(Das Zeitzeichen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Internet)Da das Jahr 2008 ein Schaltjahr ist, dauert es eh schon länger, als das vorhergehende. Jetzt kommt aber auch noch eine Schaltsekunde dazu. Die Zeit zwischen 2008 und 2009 wird gewissermaßen angehalten, zumindest auf den Funkuhren.
Eine Sekunde, das ist der sechzigste vom sechzigsten vom vierundzwanzisten Teil der Dauer eines Tages. Da wir das von der Grundschule her gewohnt sind wundern wir uns nicht über diese komische Zahlenkombination, die wir letztlich den Babyloniern verdanken. Aber ganz so einfach ist es nicht, denn wie lange dauert denn ein Tag? Ein Sonnentag oder 24 Stunden geht von Sonnenhöchststand bis zum nächsten Sonnenhöchststand. So hätten wir es zumindest gern, damit wir unseren täglichen Lebensablauf mit der natürlichen Bleuchtung koordinieren können. Allerdings schwankt die so gemessene Tagesdauer um circa plus-minus 15 Minuten im Laufe eines Jahres. Grund dafür ist die elliptische Umlaufbahn der Erde um die Sonne und die damit einhergehende Änderung der Umlaufgeschwindigkeit. Ein zweiter Faktor ist die Neigung der Erdachse, wodurch der Anteil der Ost-West-Bewegung der Sonne an ihrer gesamten Bewegung über den Himmel jahreszeitlich variiert. Diese beiden Faktoren können Astronomen aber sehr genau berechnen und so kann der Sonnentag einfach durch einen mittleren Sonnentag ersetzt werden: man stellt sich eine fiktive Sonne vor, die innerhalb von genau 24 Stunden über den Himmel läuft. Den Unterschied zur realen Sonne kann man durch die sogenannte Zeitgleichung zu jedem Datum exakt angeben.
Also bleibt es dabei, eine Sekunde kann als Bruchteil des Sonnentags oder eben mittleren Sonnentags definiert werden. Nein, leider stimmt auch das nicht, denn die Erde rotiert nicht gleichmäßig. Grund dafür ist vor allem die Gezeitenreibung. Die Erde bewegt sich bei ihrer Rotation unter zwei Gezeitenberge durch, die wie Bremsbacken die Rotation abbremsen. Dabei nimmt die Erde die Gezeitenberge übrigens ein Stück mit, so dass die Gezeitenberge nicht mehr auf der Verbindungslinie Erde-Mond liegen, sondern etwas vorausgehen. Da sie mit ihrer Gravitation den Mond entlang seiner Bahn anziehen, wird er dadurch beschleunigt und entfernt sich so von der Erde. Der Drehimpuls, welcher der Erde durch die Bremsung durch die Gezeitenberge verloren geht, wird so vom Mond wieder aufgenommen. Dieser Prozess wird so lange andauern, bis der Mond mit derselben Umlaufdauer um die Erde kreist, wie diese rotiert. Er steht dann festgenagelt am Himmel; so wie das im Pluto-Charon-System wohl der Fall ist.
Bei all diesen Problemen ziehen Physiker eine Sekundendefinition vor, die von der Erdrotation unabhängig ist und im Labor realisiert werden kann. Seit 1967 gilt daher nach internationaler Übereinkunft:
Eine Sekunde ist die Dauer von 9192631770 Schwingungen des Lichts, das ein Cäsium-133-Atom aussendet.(Zitiert aus Halliday/Resnick/Walker Physik)
Wie passt nun diese Definition zur Schwankung der Erdrotation? Nicht so gut! Da wir weiterhin in unserem Alltag die Zeit am Sonnenlauf gekoppelt sehen wollen, müssen wir somit gelegentlich an den Uhren drehen. Für Deutschland macht das die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig. In dem lesenswerten Artikel Silvester wird verlängert erklärt die PTB nochmal genau den Sachverhalt. In dem Artikel wird auch darauf hingewiesen, wie unterschiedlich stark die Schwankungen der Erdrotation ist, genauer gesagt, die Rate, mit der die Erdrotation langsamer wird: Zwischen 1999 und 2006 vergingen immerhin sieben Jahre, bis eine Schaltsekunde notwendig wurde, jetzt sind es gerade mal drei Jahre.
Die PTB überträgt auch die amtliche Uhrzeit für die Mitteleuropäische Zeitzone (MEZ) auch übers Internet: http://www.ptb.de/de/zeit/uhrzeit
Überhaupt ist der Eintrag Fragen zur Zeit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt einen Besuch wert. Wer also ein bisschen Zeit hat ...
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