Klok tikt voor de schrikkelseconde

Behalve een schrikkeljaar kennen we een schrikkelseconde. Maar de wereld wil er vanaf. Tot verdriet van de ingewijden.

In een klein zaaltje in het Gaylord Convention Center in National Harbor, een voorstad van Washington, buigen oude mannen zich over een laptop. De powerpointpresentatie wil niet op het scherm verschijnen. Bestond de ouderwetse overheadprojector nog maar, hoor je ze denken. Maar ja, het verleden is voorbij en de toekomst staat voor de deur.

Precies het onderwerp van de Future of Time-Meeting, afgelopen zondagmiddag. Want de toekomst van de tijd staat ter discussie. En de oude mannen in National Harbor willen redden wat er te redden valt.

Het draait allemaal om de schrikkelseconde. Al ruim tien jaar is daarover gesteggel. Een onderafdeling van de International Telecommunications Union (ITU), dat internationaal de regels en standaarden voor de telecommunicatie beheert, wil er vanaf.

Voor veel sterrenkundigen is dat een schrikbeeld. 'Niemand heeft enig idee welke problemen je over jezelf afroept,' zegt Rob Seaman van het National Optical Astronomy Observatory in Arizona. 'En dan heb ik het niet alleen over de astronomie.'

Toch scheelde het niet veel of twee jaar geleden werd er in Genève door vertegenwoordigers van 190 landen over gestemd. En die wisten lang niet allemaal precies hoe de vork in de steel zit. Seaman: 'Gelukkig is een definitieve beslissing op het nippertje uitgesteld tot 2015.'

Tijd is een glibberig begrip, dat wist Salvador Dali al. Arnold Rots van het Smithsonian Astrophysical Observatory tovert Dali's schilderij met de gesmolten horloges nog maar eens op het scherm. Vroeger was het simpel, legt hij uit: de zon fungeerde als klok en kalender; zandlopers vertelden je hoe snel de tijd verstrijkt. Het jaar, de maand, de dag - allemaal zijn ze terug te voeren op de regelmatige loop van de hemellichamen. Maar naarmate de 'zandlopers' nauwkeuriger werden, bleek steeds duidelijker dat die hemellichamen helemaal niet zo regelmatig bewegen.

Ordeningsdrang

Bovendien houdt de natuur geen rekening met de ordeningsdrang van de mens. Het jaar - de omlooptijd van de aarde rond de zon - duurt bijvoorbeeld 365,2422 dagen. Als je een kalender met 365 dagen hanteert, loopt die na vier jaar al bijna een dag uit de pas. Om die reden is eind 16de eeuw de schrikkeldag ingevoerd: eens in de vier jaar telt de maand februari 29 dagen in plaats van 28. Drie keer in de 400 jaar (in alle eeuwjaren die niet deelbaar zijn door 400) slaan we de schrikkeldag juist weer over. Zo komen we gemiddeld op een jaar van 365,2425 dagen - voorlopig nauwkeurig genoeg.

De schrikkelseconde werd pas in 1972 ingevoerd. Het verhaal is min of meer hetzelfde als dat van de schrikkeldag. Eén etmaal van 24 uur telt 86.400 seconden: 24 × 60 × 60. Maar de seconde is tegenwoordig heel nauwkeurig gedefinieerd, op basis van atoomklokken. De rotatieduur van de aarde - die bovendien niet helemaal gelijkmatig is - kan daardoor zeer exact worden opgemeten. Momenteel duurt de 'zonnedag' (het etmaal) geen 86.400 maar ongeveer 86.400,002 seconden - twee milliseconden langer. Als je daarmee geen rekening houdt, loopt je klok binnen een paar duizend jaar een uur uit de pas met de zon. Door gemiddeld eens in de anderhalf jaar een schrikkelseconde in te lassen, blijft het verschil altijd kleiner dan één seconde.

Goed geregeld, zou je denken. Vanwaar dan het onzalige idee om de schrikkelseconde af te schaffen? Rob Seaman zucht. 'Ik heb werkelijk geen idee,' zegt hij. 'Men vindt het kennelijk te ingewikkeld.'

