NIMT         ศักดา สมกุล1 เทพบดินทร์ บริรักษ์อราวินทร์1,2 สมชาย น่วมเศรษฐี2 และทยาทิพย์ ทองตัน2                       ห้อง...
IERS                                                                                                                      ...
ท�ำไมต้องมีวินาทีทด                                    จนกระทั่ ง เวลาพระอาทิ ต ย ์ ขึ้ น ลงเปลี่ ย นไป             หลั ง ...
26                                   ทั่วโลกตอนเที่ยงคืนตามเวลามาตรฐาน UTC ในวันที่ 30 มิถุนายน และ 31 ธันวาคม เช่น วินาที...
อนาคตของวินาทีทด                                                                        เอกสารอ้างอิง                   ถึ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Leap Second การปรับเวลาเพิ่มขึ้น 1 วินาที

999 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
999
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
6
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Leap Second การปรับเวลาเพิ่มขึ้น 1 วินาที

  1. 1. NIMT ศักดา สมกุล1 เทพบดินทร์ บริรักษ์อราวินทร์1,2 สมชาย น่วมเศรษฐี2 และทยาทิพย์ ทองตัน2 ห้องปฏิบัติการแม่เหล็กไฟฟ้า1 และ ห้องปฏิบัติการเวลาและความถี่2 สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติLeap บSecondวินาที การปรั เวลาเพิ่มขึ้น 1 ในวนที่ 1 กรกฎาคม 2555 เวลา 7.00 น. ั และแต่ละชั่วโมงมีค่าเท่ากัน ท�ำให้มุมมองทางตอนเชา ตามเวลาทองถนในประเทศไทยจะมการ ้ ้ ิ่ ี ด้านเวลาของมนุษย์เปลี่ยนไป ท�ำให้เราทราบว่าทดเวลาในการสอบเทียบหรือปรับเทียบไปอีก โลกหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วไม่คงที่และมี1 วินาที หรือเรียกว่า “Leap Second” ที่ได้ แนวโน้มว่าจะช้าลงเรื่อยๆ [1] ขณะที่ในปัจจุบันประกาศไว้ โ ดยส� ำ นั ก งานชั่ ง ตวงวั ด ระหว่ า ง เวลามาตรฐานโลกจากนาฬิกาอะตอมซีเซี่ยมประเทศ (Bureau International des Poids et (Atomic Cesium Clock) มีความเที่ยงตรงสูงMeasures : BIPM) ซึ่งเป็นหน่วยงานที่ท�ำหน้าที่ มาก ดังนั้นจึงจ�ำเป็นต้องมีวิธีการที่ท�ำให้เวลา 23 ปัจจุบันระบบการวัดเวลา May-June 2012/Vol.14, No.67รักษาเวลามาตรฐานโลก บทความนี้จึงจะกล่าว มาตรฐานโลกสอดคล้องกับการหมุนของโลกที่ถึงที่มาที่ไปของการทดเวลานี้ว่าท�ำไมต้องมีการ เรียกว่า “วินาทีทด (Leap Second)” นั่นเอง สามารถแบ ่ ง ออกได ้ เ ป ็ นทดเวลา 1 วินาที และอนาคตของวินาทีทดนี้จะ 2 ระบบ คื อ เวลาสุ ริ ย ะเป็นอย่างไร Time Scale (Solar Time) และ เวลา ก่อนที่จะลงรายละเอียดในเรื่องของ จากนาฬิกาอะตอมซีเซี่ยมวิวัฒนาการทางด้านเวลา