โลกหมุนช้าลง 1 วินาที

 

เราคุ้นเคยกับ  “เวลาออมแสง” หรือ DST (Daylight Saving Time) หรือเรียกว่า Summer Time เป็นการปรับเวลาฤดูร้อนของฝั่งยุโรป ที่ได้จากแนวคิดของ William Willett นักสถาปนิกชาวอังกฤษ ด้วยแนวคิดที่ว่า เมื่อเข้าฤดูร้อน ดวงอาทิตย์จะขึ้นก่อนเวลาปกติ ทำให้เราควรจะปรับเวลาให้เร็วขึ้น เพื่อให้ได้รับประโยชน์จากแสงอาทิตย์มากขึ้น และลดการใช้พลังงานในช่วงกลางคืนเพราะยังมีแสงสว่างให้ใช้จากดวงอาทิตย์อยู่ ทำให้ลดการเปิดไฟส่องสว่างลง และใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์มากขึ้น  แต่ทั่วโลกจะมีการปรับเวลาลง 1 วินาที ที่เป็นเช่นนี้เพราะอะไร ? แล้วปรับเวลามาเมือไร ? มีผลกระทบต่อคอมพิวเตอร์อย่างไร ?

วันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2558 (ค.ศ 2015) ที่ผ่านมานี้ ได้มีการประกาศนาฬิกาโลกให้เวลายาวขึ้น 1 วินาที เนื่องจากโลกหมุนช้าลง 1 วินาทีเล็กน้อยนั่นเอง หน่วยงานติดตามระบบการหมุนของโลก (International Earth Rotation and Reference Systems Service) ในประเทศฝรั่งเศส เตรียมปรับนาฬิกาเชิงอะตอมซึ่งเป็นแหล่งอ้างอิงเวลาที่สำคัญของโลกแห่งหนึ่งเพิ่ม 1 วินาที (อธิกวินาที) ในวันที่ 30 มิ.ย.2558 หลังพบว่าโลกหมุนรอบตัวเองช้าลง และมีแนวโน้มจะช้าลงเรื่อยๆ ในอัตราส่วน 1/2000 วินาที ต่อ 1 วัน ซึ่งจะทำให้เวลา 23:59:59 น.ในวันที่ 30 มิ.ย.2558 จะกลายเป็น 23:59:60 น.เพื่อให้ตรงกับเวลาสุริยะ (Solar Time)

ความเร็วของการหมุนรอบตัวเองของโลก(Earth Time)จะช้าลงทีละเล็กน้อย การหมุนของโลกนั้นช้าลง 1 วินาทีเล็กน้อย ดังนั้น การทดเวลานาฬิกาโลกเป็นวินาทีน่าจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้" ดาเนียล แม็กมิลแลน นักวิจัยที่ศูนย์อวกาศกอดดาร์ด องค์การบริการการบินและอวกาศแห่งชาติ สหรัฐฯ หรือนาซา เผย

เวลา 1 วันคิดเป็น 86,400 วินาที ซึ่งเป็นเวลามาตรฐานที่เราใช้กับโลกหรือที่เรียกว่า Universal Time หรือ UTC เป็นเวลาที่ได้มาจากนาฬิกาอะตอมของซีเซียมที่นักวิทยาศาสตร์ทำการวัดการสั่น ของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอม การสั่นนี้มีความเชื่อถือได้ว่ามีความแม่นยำระดับคลาดเคลื่อน 1 วินาทีทุกๆ 1,400,000 ปี

แต่อย่างไรก็ตาม หากเรานับวันตามดวงอาทิตย์ ระยะเวลาของวันจะตรงกับว่าโลกนั้นใช้เวลาหมุนรอบตัวเองนานเพียงใด ซึ่งเท่ากับ 86,400.002 วินาที เนื่องจากว่าโลกค่อยๆหมุนรอบตัวเองช้าลงเพราะแรงที่มาจากความโน้มถ่วง ระหว่างโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณกันว่า โลกนั้นหมุนรอบตัวเองใช้เวลา 86,400 วินาทีมาตลอดตั้งแต่ปี 1820 จนถึงปัจจุบัน

