فلكية جدة: اضافة «ثانية كبيسة» قبل بداية 2017

في اللحظات الاخيرة من أمس السبت

تفيد الجمعية الفلكية بجدة التنبيه بأنه أضيفت ثانية كبيسة للساعة في اللحظات الاخيرة من يوم السبت 31 ديسمبر 2016 عند منتصف الليل حسب التوقيت العالمي.
وتعتبر إضافة الثواني الكبيسة أمرًا متكررًا، حيث أضيفت 26 مرة منذ العام 1972 ويتم إدراجها في اليوم الأخير، أما في يونيو أو ديسمبر، حيث يتم إضافة الثانية الكبيسة عند الساعة 23 و59 دقيقة و59 ثانية ليصبح الوقت 23 و59 دقيقة و 60 ثانية.
ويرجع السبب في إضافة ثانية كبيسة لحدوث اختلاف بين الوقت العالمي والوقت بالساعة الذرية، فالوقت العالمي يعتمد على دوران الأرض حول محورها، وهذا الدوران يبطأ تدريجيًا على الرغم من أن ذلك يحدث ببطء شديد، بالمقارنة مع الساعات الذرية المبرمجة لتعمل بنفس السرعة لما يزيد على ملايين من السنين، وكانت أحدث ثانية كبيسة تمت إضافتها في 30 يونيو 2015 والتي قبلها في 30 يونيو 2012.
إن الوقت الذري العالمي عبارة عن الوقت الذي يتم قياسه بواسطة حوالي 200 ساعه ذرية عالية الدقة وتعطي السرعة الدقيقة للساعات في حين أن الوقت العالمي والذي يعرف أيضًا بالوقت الفلكي يشير لدوران الأرض حول محورها والذي يحدد طول اليوم وعندما يحدث اختلاف بين التوقيت الذري والتوقيت العالمي يقترب من 0.9 ثانية يتم اضافة ثانية كبيسة عالمية.
نحن نعلم بأن الحركة الظاهرية للشمس والقمر والكواكب والنجوم في قبة السماء نتيجة لدوران الأرض حول نفسها ولهذا نفترض أن دوران الأرض حول نفسها دقيق وثابت ولكنه لا يبقى ثابتا تماما.
ويرجع السبب في تباطؤ الأرض الى ظاهرة المد والجزر في المحيطات فمع دوران الارض حول نفسها فهي تجرف المياه ما يسبب انتفاخات مائية كبيره نتيجة لتفاعل الجاذبية بين الأرض والقمر وهذا يعمل على إبطاء دوران الأرض حول محورها مثلما تفعل الفرامل على العجلة علمًا بأن هذا التأثير صغير بل هو صغير جدا .
ووفقا للحسابات بناء على توقيت الأحداث الفلكية القديمة – الكسوفات والخسوفات – فإن دوران الأرض حول نفسها يتباطأ بنسبة حوالي 0،0015 – 0،002 ثانية في اليوم الواحد لكل 100 سنة.
هذا في حد ذاته ليس كثيرا وليس كافيا لتبرير إضافة "ثانية كبيسة" كل بضع سنوات، كما يتم القيام به منذ العام 1972 فطول اليوم هو أطول من نفس اليوم العام الماضي ولكن غير محسوس، ففي القرن الثامن عشر تم تعريف اليوم باعتباره 86،400 ثانية ولكنه الان 86،400.002 ثانية تقريبا.
هذا الاختلاف نتيجة لمقارنة دوران الأرض حول محورها يوميا بالنسبة إلى الأجسام الفلكية مما يظهر بأن الكوكب يتباطأ بالنسبة إلى الساعة الذرية عالية الدقة جدا فهي دقيقة إلى حوالي المليار من الثانية في اليوم الواحد.
إن تباطأ دوران الأرض حول محورها يحدث بشكل بطيء جدا بحيث تستغرق حوالي 100 عاما لإضافة فقط 0.002 ثانية إلى الوقت الذي تستغرقه الأرض لتدور حول محورها مرة واحدة، وبرغم ذلك فإن الفرق اليومي 0.002 ثانية يتراكم بالنسبة للتعريف الأصلي لليوم 86،400 ثانية.
