Krótko o zmianach czasu

Zmiana czasu zimowego na letni (i odwrotnie) wprowadza totalnych chaos. Komputery obsługujące działania, które trwają w trakcie zmiany czasu, na przykład podczas operacji chirurgicznych, muszą być specjalnie zaprogramowane, aby zignorować tę zmianę. Osoby przyjmujące lekarstwa o wyznaczonych porach muszą przeprogramować swoje budziki i przyzwyczajenia. Wszystkie miejsca, w których wymaga się nieprzerwanych procesów, jak huty, stacje kolejowe, elektrownie, pogrążają się wówczas w obłędnym tańcu.

Próby rozwiązania tej sytuacji doprowadziły do utworzenia czasu uniwersalnego, który byłby jednakowy na całym świecie. Najważniejszym spośród jego odmian jest skoordynowany czas uniwersalny, czyli UTC.

UTC dzieli czas na dni, godziny, minuty i sekundy. 

Dni są tradycyjnie identyfikowane za pomocą kalendarza gregoriańskiego. Liczba dni jest określana od 1 stycznia, AD 1 zdefiniowanego w proleptycznym kalendarzu gregoriańskim [1].

Każdy dzień obejmuje 24 godziny, a każda godzina 60 minut. Liczba sekund na minutę wynosi zwykle 60, ale czasami może wynosić 61 lub 59 sekund. Jest to spowodowane stopniowym zwalnianiem ruchu obrotowego Ziemi, spowodowanym przede wszystkim tarciem pływowym [2], a także procesami geologicznymi oraz, w mniejszym stopniu, startami rakiet kosmicznych. Zmiany te się stopniowo kumulują, co powoduje konieczność wprowadzenia sekund przestępnych. Pierwsza sekunda przestępna miała miejsce 30 czerwca 1972 r. Od tego czasu sekundy przestępne pojawiały się średnio raz na 19 miesięcy, zawsze 30 czerwca lub 31 grudnia. Do lipca 2019 roku było łącznie 27 sekund przestępnych. Sekund przestępnych nie można przewidzieć z dużym wyprzedzeniem ze względu na nieprzewidywalną prędkość obrotu Ziemi. Gdzieś w XXII wieku będą wymagane co roku dwie sekundy przestępne. Obecne wykorzystanie sekund przestępnych w czerwcu i grudniu będzie niewystarczające, aby utrzymać różnicę mniejszą niż 1 sekunda i prawdopodobnie spowoduje to wprowadzeniu sekund przestępnych w marcu i wrześniu. Z tego też powodu nie jest możliwe obliczenie dokładnego przedziału czasu, który upłynął między dwoma znacznikami czasu UTC bez sprawdzenia tabeli, która pokazuje, ile sekund przestępnych wystąpiło w tym interwale. 

Nie jest możliwe obliczenie dokładnego czasu trwania przedziału czasu, który kończy się w przyszłości i może obejmować nieznaną liczbę sekund przestępnych. Nie ma to jednak wpływu na możliwość umówienia się o konkretnym czasie, ponieważ kiedy będzie się zbliżał, wszyscy będziemy dysponować tym samym wzorcem, który umożliwi nam niezbędną synchronizację. Z tych samych względów nie jesteśmy w stanie umówić się za konkretny czas, ponieważ nieznana nam jest liczba sekund przestępnych, która wystąpi do umawianego okresu. Konkretną długość czasu można wyliczyć za pomocą zegarów atomowych. Ponieważ jednak podaje ona długość bez związku z odchyleniem wynikłym ze zmian w ruchu obrotowym Ziemi, czas wyliczony i czas słoneczny zacznie się nieuchronnie rozjeżdżać. Innymi słowy: albo rybki, albo akwarium.

Trzy rodzaje czasu

Obecnie używamy, z grubsza rzecz biorąc, trzech rodzajów czasu: słonecznego, który poznajemy głównie po wysokości słońca na niebie i odczycie z zegarka, uniwersalnego, który obowiązuje na wszystkich kontynentach i atomowego, który podaje nam przebyty okres. Czas uniwersalny, który dobry jest w zamkniętych pomieszczeniach, wprowadza nas w łagodne pomieszanie zmysłów, gdy tylko spojrzymy na położenie słońca. Szczególnie gdy przypadkiem znajdujemy się poza Europą. Dlatego też od dawna podejmowane są próby ujednolicenia przynajmniej dwóch z tych rodzajów, a najbardziej znaną jest zdefiniowanie czasu internetowego.

