Negative Schaltsekunde: Einführung einer Schaltstunde für die Weltzeit

Weltzeit: Die Gefahren einer negativen Schaltsekunde

Schaltsekunden führen bei Computersystemen immer wieder zu Problemen. Bald könnte sogar eine negative Sekunde nötig sein, was noch problematischer wäre. Um das zu verhindern, fordern Fachleute die Einführung von Schaltstunden.

von Elizabeth Gibney

Eine Sammlung verschiedener Uhren und Sanduhren auf einem Tisch. Im Vordergrund befinden sich Armbanduhren und eine Taschenuhr mit sichtbaren Zifferblättern. Im Hintergrund stehen bunte analoge Uhren und eine Sanduhr in einem Holzrahmen. Die Szene vermittelt das Thema Zeitmessung. — © underworld111 / Getty Images / iStock; Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft (Ausschnitt)
Die Anpassung der Systemzeiten auf die Weltzeit ist nicht immer einfach – vor allem, wenn es Schaltsekunden gibt.

Die Schaltsekunde könnte bereits im Oktober 2026 abgeschafft werden. Die regelmäßige Anpassung der Uhren weltweit, die seit 1972 alle paar Jahre vorgenommen wird, sollte eigentlich erst 2035 auslaufen. Doch die zuständigen Behörden erwägen nun eine sofortige Abschaffung, um zu vermeiden, dass die nächste Schaltsekunde negativ ausfällt. Denn das würde bedeuten, dass Uhren eine Sekunde überspringen müssten, anstatt eine hinzuzufügen. Das ist bisher noch nie vorgekommen – und birgt laut Fachleuten ein beispielloses Risiko.

Um künftiges Chaos zu vermeiden, schlagen die weltweiten Zeitbehörden erstmals vor, die Schaltsekunde durch eine Schaltstunde zu ersetzen. In diesem Fall müsste man die Weltzeit erst dann angleichen, wenn sie um 3600 Sekunden von der durch die Erdrotation vorgegebenen Zeit abweicht. Auf der Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) wird vom 13. bis 15. Oktober 2026 in der Nähe von Paris darüber abgestimmt.

Seit den 1970er-Jahren wurde 27-mal eine zusätzliche Sekunde in die offizielle koordinierte Weltzeit (UTC) eingefügt. Jede dieser Sekunden ermöglicht es, die UTC an die Zeit anzupassen, die sich aus der Rotation des Planeten ergibt. Doch das Hinzufügen einer Schaltsekunde – zuletzt erfolgte das im Jahr 2016 – kann bei Computersystemen zu erheblichen Störungen führen: Davon könnten wichtige Infrastruktursysteme betroffen sein wie Stromnetze, Telekommunikation, Finanzsysteme und das Internet.

Das Problem besteht darin, dass Organisationen unterschiedlich mit Schaltsekunden umgehen. Der Technologieriese Google beispielsweise verteilt die zusätzliche Sekunde schrittweise über den Tag, während andere Unternehmen eine ganze Sekunde zu einer bestimmten Minute hinzufügen. Einige Finanzbörsen passen ihre Handelszeiten an, um zu vermeiden, dass die Märkte während der 61-Sekunden-Minute in Betrieb sind. »Am Ende haben wir eine Diskontinuität in einem System, das eigentlich kontinuierlich sein soll«, sagt Georgette Macdonald, Generaldirektorin des Metrology Research Centre in Halifax. Die nächste Anpassung könnte sogar noch mehr Schwierigkeiten erzeugen.

Stunden statt Sekunden

Schaltsekunden sind notwendig, weil die Rotationsgeschwindigkeit der Erde schwankt. Auf einer Zeitskala von Millionen von Jahren verlangsamt sich die Erdrotation wegen der Reibung durch die Anziehungskraft des Mondes. Auf kürzeren Zeitskalen schwankt sie jedoch. Seit etwa 2015 beschleunigt sich die Rotation aufgrund von Strömungen im flüssigen Erdkern.

Infolgedessen besteht laut Forschenden eine Wahrscheinlichkeit von 30 Prozent, dass bis 2035 eine negative Schaltsekunde nötig wird. In diesem Fall müsste die Weltzeit eine Sekunde überspringen, damit die offizielle Zeit mit der Zeit gemäß der Erdrotation Schritt halten kann. Eine negative Schaltsekunde wäre laut dem Internationalen Büro für Maß und Gewicht mit hohen Kosten für Abhilfemaßnahmen verbunden. »Es gibt Befürchtungen über Geräteausfälle«, sagt Macdonald.

Die Angleichung der Zeitmesssysteme erst dann vorzunehmen, wenn sie sich bereits um eine Stunde unterscheiden, bietet laut Macdonald Vorteile. Der Fall würde erst in Hunderten, wenn nicht sogar Tausenden von Jahren eintreten, sagt sie. Zudem findet das Hinzufügen oder Weglassen einer Stunde bereits regelmäßig in Ländern statt, welche die Sommerzeit nutzen. Damit wäre eine Schaltstunde viel leichter zu handhaben als eine Schaltsekunde.

2022 stimmten die Staaten für eine Abschaffung der Schaltsekunde vor dem Jahr 2035. Doch die steigende Wahrscheinlichkeit einer negativen Schaltsekunde treibt den Vorschlag voran, sie früher abzuschaffen. Technisch gesehen sieht der Beschluss der CGPM vor, ab dem 20. Mai 2027 keine Schaltsekundenanpassungen mehr vorzunehmen. Wegen der Art und Weise, wie die Sekunden geplant sind, gibt es jedoch vor diesem Datum keine weiteren Gelegenheiten mehr, eine Schaltsekunde hinzuzufügen, sodass die Änderung sofort in Kraft treten würde.

Allerdings könnte Russland diesen Schritt wegen seines globalen Navigationssatellitensystems (GLONASS) ablehnen. Während Systeme wie GPS ihre eigene Zeit führen und Schaltsekunden ignorieren, berücksichtigt GLONASS jede derartige Anpassung. Russland habe erklärt, dass es daran arbeite, die GLONASS-Computersysteme so zu modernisieren, sagt Elizabeth Donley, eine Metrologin und ehemalige Leiterin der Abteilung für Zeit und Frequenz am US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado.

Für die Verabschiedung der Resolution sei lediglich eine Stimmenmehrheit erforderlich, nicht aber Einstimmigkeit, so Macdonald. Die CGPM werde in dieser Frage daher das letzte Wort haben.