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Über die Schaltsekunden...

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  • Über die Schaltsekunden...

    An Silvester wurde ja wieder einmal eine Schaltsekunde eingesetzt.

    Ich hatte selbst immer etwas Mühe mit dem Konzept, da ich mir nicht vorstellen konnte, dass die Erde seit den fünfziger Jahren bereits ganze 23 Sekunden ihrer Rotation verloren hat - nun habe ich eine gute Seite zum Thema gefunden, und jetzt ist mir alles klar. Ich will euch daran teilhaben lassen, denn wer weiss, wann euch der nächste Kreationist über den Weg läuft, der euch erklärt, dass die Erde schon in wenigen Jahrtausenden stillstehen wird...

    Erst mal die Seite:

    http://tycho.usno.navy.mil/leapsec.html

    Erst einmal die Fakten: Ein Tag der Erde dauert pro Jahrhundert 1.4 Mikrosekunden länger. 1820, so hat man ausgerechnet, betrug die Tageslänge exakt 86400 unserer Atomsekunden. 100 Jahre später betrug ein Tag also genau 86400.0014 Sekunden. Heute, 1.86 Jahrhunderte nach 1820, dauert ein Tag genau 86400.002604 Sekunden.

    In einem Jahr akkumulieren sich diese 2.604 zusätzlichen Mikrosekunden zu etwa 0.95 Sekunden - deshalb muss eine Schaltsekunde eingesetzt werden. Da die Erde im darauf folgenden Jahr wieder 0.95 Sekunden zu langsam gedreht hat, kommt wieder eine Schaltsekunde dazwischen, etc.

    Das wichtigste: Die Erdrotation ist in einem Jahr NICHT fast 1 Sekunde länger geworden - sondern diese Sekunde ist der akkumulierte Zeitunterschied zwischen der gegenüber 1820 verlangsamten Erde und der stetig vorlaufenden Atomzeit. Das heisst, 1820 wäre keine Schaltsekunde nötig gewesen, 1920, als der Unterschied 1.4 Millisekunden pro Tag betrug, waren es pro Jahr etwa 0.5 Sekunden kumulierter Unterschied, das heisst, man musste etwa alle zwei Jahre eine Schaltsekunde ansetzen. Wenn das so weiter geht wie bisher, dann muss man 2120, bis dahin sind 3 Jahrhunderte seit 1820 vergangen, dann braucht es pro Jahr bereits 1.5 Schaltsekunden - also alle zwei Jahre drei. Und so weiter. Die Rotationsgeschwindigkeit nimmt also nur sehr langsam ab, weil sich aber jeden Tag diese kleinen Differenzen über lange Zeit zu ganzen Sekunden kumulieren, müssen diese als Schaltsekunden eingesetzt werden.

    Wieder mal etwas neues gelernt...

    EDIT: Der wahre Zeitunterschied zwischen tatsächlicher Erdrotation und den theoretischen 86400 Sekunden schwankt übrigens. So betrug sie in den 50er Jahren fast 3 Mikrosekunden, und hat seither abgenommen (kommt den theoretischen 86400 Sekunden näher als der mittlere Verlangsamungswert, war also etwas schneller), so dass jetzt während einigen Jahren keine Schaltsekunden nötig waren. Diese Schwankungen der Tageslänge kommen vermutlich von Umwälzungen im Erdkern.

    EDIT2: Ich habe noch ein Bild erstellt. Das Originalbild zeigt die Schwankung der wahren Tageslänge. Die rote Linie zeigt die mittlere theoretische Zunahme der wahren Tageslänge (1.4 Millisekunden pro Tag und Jahrhundert), die roten Punkte zeigen die Zeitpunkte, an denen Schaltsekunden eingefügt wurden. Wie man sieht, gab es immer dann Schaltsekunden, wenn die tatsächliche Zunahme mit der theoretischen überein stimmte. Immer dann, wenn die wahre Tageslänge hinter der theoretischen hinterher hinkte, konnten sie ausgelassen werden bzw. wurden seltener.
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    Zuletzt geändert von Bynaus; 05.01.2006, 16:50.
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  • #2
    Habe schon davon gehört. Allerdings waren und sind mir die Hintergründe noch nicht 100% klar. Ist also eine genauere Messmethode der Ausschlag den Zeitverlust, oder rotiert die Erde nur zunehmend langsamer? Wie lange würde es dauern bis die Erde auf einmal einen 25 Stunden-Tag hat?
    Just because it is the truth doesn't mean anyone wants to know about it.
    Alle vier Jahre machen die Wähler ihr Kreuz. Und hinterher müssen sie's dann tragen. - Ingrit Berg-Khoshnavaz
    Statt 'Gier' sagen wir 'Profitmaximierung', und schon wird aus der Sünde eine Tugend. - Ulrich Wickert

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    • #3
      Hatte das im Fernsehen zuerst auch nur grob mitbekommen. Dank deiner Erklärung habe ich es besser verstanden.