วินาทีทด เราควรรู้พื้นฐานของระบบเวลาที่ใช้ (Atomic Cesium Time) ในอดีตเวลา 1 วัน ของมนุษย์นั้น จะ บนโลกกั น ก ่ อ น ป ั จ จุ บั น ระบบการวั ด เวลาเป็นการสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์และ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ คือ เวลาสุริยะดวงดาวตางๆ บนทองฟา โดยอาศยตำแหนงของ ่ ้ ้ ั � ่ (Solar Time) และ เวลาจากนาฬกาอะตอมซเี ซยม ิ ี่ดวงดาวและเงาของดวงอาทิ ต ย์ ที่ ท อดลงบน (Atomic Cesium Time)นาฬกาแดดเปนเครองบอกเวลา ซงเวลาในแตละที่ ิ ็ ื่ ึ่ ่ • เวลาสุริยะ คือ เวลาที่โลกใช้หมุนบนโลก กจะมคาไมเ่ ทากนและยงเปลยนแปลงไป ็ ี ่ ่ ั ั ี่ รอบตัวเองในหนึ่งรอบโดยเริ่มนับตั้งแต่เที่ยงคืนตามฤดกาล จนกระทง ค.ศ. 14 ไดมการประดษฐ์ ู ั่ ้ ี ิ ซึ่งเรียกอย่างย่อว่า UT1 (Universal Time ที่ขึ้นนาฬิ ก าลู ก ตุ ้ ม ที่ แ บ่ ง ออกเป็ น 24 ชั่ ว โมง อยู ่ กั บ การหมุ น ของโลก) โดยที่ ห น ่ ว ยงาน
  2. 2. IERS UT1 (Earth Rotation) National Time Institutes Set leap seconds BIPM ~ 400 atom clocks from Weighted average International around 70 labs Atomic Time (TAI) Coordinated Universal Time (UTC) NIMT + 7 hours Thailand UTC (NIMT) Standard Time รูปที่ 1 แผนภูมิแสดงระบบเวลามาตรฐาน [3]24 International Earth Rotation Service (IERS) หน่วยวัดสากล (SI Units) คือ ระยะเวลาเท่ากับ ท�ำหน้าที่ค�ำนวณหาเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง 9 192 631 770 คาบของการแผ่รังสีที่สมนัยกับ May-June 2012/Vol.14, No.67 โดยใช้ ผ ลการวั ด การหมุ น ของโลกเที ย บกั บ การเปลี่ ย นระดั บ ไฮเปอร์ ไ ฟน์ ส องระดั บ ของ ต�ำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้าที่เส้น Meridian อะตอมแร่ซีเซี่ยม133 อะตอม (Cs133) ในฐานะ ที่ตั้งอยู่ที่เมืองกรีนิช (Greenwich) ในประเทศ พื้นฐาน ปัจจุบันนาฬิกาอะตอมซีเซี่ยมมีความ อังกฤษเป็นจุดอ้างอิง [1] เทยงตรงสงมาก โดยมคาผดพลาดอยที่ 1 วนาที ี่ ู ี ่ ิ ู่ ิ • เวลาจากนาฬิกาอะตอมซีเซี่ยม ต่อ 60 ล้านปี ข้อดีที่ส�ำคัญอีกประการหนึ่งของ คือ มาตรฐานทางด้านเวลาและความถี่ที่ใช้ใน นาฬกาอะตอมซเี ซยม คอ สามารถถายทอดเวลา ิ ี่ ื ่ ปจจบน โดยมนยามของวนาที (Second, s) ตาม ั ุ ั ี ิ ิ มาตรฐานผ่ า นทางระบบดาวเที ย มน� ำ ร่ อ ง (Global Navigation Satellite System: GNSS) เช ่ น ระบบ GPS ของสหรั ฐ อเมริ ก า และ GLONASS ของรั ส เซี ย การถ่ า ยทอดเวลา มาตรฐานสามารถแสดงได ้ ดั ง รู ป ที่ 1 ที่ มี ส�ำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ท�ำ หนาทรวบรวมเวลามาตรฐานจากนาฬกาอะตอม ้ ี่ ิ ซีเซียมมากกว่า 400 เครื่อง ที่ตั้งอยู่ตามสถาบัน มาตรวทยาของประเทศตางๆ จำนวน 70 ประเทศ ิ ่ � [2] รวมทั้ ง สถาบั น มาตรวิ ท ยาแห ่ ง ชาติ ประเทศไทย โดยผานทางระบบดาวเทยม GNSS ่ ี เพื่อค�ำนวณหาเวลาที่ใช้อ้างอิงระหว่างประเทศ TAI (International Atomic Time) เมื่อน�ำเวลา TAI บวกรวมกับวินาทีทดเพื่อให้สอดคล้องกับ เวลาที่ ไ ด ้ จ ากการโคจรของโลก จะได ้ เ วลา มาตรฐานกลางของโลก UTC (Coordinated Universal Time) ซึ่งเริ่มใช้งานนับตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1972
  3. 3. ท�ำไมต้องมีวินาทีทด จนกระทั่ ง เวลาพระอาทิ ต ย ์ ขึ้ น ลงเปลี่ ย นไป หลั ง จากที่ มี ก ารคิ ด ค้ น นาฬิ ก า ส�ำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM)ตุ้มนำหนกซงไมไดอาศยการโคจรของโลก ทำให้ �้ ั ึ่ ่ ้ ั � มีหน้าที่ในการรักษาเวลามาตรฐาน UTC ให้ค้นพบว่าโลกหมุนรอบตัวเองช้าลงเรื่อยๆ ซึ่ง สอดคล้องกับความเป็นจริงตามธรรมชาติ โดยตลอด 2,000 ปี ที่ผ่านมาโลกได้หมุนช้าลงไป 3 การเพิ่ ม หรื อ ลดวิ น าที ท ดนี้ เ ข ้ า ไปในเวลาชั่วโมง เนื่องมาจากแรงต้านของน�้ำขึ้นน�้ำลง ซึ่ง มาตรฐาน UTC ดงแผนภมในรปที่ 1 ถาไมมวนาที ั ู ิ ู ้ ่ ีิพบวาพลงงานทสญเสยไปในมหาสมทรเนองมา ่ ั ี่ ู ี ุ ื่ ทดนี้จะท�ำให้ความแตกต่างของเวลามาตรฐานจากแรงต้านของน�้ำขึ้นน�้ำลง (Tidal Friction) UTC กั บ เวลาที่ โ ลกหมุ น รอบตั ว เองเป็ น หนึ่ งสอดคล้องกับเวลาที่โลกใช้หมุนรอบตัวเอง [4] ชั่วโมงเมื่อผ่านไป 550 ปี ในการตัดสินใจว่าจะในการศกษาจากวงรอบปซากฟอลซลปะการงยง ึ ี ิ ั ั เพิ่ ม หรื อ ลดวิ น าที ท ดนี้ เ มื่ อ ใดเป ็ น หน ้ า ที่ ข องแสดงใหเ้ หนวาเมอประมาณ 370 ลานปทผานมา ็ ่ ื่ ้ ี ี่ ่ International Earth Rotation Service โดยให้โลกหมุนรอบตัวเอง 385-410 รอบต่อการโคจร ผลต่ า งระหว่ า งเวลาระบบสุ ริ ย ะกั บ เวลารอบดวงอาทิ ต ย ์ [4] นอกจากนี้ ก ารเปลี่ ย น มาตรฐาน UTC ไม่เกิน 0.9 วินาที (|UT1 – UTCตำแหนงเพยงเลกนอยของดวงจนทร์ ดวงอาทตย์ � ่ ี ็ ้ ั ิ |< 0.9 s) ดังนั้น วินาทีทดนี้จึงสามารถเป็นไปได้ดาวเสาร์ และดาวพฤหัส ก็ท�ำให้ความเร็วในการ ทั้งค่าบวกและลบ แต่อดีตที่ผ่านมานับตั้งแต่หมุนรอบตัวเองของโลกเปลี่ยนไปได้เช่นกัน ถกนำมาใชครงแรก ตงแตปี ค.