De aardrotatie verandert onregelmatig, dus schrikkelseconden zijn niet even vaak nodig. Tussen 1972 en 1979 werden er negen ingelast; tussen 1999 en 2005 nul. Een nieuwe schrikkelseconde wordt bovendien pas een half jaar tevoren aangekondigd door de zogeheten International Earth Rotation and Reference Systems Service; de laatste was op 30 juni 2012. Computersystemen moeten dus met schrikkelsecondetabellen werken, die op onregelmatige tijden aanpassing behoeven.

Seaman toont een hilarisch YouTube-filmpje van de Britse gadget geek Tom Scott, die op overtuigende wijze uitlegt waarom computerprogrammeurs al knettergek worden van verspringende tijdzones, zomer- en wintertijd, en de talloze verschillende tijdschalen die in omloop zijn. 'En dan komen ze ook nog eens met die onregelmatige schrikkelseconden aanzetten,' roept hij gemaakt wanhopig uit. In het congreszaaltje in National Harbor wordt hooguit wat besmuikt gelachen. Want ja, het is ingewikkeld allemaal, maar zijn problemen er niet gewoon om opgelost te worden? Zo moeilijk is het toch ook weer niet?

'Het gekke is,' zegt Seaman, 'dat er veel minder aversie lijkt te bestaan tegen tijdzones en zomertijd. Terwijl dat toch ook kunstmatige ingrepen zijn waarmee elk land op eigen houtje schuift en rommelt. Maar de schrikkelseconde is anders: die is echt nodig om de middelbare zonnetijd in de pas te laten lopen met de atoomtijd.

En dat is weer van belang voor elke toepassing waarbij de oriëntatie van de aarde nauwkeurig bekend moet zijn: satellietcommunicatie, navigatie, astronomie, noem maar op. We hebben geen idee waar we allemaal tegenaan lopen als we het verband tussen Coordinated Universal Time en International Atomic Time zouden loslaten.'

Kenneth Seidelmann van de University of Virginia, de eminente en bejaarde hoofdredacteur van Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ziet ook alleen maar donkere wolken aan de horizon. 'Neem alleen al de wetgeving in heel veel landen. Die is vaak op de huidige tijdrekening gebaseerd. De schrikkelseconde afschaffen leidt tot wettelijke en rechtskundige chaos.'

Jonathan Fay van Microsoft, ook aanwezig op de bijeenkomst, kan meepraten over de geopolitieke gevoeligheid van het begrip tijd. 'Windows 95 is in een aantal landen verboden geweest omdat het kaartjes bevatte met landsgrenzen en tijdzones die door sommige staten niet werden erkend. Die kaartjes kom je in latere versies van Windows niet meer tegen.'

Ontbijt

Overigens hebben lang niet alle computerprogrammeurs moeite met de schrikkelseconde. 'Niet repareren als het niet stuk is,' luidt het devies van Harlan Stenn van de Network Time Foundation - een nerd op leeftijd met jaren-tachtigbril, baard en paardenstaart. 'Vergelijk het met je bacon and eggs-ontbijt. De kip legt de volgende dag gewoon opnieuw een ei, maar het varken kan het niet navertellen. Het afschaffen van de schrikkelseconde is een ontbijt waarin wij het varken zijn.'

Er zijn meer aparte types die op de Future of Time Meeting hun zegje komen doen. Kara Warburton bijvoorbeeld, van de internationale organisatie voor standaarden ISO. Grijs mantelpakje, steil haar, strenge bril. Zij hamert er vooral op dat je niet zo maar de Coordinated Universal Time (UTC) kunt herdefiniëren. Er moet dan een nieuwe naam bedacht worden, anders is het leed niet te overzien. UTC is volgens Warburton een van de 123.417 termen die door ISO in zes talen zijn vastgelegd en gedefinieerd. Die termen moeten eenduidig zijn: elk concept mag maar één betekenis hebben en andersom. 'Als het begrip UTC meerduidig wordt, druist dat in tegen alle standaarden op het gebied van de internationale terminologie,' waarschuwt ze.

In de loop van de middag wordt de discussie steeds geanimeerder. En onvermijdelijk komt de vergelijking met de 'millenniumbug' om de hoek kijken. Toen het magische jaar 2000 zich aandiende, waren er ook allerlei aanpassingen nodig aan computersystemen. Dus als er in 2015 inderdaad besloten wordt om de schrikkelseconde af te schaffen, dan is er nog heel wat werk aan de winkel.