      Und wie ist das mit dem Schaltjahr?

      Gehört zwar nicht ganz hier hin: Hat jemand das mit dem "Deutschen Kilo" gesehen? Mit dem Aichamt usw?

      Das deutsche Kilo muß auch immer wieder neu definiert werden weil das "Original" in Frankreich wegen eines Herstellungsfehlers ständig an Gewicht verliert.


      Die haben Probleme...


      Zitat von Matrix089
      Wie lange würde es dauern bis die Erde auf einmal einen 25 Stunden-Tag hat?
      Mußte ausrechnen...

      Einen 25 Stunden Tag wird es durch die Stops der Atomuhren nicht geben...relativ gesehen. Natürlich ist die Erde dann wirklich langsamer.

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      • #4
        @matrix: Die Erde rotiert langsamer (sie wird durch die Gezeitenkräfte abgebremst). Bei 0.0014 Sekunden pro Tag pro Jahrhundert mehr, müsste man also 3600 Sekunden (deine zusätzliche Stunde) / 0.0014 = 2.57 Millionen Jahrhunderte = 257 Millionen Jahre.

        Und wie ist das mit dem Schaltjahr?
        Das Schaltjahr hat damit nichts zu tun. Das hat damit zu tun, dass die Erde während einem Umlauf um die Sonne eben nicht genau 365 Umdrehungen macht (wie unser Jahressystem suggeriert), sondern etwa 365.2422 Umdrehungen. Alle 4 Jahre hat sich der Unterschied zu fast einem Tag akkumuliert: 0.9688 Tage. Deshalb setzt man alle 4 Jahre einen Tag ein. ABER: Der Unterschied zwischen 0.9688 und 1 ist eben nicht trivial: nach rund 100 Jahren hat sich das zu einem Tag akkumuliert - deshalb wird alle 100 Jahre ein Schalttag weggelassen. Aber auch das stimmt nicht korrekt: deshalb wird ein zusätzlicher Schalttag alle 400 Jahre eingesetzt. Damit kommt man der Realität ziemlich nahe.

        Die haben Probleme...
        Ok, ich schlage dir folgenden Deal vor: Ich kaufe dir heute ein (heutiges) kg Gold ab, und du kaufst es in 10 Jahren zum gleichen Kilopreis (aber zum dann geltenden Kilo) zurück. Einverstanden?
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        • #5
          Zitat von Bynaus
          Das Schaltjahr hat damit nichts zu tun. Das hat damit zu tun, dass die Erde während einem Umlauf um die Sonne eben nicht genau 365 Umdrehungen macht (wie unser Jahressystem suggeriert), sondern etwa 365.2422 Umdrehungen. Alle 4 Jahre hat sich der Unterschied zu fast einem Tag akkumuliert: 0.9688 Tage. Deshalb setzt man alle 4 Jahre einen Tag ein.
          Aha...

          ABER: Der Unterschied zwischen 0.9688 und 1 ist eben nicht trivial: nach rund 100 Jahren hat sich das zu einem Tag akkumuliert - deshalb wird alle 100 Jahre ein Schalttag weggelassen. Aber auch das stimmt nicht korrekt: deshalb wird ein zusätzlicher Schalttag alle 400 Jahre eingesetzt. Damit kommt man der Realität ziemlich nahe.
          Aber ist doch ein Gegensatz zu dem oben gesagten oder nicht?


          Ok, ich schlage dir folgenden Deal vor: Ich kaufe dir heute ein (heutiges) kg Gold ab, und du kaufst es in 10 Jahren zum gleichen Kilopreis (aber zum dann geltenden Kilo) zurück. Einverstanden?
          Aber dann kaufe ich das zum Urkilo-Preis zurück ok?


          Wenn man es hochrechnet wird es sicherlich was ausmachen. Aber warum schmelzen die das alte Urkilo nicht einfach ein und machen ein ganz neues genaueres welche nicht solche Verluste hat?

          Dann brauchen sich andere nicht immer damit rumplagen...

          Deusche Forscher arbeiten zur Zeit am "perfekten" Kilo. Sie versuchen die Atome genau abzuzählen. Das soll dann auch eine Kugelform haben.

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          • #6
            Aber ist doch ein Gegensatz zu dem oben gesagten oder nicht?
            Nein...???