Czas internetowy został wynaleziony i wprowadzony na rynek przez szwajcarską firmę zegarków Swatch pod koniec lat 90. Zamiast dzielić dzień wirtualny i rzeczywisty na 24 godziny i 60 minut na godzinę, system Internet Time dzieli dzień na 1000 „uderzeń”. Każde uderzenie trwa 1 minutę i 26,4 sekundy. Główną zaletą tego systemu jest to, że wszędzie jest on taki sam i nie myli się z położeniem słońca na niebie. Podstawowe wady polegały na niekompatybilności z Międzynarodowym Systemem Jednostek, brakiem dokładniejszego ustalenia czasu i zazdrością Angoli o ich własny, świątobliwy południk. Wszystko inne było łatwe do opanowania, co świetnie pokazywały sprzedawane swego czasu zegarki z cyferblatem babilońskim i bielmeańskim. Międzynarodowy hejt skutecznie zablokował szwajcarską inicjatywę.

Istnieją dwa podejścia do czasu uniwersalnego

Pierwsze można nazwać nacjonalistycznym. Sprowadza się ona do tego, że uznaję swój czas za najważniejszy i ustalam pory spotkań, podając je w postaci przeliczeń do mojego czasu. Najłatwiej jest to robić przy użyciu wyspecjalizowanych portali internetowych, takich jak TimeAndDate. Można się w nim zalogować i podać miasta, których czasy nas interesują. Jeden rzut oka pozwoli nam stwierdzić, jaka jest tam godzina. W dolnej części strony można wyszukać konkretne miasto, aby dowiedzieć się wielu innych rzeczy, np. jaka jest tam pogoda, długość dnia i różnica w stosunku do naszego czasu.

Drugie podejście do czasu uniwersalnego nazwać można kosmopolitycznym. W tym podejściu dostosowujemy się do pomiaru uniwersalnego. Główna zaleta polega na tym, że ustalona pora będzie wszędzie taka sama. Wymaga to jednak nauki szybkiego przestawiania się z czasu uniwersalnego na czas słoneczny.

Rozwiązanie, które teraz przedstawię, jest połączeniem koncepcji czasu internetowego i czasu uniwersalnego. Polega ono na przedstawianiu pory dnia w postaci minut, których każda doba zawiera 1440. Użycie tego okresu pozwala na uniknięcie problemów z przestawianiem się na inny, niewyuczony podział czasu. Z kolei użycie wyłącznie minut powoduje, że nie kojarzą się one z czasem słonecznym i się z nim nie kłócą. Rezygnacja z sekund pozwala pominąć kłopoty z sekundami przestępnymi. Jeżeli ktoś chce, może je sobie podawać po kropce.

W tym czasie, południe (12:00 UTC) wyniesie @720 we wszystkich miejscach globu. W polskim czasie letnim południe przypada o godzinie 10:00 UTC, czyli 720-2*60, to jest @600. Minuta po południu w Polsce to @601, kwadrans – @615, godzina pierwsza – @660 i tak dalej.

Wyliczenia mogą być wykonane za pomocą arkusza kalkulacyjnego

LibreOffice Calc, MsOffice 365 Excel i FreeOffice PlanMaker:

=(GODZINA(TERAZ())-D5)*60+MINUTA(TERAZ())

W komórce D5 wpisuje się strefę czasową UTC. W Polsce jest to +2. Zamiast tego można użyć makra pozyskującego datę UTC. Dla LibreOffice jest to omówione na jego forum pomocy.

Składnik daty podawany jest w dniach. Dla LibreOffice jest to stosunkowo łatwe. Obliczenie dzisiejszego dnia to formuła =DNI(DZIŚ();"0001-01-01")

Niestety pozostałe arkusze kalkulacyjne odmawiają przeliczania tak odległych dat. Dla nich trzeba użyć jakiejś bliższej daty stałej, np. roku 1950 i wówczas formuła będzie miała wartość:

=DNI(DZIŚ();01-01-1950)+691645

Liczba 691645 to różnica w dniach pomiędzy 01-01-0001 a 01-01-1950.

28 marca 2021 o godzinie 12 czasu polskiego wyniósł 737878@600

Na całym świecie.

__________

1. Kalendarz gregoriański został wprowadzony w 15.10.1582. Wszystkie daty sprzed tego okresu są odpowiednio wyliczane, a metoda tego wyliczenia nosi nazwę proleptycznego kalendarza gregoriańskiego. Więcej o metodach wyliczania tych dat można znaleźć w Wikipedii
2. Nasz główny satelita ciągnie za sobą wody, tworząc przypływy i odpływy. Tarcie wody o dno powoduje powolne zwalnianie ruchu obrotowego Ziemi.