteil: Sie berücksichtigt nicht die tatsächliche Erdrotation, deren Geschwindigkeit über die Jahre abnimmt. So dauert ein Tag auf der Erde in der Regel etwas länger als 86 400 Atomsekunden. Im Durchschnitt beträgt die Abweichung etwa eine Millisekunde.

Die TAI entfernt sich somit immer mehr von der wahren Tageszeit (Sonnenzeit), die auf der tatsächlichen Erdumdrehung basiert und die durch den Zeitstandard UT1 ausgedrückt wird.

Atomuhren sind schlicht zu genau für diese Welt!

Schaltsekunden gleichen Uhrzeit an die Erdrotation an

Schaltsekunden werden zu unseren Uhren (UTC) hinzugefügt, damit dieser Zeitunterschied zwischen Atomzeit und der tatsächlichen Länge eines Erdentages nicht zu groß wird und die offiziell gültige Uhrzeit die sich verlangsamende Erdrotation widerspiegelt. Bevor die Zeitverschiebung zwischen Atom- und Sonnenzeit auf 0,9 Sekunden anwächst, wird zur UTC eine Schaltsekunde hinzugefügt.

Zeitunterschiede zwischen UTC, UT1 und TAI

  • UTC – Koordinierte Weltzeit, von der unsere Uhrzeit abgeleitet wird
  • TAI – Internationale Atomzeit, gemessen von Atomuhren
  • UT1 – mittlere Sonnenzeit am Nullmeridian, basiert auf der tatsächlichen Erdrotation

TAI – UT1: Die TAI entfernt sich immer mehr von der UT1. Die Diskrepanz schwankt täglich, beträgt momentan jedoch etwa 37 Sekunden.

TAI – UTC: Der Zeitunterschied zwischen TAI und UTC beträgt immer eine bestimmte Anzahl von vollen Sekunden, da immer ganze Schaltsekunden eingefügt werden. Momentan beträgt die Abweichung exakt 37 Sekunden.

UTC – UT1: Die UTC ist nie mehr als 0,9 Sekunden von der UT1 entfernt. Die tatsächliche Abweichung schwankt täglich.

Wussten Sie schon...?

Schaltsekunden können positiv (Sekunde hinzugefügt) oder negativ (Sekunde übersprungen) sein – jedenfalls theoretisch: bis jetzt wurden ausschließlich positive Schaltsekunden angeordnet. Da die Erde sich immer langsamer dreht, sind auch in Zukunft keine negativen Schaltsekunden zu erwarten.

Die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde um ihre Achse dreht, variiert von Tag zu Tag und von Jahr zu Jahr, sodass auch der Zeitunterschied zwischen UT1 und TAI entsprechende Schwankungen aufweist. Im Jahr 2011 betrug die Abweichung zum Beispiel 0,28 Sekunden, während die Erde im Jahr 2001 nur 0,02 Sekunden langsamer war als die Atomuhren (Quelle: IERS).

Die sich verlangsamende Erdrotation hat nicht nur zur Folge, dass Tage immer länger werden, sondern auch der Längenunterschied jedes einzelnen Tages wird immer größer – jedoch lediglich etwa zwei Tausendstel Sekunden pro Jahrhundert, laut einer Schätzung von Dr. Bruce Warrington vom australischen National Measurement Institute (NMI). Das bedeutet, dass Tage heute durchschnittlich 0,001 Sekunden länger sind als die von Atomuhren gemessenen 86 400 Sekunden; in 100 Jahren wird ein durchschnittlicher Tag etwa 0,003 Sekunden “zu lang” sein.

Einige Wissenschaftler wollen Schaltsekunden dennoch abschaffen. Auch wenn nur die wenigsten Menschen es merken würden, käme dies einer Revolution unserer Zeitrechnung gleich. Mehr...

Themen: Zeitmessung, Zeitumstellung, Schaltsekunden

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Koordinierte Weltzeit (UTC)

11:48:28

Sonntag, 29. März 2020

Ortszeiten weltweit orientieren sich an der UTC.

Mehr Infos zur UTC

Internationale Atomzeit (TAI)

11:49:05

Sonntag, 29. März 2020

TAI – Momentan 37 Sekunden vor UTC


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