            Aber warum schmelzen die das alte Urkilo nicht einfach ein und machen ein ganz neues genaueres welche nicht solche Verluste hat?
            Ja, das wäre "vernünftig", wobei, wer garantiert, dass das neue Kilo genau gleich schwer wie das Urkilo ist, wenn man das alte eingeschmolzen hat? Nein, im Ernst: Das Problem ist, so genau, wie man das "Urkilo" misst, gibt es bei allen Materialien Verluste. Schon seit Jahren versucht man, eine neue, verbindliche Definition des Kilos zu finden, aber das ist nicht so einfach. Atome abzählen, das wäre perfekt - aber eben, zähl mal Atome.
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            • #7
              Zitat von Bynaus
              Nein...???
              Alle 4 Jahre hat sich der Unterschied zu fast einem Tag akkumuliert: 0.9688 Tage. Deshalb setzt man alle 4 Jahre einen Tag ein.
              dann

              ABER: Der Unterschied zwischen 0.9688 und 1 ist eben nicht trivial: nach rund 100 Jahren hat sich das zu einem Tag akkumuliert - deshalb wird alle 100 Jahre ein Schalttag weggelassen. Aber auch das stimmt nicht korrekt: deshalb wird ein zusätzlicher Schalttag alle 400 Jahre eingesetzt. Damit kommt man der Realität ziemlich nahe.
              Was denn nun? Erst wird einer eingesetzt. Dann ist es wieder weniger relevant und einer weggenommen und nach 400 Jahren wieder ein Tag dazugefügt!


              Ja, das wäre "vernünftig", wobei, wer garantiert, dass das neue Kilo genau gleich schwer wie das Urkilo ist, wenn man das alte eingeschmolzen hat?
              Danach soll man sich ja nicht mehr richten...

              Nein, im Ernst: Das Problem ist, so genau, wie man das "Urkilo" misst, gibt es bei allen Materialien Verluste. Schon seit Jahren versucht man, eine neue, verbindliche Definition des Kilos zu finden, aber das ist nicht so einfach. Atome abzählen, das wäre perfekt - aber eben, zähl mal Atome.
              Jo, hatte das mal im Fernsehen gesehen das da Forscher schon seit Jahren dran arbeiten. Sie sollen es fast geschafft haben. Leider finde ich dazu jetzt keinen Link.

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              • #8
                Was denn nun? Erst wird einer eingesetzt. Dann ist es wieder weniger relevant und einer weggenommen und nach 400 Jahren wieder ein Tag dazugefügt!
                Nein. Also: Alle 4 Jahre setzen wir nun also einen Tag ein. Aber in Wirklichkeit müssten wir nur 0.9688 Tage einsetzen. Mit dem Einsetzen von einem ganzen Tag alle 4 Jahre setzen wir also 0.0312 Tage pro 4 Jahre zu viel ein. Wenn wir das 33 mal (4 * 33 = Nach 132 Jahren) machen, haben wir insgesamt 1.0296 Tage zuviel eingesetzt. Also könnte man jedes 33. mal (nach 132 Jahren) das Schaltjahr weglassen. Das wäre aber umständlich, und man müsste mühsam zählen. Also lässt man es alle hundert Jahre weg, ausser dann, wenn das Jahrhundert durch 4 teilbar ist - das kommt etwa auf das selbe hinaus als wenn man es alle 132 Jahre weglassen würde. Auch das ist keine perfekte Annäherung, aber sie ist so gut, dass man sich für die nächsten paar Tausend Jahre keine Sorgen darum machen muss.
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                • #9
                  Bin irgendwie erst heute dazu gekommen, das zu lesen. Auf jeden Fall danke für diesen wirklich hochinteressanten Artikel, Bynaus
                  Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
                  endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
                  Klickt für Bananen!
                  Der süßeste Mensch der Welt terra.planeten.ch

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                  • #10
                    Zitat von Bynaus
                    Nein. Also: Alle 4 Jahre setzen wir nun also einen Tag ein. Aber in Wirklichkeit müssten wir nur 0.9688 Tage einsetzen. Mit dem Einsetzen von einem ganzen Tag alle 4 Jahre setzen wir also 0.0312 Tage pro 4 Jahre zu viel ein. Wenn wir das 33 mal (4 * 33 = Nach 132 Jahren) machen, haben wir insgesamt 1.0296 Tage zuviel eingesetzt. Also könnte man jedes 33. mal (nach 132 Jahren) das Schaltjahr weglassen. Das wäre aber umständlich, und man müsste mühsam zählen. Also lässt man es alle hundert Jahre weg, ausser dann, wenn das Jahrhundert durch 4 teilbar ist - das kommt etwa auf das selbe hinaus als wenn man es alle 132 Jahre weglassen würde. Auch das ist keine perfekte Annäherung, aber sie ist so gut, dass man sich für die nächsten paar Tausend Jahre keine Sorgen darum machen muss.
                    Achso. Ok.

                    War ein wenig verwirrt...

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