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Schaltsekunde: Diese Silvesternacht ist eine Sekunde länger

Den Übergang ins Neue Jahr können wir diesmal ein winziges Bisschen länger feiern als sonst. Denn die Silvesternacht ist eine Sekunde länger. Diese Schaltsekunde wird um 23:59:59 Uhr Weltzeit eingefügt – die letzte Minute im alten Jahr hat dadurch 61 Sekunden. Diese Korrektur soll dafür sorgen, dass Atomuhren und astronomische Tageslänge weiterhin im Gleichtakt laufen.

Die Drehung der Erde um sich selbst bestimmt unsere Tageslänge: Genau eine Umdrehung entspricht einem Tag und damit rund 24 Stunden. An diesen von der Natur vorgegebenen Takt ist auch unsere Weltzeit angepasst. Dabei aber gibt es einen Haken: Die Rotation der Erde bleibt nicht immer gleich. Sie wird allmählich langsamer und schwankt auch immer ein wenig. Ursache dafür sind Gezeitenkräfte zwischen Erde, Mond und Sonne, aber auch Erdbeben und andere Ereignisse können die Tageslänge ein winziges Bisschen verändern.

Atomuhr in Braunschweig
Die Cäsium-Atomuhr an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist die Referenz für unsere gesetzliche Zeit (MEZ bzw. MESZ).
Atomuhren gegen die "Uhr der Erde"

Das Problem dabei: Unsere offizielle Weltzeit beruht seit 1967 auf Atomuhren – und diese laufen mit hoher Präzision gleichförmig. Unsere eiernde und lahmende "Uhr der Erde" bleibt dadurch immer weiter hinter den hochgenauen Atomuhren zurück. Würde man stur der Atomzeit folgen, würde sich die Weltzeit dadurch im Laufe der Zeit gegenüber der Tageslänge der Erde verschieben. Im Jahr 1972 beispielsweise hinkte die "Erdzeit" der Zeit der Atomuhren schon um 10 Sekunden hinterher.

Um solche Verschiebungen zu verhindern, werden seit 1972 immer wieder Schaltsekunden in die Weltzeit eingefügt – immer dann, wenn die Zeitmessung der Atomuhren um mehr als 0,9 Sekunden von der per Erdrotation vorgegeben Zeit abweicht. Gemessen wird die astronomische Tageslänge unter anderem mit Hilfe von Radioteleskopen, die die Position und Drehstellung der Erde in Bezug auf Quasare im All bestimmen.

Schaltsekunde in der Silvesternacht

In diesem Jahr ist es wieder soweit: In der Silvesternacht wird eine Schaltsekunde fällig. Sie wird am 31. Dezember 2016 nach 23:59:59 Uhr koordinierter Weltzeit (UTC) eingefügt. Die letzte Minute im alten Jahr hat dadurch 61 Sekunden. Weil Deutschland eine Stunde hinter der Weltzeit liegt, geschieht diese Einfügung nach unserer Zeit erst um 00:59:59 Uhr – also schon im neuen Jahr.

Umstellen müssen wir deswegen aber nichts: Funkuhren, Computeruhren und der Telefonzeitdienst empfangen automatisch Signale, die die Schaltsekunde einfügen. In Deutschland werden diese Signale von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) gesendet. Das Programm des Langwellensenders, über den die PTB die Zeitsignale aussendet, wurde bereits für die Einführung der Schaltsekunde vorbereitet.

TAI-Uhr in der PTB, Braunschweig
Die TAI-Uhr zeigt die Zeit ohne Schaltsekunden, sie geht gegenüber der Weltzeit um 36 Sekunden vor. TAI steht hier für Temps Atomique International, also die Internationale Atomzeit.
Warum die Abstände schwanken

Interessant dabei: Die Intervalle, in denen solche Schaltsekunden eingefügt werden, schwanken. Im Durchschnitt dauert es zwar zwischen 500 und 750 Tagen, bis sich eine Sekunde Unterschied zwischen Atomzeit und Erdzeit angesammelt hat. Doch viele kurzfristige Schwankungen überlagern diesen langfristigen Trend.

Screenshot während der Schaltsekunde am 30. Juni 2015
Noch gar nicht solange her: Screenshot der UTC-Uhr auf der Website 'www.time.gov' während der Schaltsekunde am 30. Juni 2015.
Dadurch variieren die Intervalle der Schaltsekunden zwischen sechs Monaten und sieben Jahren. So wurde die letzte Zusatzsekunde erst vor eineinhalb Jahre eingefügt, am 30. Juni 2015. Davor gab es weitere Schaltsekunden an Silvester 2005 und 2008. Zum Vergleich: Zwischen 1999 und 2005 vergingen sieben Jahre, bevor eine zusätzliche Schaltsekunde nötig wurde. Das demonstriert sehr gut, wie unregelmäßig unsere Erde rotiert.

Fakt ist: Für unseren Alltag sind die Schaltsekunde und diese Schwankungen kaum relevant – und schon gar nicht spürbar. Doch in der Astronomie oder bei der Satellitennavigation kommt es auf winzigste Zeitdifferenzen an. Denn nur wenn die Atomzeit akkurat auf die Drehung und Position der Erde abgestimmt ist, können die Teleskope auch ihr Ziel präzise anvisieren.

NPO, 30.12.2016
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