ศ. 1972 วนาททด ู � ้ ั้ ั้ ่ ิ ี เมื่อเวลาที่โลกใช้หมุนรอบตัวเองมีค่า มีค่าเป็นบวกทั้งสิ้น ดังแสดงในรูปที่ 2 [1]ไม่คงที่ และมีแนวโน้มว่าจะใช้เวลานานขึ้น แต่ International Earth Rotation Serviceในทางตรงกันข้ามเวลามาตรฐาน UTC ที่ได้จาก จะมีการประกาศทุกปีๆ ละ 2 ครั้ง ว่าจะมีการนาฬิกาอะตอมซีเซี่ยมนั้นมีความถูกต้องและ ชดเชยวนาททดหรอไม่ การทดเวลานไมเ่ หมอน ิ ี ื ี้ ื 25 May-June 2012/Vol.14, No.67เที่ยงตรงสูงมาก ดังนั้นความแตกต่างระหว่าง กับการเพิ่มวันที่ 29 กุมภาพันธ์ของปีที่เรียกว่ามาตรฐาน UTC เมื่อเทียบกับเวลาก็จะมากขึ้น “Leap Year” เพราะวนาททดจะเกดขนพรอมกน ิ ี ิ ึ้ ้ ั รูปที่ 2 ผลต่างระหว่างเวลาโคจรรอบตัวเองของโลกและเวลามาตรฐานกลางของโลก (UT1-UTC) [6]
  4. 4. 26 ทั่วโลกตอนเที่ยงคืนตามเวลามาตรฐาน UTC ในวันที่ 30 มิถุนายน และ 31 ธันวาคม เช่น วินาทีทด May-June 2012/Vol.14, No.67 ทเี่ กดขนเวลาเทยงคนของวนที่ 31 ธนวาคม ในประเทศองกฤษ แตในประเทศไทยจะตรงกบเวลา 7.00 น. ิ ึ้ ี่ ื ั ั ั ่ ั ของวันที่ 1 มกราคม ตามเวลาประเทศไทย ในกรณีที่วินาทีทดเป็นบวกนาฬิกาที่รองรับวินาทีทดอาจจะแสดงผล ดังนี้ 23h 59m 59s -> 23h 59m 60s -> 00h 00m 00s แต่ถ้าวินาทีทดเป็นลบการแสดงผลของนาฬิกาก็จะกระโดดจาก ดังนี้ 23h 59m 58s -> 00h 00m 00s ซึ่งจะตรงกับความหมายของค�ำว่า “Leap” มากที่สุด การทดเวลาครั้งถัดไปจะเกิดขึ้นตอน เที่ยงคืนตามเวลามาตรฐาน UTC ในวันที่ 30 มิถุนายน 2555 ซึ่งจะตรงกับเวลา 7.00 น. วันที่ 1 กรกฎาคม 2555 ตามเวลาท้องถิ่นของประเทศไทย ประโยชน์ของ Leap Second ประโยชน์อันดับแรกที่ใกล้ตัวเรามากที่สุด คือ เวลามาตรฐานที่เราใช้ในชีวิตประจ�ำวัน สอดคล้องกับการหมุนรอบตัวเองของโลก ถ้าไม่มีวินาทีทดนี้จะท�ำให้ผลต่างของเวลาที่โลกหมุนรอบ ตวเองกบเวลามาตรฐาน UTC เปนหนงชวโมงเมอผานไป 550 ปี นนหมายความวาพระอาทตยจะขน ั ั ็ ึ่ ั่ ื่ ่ ั่ ่ ิ ์ ึ้ เร็วกว่าในปัจจุบัน 1 ชั่วโมง นอกจากนนในปจจบนนกดาราศาสตรและเจาหนาทภาคพนดนของสถานดาวเทยมใชเ้ วลา ั้ ั ุ ั ั ์ ้ ้ ี่ ื้ ิ ี ี มาตรฐาน UTC จากทางดาวเทยมในการประมาณเวลาทโลกหมนรอบตวเองเพอใชในการหาตำแหนง ี ี่ ุ ั ื่ ้ � ่ บนพื้นโลก ซึ่งในปัจจุบันผลต่างระหว่างเวลาทั้งสองถูกรักษาให้ไม่เกิน 1 วินาที แต่ถ้าไม่มีการชดเชย วินาทีทดนี้จะท�ำให้ผลต่างระหว่างเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองกับเวลามาตรฐาน UTC มีค่ามากเกิน กว่า 1 วินาที ท�ำให้มีความยุ่งยากที่จะไปแก้ไขรูปแบบการส่งข้อมูลและโปรแกรมคอมพิวเตอร์ของ ระบบสื่อสาร
  5. 5. อนาคตของวินาทีทด เอกสารอ้างอิง ถึงแม้ว่าข้อดีของวินาทีทดท�ำให้เวลา [1] Nelson R. A., McCarthy, Malys S., Levineมาตรฐาน UTC สอดคล้ อ งกั บ การหมุ น รอบ J., Guinot B., Fliegel H. F., Beard R. L., andตั ว เองของโลก แต่ เ นื่ อ งจากปั จ จุ บั น ระบบ Bartholomew, Metrologia, 2001, 38, 509-529.