'Gelukkig is er geen strakke deadline,' zegt Seaman. 'Je kunt met de invoering wachten tot je er helemaal klaar voor bent.' Het probleem is alleen dat je nooit zeker weet of je er klaar voor bent.

'Vrijwel niemand weet er het fijne van,' aldus Seidelmann. 'Er zijn hooguit honderd mensen op de hele wereld die het probleem überhaupt begrijpen.'

John Saego van AGI, een softwarebedrijf voor defensie- en spionagesystemen, is alvast met een voorlopige inventarisatie begonnen. Gps-satellieten, navigatiesystemen, financiële software - vrijwel alles moet eraan geloven, vertelt hij.

En inderdaad, ook astronomen zullen minstens tien procent van hun software moeten herschrijven. 'Bij de millenniumbug was het duidelijk,' aldus Microsoft-man Fay. 'Als er in het jaar 2000 een kerncentrale was ontploft, wist je dat er iets fout was gegaan. Maar hier is het allemaal veel diffuser. Veel problemen komen misschien pas na decennia aan de oppervlakte. Wat dat betreft fungeren sterrenkundigen inderdaad als de spreekwoordelijke kanarie in de kolenmijn.'

De astronomen op de bijeenkomst in National Harbor zien het somber in. Al die aanpassingen gaan miljoenen kosten, en uiteindelijk levert het netto niets extra's op; in het gunstigste geval blijft alles gewoon functioneren zoals het hoort.

En, moppert Seaman, dat hele ITU-voorstel veegt het probleem alleen maar tijdelijk onder het vloerkleed. Want als de aarde en de klok uit de pas gaan lopen, zul je dat op den duur toch een keer willen herstellen. Elke paar decennia een schrikkelminuut, of eens in de paar duizend jaar een schrikkeluur. Niemand zit er per slot van rekening op te wachten dat de zon in de verre toekomst om acht uur 's morgens zijn hoogste punt bereikt, en aan het begin van de middag alweer ondergaat.

Was het leven nog maar zo eenvoudig als vroeger, lang vóór de tijd van de overheadprojector, toen de metingen nog zo onnauwkeurig waren dat de variaties in de draaisnelheid van de aarde gewoon niet opvielen.

In feite is het onze exacte definitie van de seconde geweest die ons de das om deed. 'We kunnen tegenwoordig heel nauwkeurig de seconden aftellen,' zegt Seaman, 'maar we willen ook een klok die gekoppeld is aan de beweging van de zon. De huidige tijdrekening, met schrikkelseconden, vormt de beste oplossing die ik ken. We zullen het komende jaar nog heel wat aan voorlichting moeten doen.'

ÉÉN TEL

Een seconde was vroeger gewoon het zestigste deel van een minuut; een minuut het zestigste deel van een uur, en een uur het vierentwintigste deel van een dag. Anders gezegd: een seconde was het 1/86.400ste deel van een dag.

Nadat bleek dat de aardrotatie niet helemaal constant is, werd de seconde in 1952 opnieuw gedefinieerd als het 1/31.556.925,9747ste deel van de duur van het 'tropisch jaar' in het jaar 1900.

De huidige SI-definitie van de seconde werd in 1967 officieel vastgesteld: een seconde is sindsdien 'de duur van 9.192.631.770 perioden van de straling die overeenkomt met de overgang tussen de twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium-133 atoom'.

De International Atomic Time is op deze definitie gebaseerd, maar loopt een tikje uit de pas met de rotatie van de aarde. Die is namelijk een klein beetje onregelmatig, en verloopt langzaam maar zeker ook steeds trager: elke eeuw neemt de lengte van de dag toe met gemiddeld 2,3 milliseconden.

SCHRIKKELSMEREN

Oftewel 'leap smear'. Zo heet de strategie waarmee Google omgaat met schrikkelseconden: als er een aankomt, smeert men die uit door de seconden van die dag iets langer te maken. Op 30 juni 2012 verslikten computers zich in de schrikkelseconde, toen duidelijk werd dat belangrijke softwarefundamenten als Java en Linux er niet mee overweg konden. Links en rechts gaf dat ergernissen zoals verbroken verbindingen en servers die opnieuw moesten worden gestart.

undefined

Meer over