فبعد يوم واحد يكون 0.002 ثوانٍ وبعد يومين يكون 0.004 ثوانٍ وبعد ثلاثة أيام 0.006 ثانية، وهكذا، وبعد نحو عام ونصف فان الفرق يتصاعد إلى حوالي 1 ثانية وهذا هو الفرق الذي يتطلب إضافة ثانية كبيسة.
ويجب التوضيح أن الرقم 0.002 ثانية في اليوم الواحد كل 100 سنة هو المتوسط ويمكن أن يتغير. فعلى سبيل المثال زلزال فوكوشيما عام 2011 تسبب في إزاحة اجزاء من القشرة الأرضية ما ادى لتسارع دوران الأرض حول نفسها وتقصير اليوم بنسبة 1.6 مليون من الثانية ولكن هذا ليس كثيرا وعلينا ان نضع في الاعتبار أن هذه التغييرات تراكمية أيضا.
ويمكن أن يكون هناك تغييرات أخرى قصيرة المدى وغير متوقعة بواسطة احداث مختلفة تتراوح من تغييرات طفيفة في توزيع الكتلة في النواه الخارجية المنصهر في باطن الأرض إلى حركة الكتل الجليدية الكبيرة من بالقرب من القطبين بل وحتى الكثافة واختلافات الزخم في الغلاف الجوي للأرض.
الخلاصة هي ان الاختلاف الفعلي من يوم إلى يوم ليس دائما زائد 2 ميلي ثانية فبحسب وثائق مرصد البحرية الأمريكية في الفترة من 1973 إلى 2008، يمكن ان يتراوح من زائد 4 ميلي ثانية إلى 1 ميلي ثانية واحدة تحت الصفر ومع مرور الوقت ربما أن يتم القيام باستخدام "الثانية السلبية " مما يدل على زيادة في سرعة دوران الأرض ولكن هذا لم يحدث من العام 1973.
كل هذا قد يبدو غير مهم للشخص العادي ولكن ليس لصناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية، فالاتصالات تعتمد على التوقيت الدقيق، وإضافة ثانية كبيسة يجبر العديد من الانظمة ان تتوقف لثانية ولو حدث وتوقفت المزامنة يمكن أن يكون ذلك مشكلة كبيرة وعلينا الاخذ في الاعتبار ان النظام العالمي لتحديد المواقع "جي بي إس" لا يستخدم نظام الثانية الكبيسة ما قد يسبب المزيد من الارتباك لذلك كثيرون يشعرون أن إضافة دورية "للثانية الكبيسة" للحفاظ على لقياسات خطوة مرهقة.
وربما أن التخلي عن فكرة الثانية الكبيسة قد تكون مفيدة للاتصالات السلكية واللاسلكية وغيرها من الصناعات، ولكن في المدى الطويل جدا من شأنه أن يجعل الساعات تخرج عن التزامن مع الشمس، مما سيتبب في النهاية في أن الساعة 12ظهرا تحدث في منتصف الليل، وفي المعدل الحالي لتغير معدل دوران الأرض سوف سيستغرق حوالي 5000 سنة لتراكم ساعه واحدة وهو اختلاف بين معدل دوران الفعلي للأرض و الساعة الذرية.
جدير بالذكر يمكن اجراء قياسات على التغيرات الصغيرة في دوران الأرض حول محورها من خلال التلسكوب عن طريق رؤية النجوم من خلال العدسة العينية اثناء عبورها خط وهمي يسمى "الزوال".
حيث يتم حساب الوقت الذي تستغرقه الأرض لتدور حول نفسها ليعبر النجم من جديد خط الزوال هذا دقيق للغاية للأغراض اليومية ولكن للاستخدام العلمي فهو محدود الدقة .
وهناك طريقة أكثر دقة حيث يتم استخدام اثنين أو أكثر من التلسكوبات الراديوية التي يفصل بينها آلاف الأميال، في تقنية تسمى قياس التداخل بواسطة خط الأساس الطويل جداً فمن خلال جمع البيانات من تلك التلسكوبات يمكن الحصول على قياسات عالية الدقة وهذا يتيح تحديد معدل دوران الكوكب إلى دقة أقل من واحد من ألف من الثانية وهذا ليس بناء على رصد النجوم ولكن اجسام بعيدة جدا في اعماق الفضاء تسمى "الكوازارات " وهي الأنوية النشطة للمجرات البعيدة جدا .