คอมพิ ว เตอร ์ ข องธุ ร กิ จ ต ่ า งๆ เช ่ น ธนาคาร [2] BIPM Annual Report on Time Activities,ส่วนใหญ่จะมีการเชื่อมต่อทางอินเตอร์เน็ต และ Volume 5, 2010, http://www.bipm.org/utils/ระบบสื่อสารระหว่างประเทศส่วนใหญ่ ซึ่งเมื่อ en/pdf/time_ann_rep/Time_annual_การความผิ ด พลาดเพี ย งเสี้ ย ววิ น าที ก็ อ าจจะ report_2010.pdfสงผลกระทบตอเงนจำนวนมหาศาล ดงนน Time ่ ่ ิ � ั ั้ [3] เวลามาตรฐาน, http://www.nimt.or.th/Synchronization จึงเป็นสิ่งส�ำคัญ แต่เนื่องจาก nimt/Service/index.php?menuName=timeระยะเวลาของการทดเวลานเี้ กดขนไมแนนอนขน ิ ึ้ ่ ่ ึ้ [4] Yoder C. F., Williams J. G., Dickey J. O.,อยู่กับการหมุนรอบตัวเองของโลก ซึ่งอาจจะ Schutz B. E., Eanes R. J., Tapley B. D.,ท�ำให้ระบบ Time Synchronization หลุดออก Nature, 1983, 303, 757- 762.จากกันได้ นอกจากนั้นระบบคอมพิวเตอร์อาจ [5] Wells J. W., Nature, 1963, 197, 948-950.จะเกดมปญหาเมอเวลาในระบบเปลยนจาก “59 s” ิ ี ั ื่ ี่ [6] Leap Second, http://en.wikipedia.org/เปน “60 s” อกดวย ดงนนจงไดมการเสนอวธการ ็ ี ้ ั ั้ ึ ้ ี ิี wiki/Leap_secondหลากหลายเพื่อให้เวลามาตรฐานสอดคล้องกับ [7] International Telecommunications Unionการหมุนรอบตัวเองของโลกขึ้น [1] ตัวอย่างเช่น Newsroom, http://www.itu.int/net/pressoffice/ - เพิ่ ม ส่ ว นต่ า งระหว่ า งเวลาหมุ น press_releases/2012/03.aspxรอบตัวเองของโลกกับเวลามาตรฐาน UTC วิธีนี้ 27 May-June 2012/Vol.14, No.67ทำใหลดจำนวนครงในการทดเวลา ซงอาจจะเปน � ้ � ั้ ึ่ ็“นาทีทด (Leap Minute)” แทน วินาทีทด - ก�ำหนดระยะเวลาที่แน่นอนในการทดเวลา ซึ่งมีข้อดีคือเราสามารถทราบเวลาที่แนนอนในการทดเวลา เชน ทกวนที่ 29 กมภาพนธ์ ่ ่ ุ ั ุ ัแตอยางไรกตามจำนวนวนาททถกทดเพมเขาไป ่ ่ ็ � ิ ี ี่ ู ิ่ ้ในเวลามาตรฐาน UTC อาจจะมากกว่า 1 วินาทีตามสภาวะการหมุนรอบตัวเองของโลกในช่วงเวลานั้น - ในการยกเลิกวินาทีทดโดยใช้เวลามาตรฐาน UTC ในปจจบนซงไมมการทดเวลาตอ ั ุ ั ึ่ ่ ี ่ไปเรื่อยๆ เมื่อสิ้นสุดศตวรรตที่ 21 คาดว่าความแตกตางระหวางเวลาหมนรอบตวเองของโลกกบ ่ ่ ุ ั ัเวลามาตรฐาน UTC จะเป็น 2.5 นาที ซึ่งไม่มีนัยส�ำคัญเมื่อเทียบกับเวลาที่แตกแต่งระหว่าง?Time Zone และการปรับเวลาในช่วงหน้าหนาว1 ชั่งโมง ส�ำหรับ Daylight Saving อ ย ่ า ง ไ ร ก็ ต า ม ใ น ที่ ป ร ะ ชุ ม ข อ งRadiocommunication Sector of theInternational Telecommunications Union(ITU-R) เมื่อเดือนมกราคม 2555 (ค.ศ. 2012)ได้ชะลอการตัดสินว่าจะยกเลิกวินาทีทดหรือไม่จนกระทั่งการประชุมครั้งถัดไปในปี ค.ศ. 2015เพอศกษาผลกระทบตอการยกเลกวนาททดอยาง ื่ ึ ่ ิ ิ ี ่ละเอยด [7] โดยที่ ITU-R เปนหนวยงานทกำหนด ี ็ ่ ี่ �นิยามของเวลามาตรฐาน UTC

×