ความยาวของหนึ่งวันนั้นได้รับอิทธิพลมาจากหลายปัจจัย โดยส่วนใหญ่ก็มาจากบรรยากาศของโลก นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศประจำวันและในแต่ละฤดูกาลก็มีผลต่อความยาวของวันได้ ในระดับไม่กี่มิลลิวินาทีได้เช่นกัน ปัจจัยอื่นๆก็ได้แก่ พลวัติของใจกลางของโลก (ที่กินเวลายาวนาน)

ความผันผวนของชั้นบรรยากาศและมหาสมุทร น้ำใต้ดิน ชั้นน้ำแข็ง (ในระยะหลายเดือนจนถึงหลายสิบปี) แรงไทด์ในมหาสมุทรและบรรยากาศ ความแปรปรวนของบรรยกาศเนื่องจากปรากฏการณ์เอลนินโญ่ก็ทำให้โลกหมุนช้าลง 1 วินาทีเล็กน้อยได้เช่นกัน ทำให้เกิดระยะเวลาของหนึ่งวันยาวขึ้น 1 มิลลิวินาที

นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบว่า โลกนั้นใช้เวลานานเพียงใดจึงหมุนรอบตัวเองได้ครบ ไม่ได้ใช้ เครื่องมือวัดแสง มาใช้ แต่โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า Very Long Baseline Interferometry (VLBI) อันเป็นเครื่องมือที่ประจำอยู่ที่เครือข่ายสถานีทั่วโลก แล้วมาวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้มา

เวลามาตราฐานที่เรียกว่า Universal Time 1 หรือ UT1 นั่นขึ้นอยู่กับการวัดการหมุนรอบตัวเองของโลกจาก VLBI เวลา UT1 ไม่ได้มาจากนาฬิกาอะตอมซีเซียม และไม่ได้มาจาก เครื่องวัดแสง ดังนั้น เวลา UT1 กับ UTC อาจจะไม่ตรงกันได้ จึงได้มีการทดเวลาไว้เมื่อจำเป็นเพื่อให้เวลามาตรฐานทั้งสองนั้นตรงกัน โดยผู้ที่ตัดสินใจทดเวลานี้คือ ศูนย์บริการระบบอ้างอิงและการหมุนรอบตัวเองของโลก

ปกติแล้ว เวลาที่ทดกรณีโลกหมุนช้าลง 1 วินาทีเล็ก น้อย จะถูกใส่เพิ่มในวันที่ 30 มิถุนายน หรือ 31 ธันวาคม ปกติแล้ว เวลาจะเปลี่ยนจาก 23:59:59 ไปเป็น 00:00:00 ของอีกวันหนึ่ง แต่หากมีการทดเวลาเพิ่มในวันที่ 30 มิถุนายน เวลา UTC จะเปลี่ยนจาก 23:59:59 ไปเป็น 23:59:60 แล้วจึงเปลี่ยนเป็น 00:00:00 ของวันที่ 1 กรกฎาคม แต่ในทางปฏิบัติ ระบบหลายๆระบบจะใช้วิธีปิดระบบไว้ 1 วินาทีเพื่อเปลี่ยนเวลาแทน

การทดเวลาก่อนหน้านี้เป็นเรื่องที่น่าปวด หัวสำหรับระบบคอมพิวเตอร์หลายๆระบบ และบางครั้งก็มีการเรียกร้องให้มีการหยุดการทดเวลา เหตุผลหนึ่งก็คือ ไม่สามารถคาดการณ์ได้ล่วงหน้าเลยว่าจะมีการขอร้องให้ทดเวลาเพิ่มขึ้นตอนไหน

สำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปในปัจจุบัน แม้จะสามารถปรับเวลาอัตโนมัติผ่านเซิร์ฟเวอร์ NTP (Network Time Protocol) ซึ่งจะปรับให้เวลาของทุกอุปกรณ์ในโลกตรงกันได้ แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นคือคอมพิวเตอร์ยังไม่เข้าใจการเพิ่มอธิกวินาที ล่าสุด Google สามารถพัฒนากลไกซอฟท์แวร์ที่สามารถรับมือกับการปรับอธิกวินาทีได้แล้ว ด้วยการกระจายตัวเลขของเศษวินาที (Leap Smear) เข้าไปในเวลาแต่ละวันก่อนจะมีการปรับอธิกวินาที

นับตั้งแต่ปี 1972 ที่มีการทดเวลาระดับวินาทีขึ้นครั้งแรกจากการที่โลกหมุนช้าลง 1 วินาที จนถึงปี 1999 ก็มีการทดเวลาเฉลี่ยนประมาณ 1 วินาทีต่อปี นับตั้งแต่นั้นมา ก็มีการทดเวลากันน้อยลง และครั้งนี้ก็เป็นครั้งที่ 4 นับตั้งแต่ปี 2000 ที่มีการทดเวลาหนึ่งวินาที (ก่อนหน้าปี 1972 ใช้วิธีการทดเวลาแบบอื่น)

เครือ ข่าย VLBI จะตรวจสอบการแปรผันของเวลาโดยใช้เครือข่ายทั่วโลกสังเกตการณ์วัตถุทางดารา ศาสตร์ที่เรียกว่า ควอซาร์ ที่เป็นจุดอ้างอิงที่เรียกได้ว่าหยุดยิ่งเพราะอยู่ห่างไปจากโลกหลายพันล้าน ปีแสง เนื่องจากสถานีสังเกตการณ์นั้นตั้งอยู่ทั่วโลก สัญญาณจากควอซาร์อาจจะใช้เวลาเดินทางจากสถานีหนึ่งนานกว่าอีกสถานีหนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์ใช้ความแตกต่างของเวลาที่สัญญาณมาถึงสถานีเล็กน้อยเหล่า นี้มากำหนดว่า ข้อมูลที่ถูกต้องของสถานีที่สังเกตการณ์อยู่ตรงไหน ซึ่งก็จะทำให้ได้ข้อมูลการหมุนรอบตัวเองของโลก และการวางตัวของโลกในห้วงอวกาศ

ปัจจุบัน ระบบ VLBI มีความแม่นยำระดับ 3 ไมโครวินาที หรือ 3 ในล้านส่วนของวินาที และนาซ่าก็กำลังพัฒนาระบบใหม่โดยความร่วมมือกับนานาชาติ เพื่อให้ได้ฮาร์ดแวร์ที่ทันสมัย มีสถานีให้ความร่วมมือมากขึ้น และกระจายอยู่ทั่วโลก ระบบ VLBI UT1ในอนาคตนี้น่าจะมีความแม่นยำระดับ 0.5 ไมโครวินาทีเลยทีเดียว

"ระบบรุ่นต่อไปกำลังถูกออกแบบเพื่อให้ได้ตาม ความต้องการและอุปสงค์ของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกในอนาคตอันใกล้" สตีเฟน เมอร์โควิซ นักวิทยาศาสตร์ในโครงการสเปซ จีโอเดซี ของนาซ่าเผย ซึ่งปัจจุบัน นาซ่าเป็นผู้สนับสนุนโดยตรงของสถานี VLBI 6 สถานีทั่วโลก

ปัจจุบัน ได้มีข้อเสนอให้มีการยกเลิกการทดเวลาวินาทีนี้ เพื่อแก้ไขปัญหาด้านเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร แต่คาดว่าจะยังไม่มีการตัดสินใจกันจนกว่าจะถึงปลายปี  ที่สมาพันธ์โทรคมนาคมนานนาชาติ ขององค์การสหประชาชาติ จะตัดสินใจเรื่องนี้

Cr.วิชาการ