Die 24. Schaltsekunde zum Jahreswechsel 2008/2009
(UTC = TAI - 34s)

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Das Einfügen einer Schaltsekunde zum Jahreswechsel 2008/2009
Der Internationale Erd-Rotations-Service (IERS) in Paris hat beschlossen am 31. Dezember 2008 um 23:59:59 UTC wieder eine Schaltsekunde einzufügen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ändert sich laufend durch Massenverlagerungen und anderen Einflüssen. Neben diesen Schwankungen wird die Drehbewegung der Erde aber permanent langsamer. Der Grund sind die Anziehungskraft von Sonne und Mond sowie die Gezeiten Ebbe und Flut die wie eine permanente Bremse auf die Drehbewegung der Erde wirken.

Im Jahr 1820 wurde der mittlere Sonnentag mit 86.400 Sekunden festgelegt. Die Erde dreht sich im Jahr 2008 etwa um 0.002 Sekunden langsamer als im Jahr 1820. Bei gleich bleibender Rotation würde sich nach etwa 500 Tagen der Zeitfehler auf eine Sekunde erhöht haben. Das IERS in Paris sorgt aber mit dem Einfügen von Schaltsekunden in die UTC dafür, dass die Differenz zu UT1 nie größer als 0.9 Sekunden wird. Die Zeit UT1 wird aus Beobachtungen der realen Erdrotation abgeleitet. Die fortlaufende hochgenaue Zeit auf der Erdoberfläche wird von einem weltweiten Netzwerk aus 250 Atomuhren geliefert. Sie wird als International Atomic Time (TAI) bezeichnet. Mit 01. Jänner 2009 ist die Atomzeit (TAI) der UTC um exakt 34 Sekunden voraus.

Die letzte Schaltsekunde vor 2009 wurde am Beginn des Jahres 2006 eingefügt. Die Schaltsekunde vor dem Beginn von 2009 ist die 24. Schaltsekunde seit dem Jahr 1972. Damals zum Beginn der Korrekturen wurde gleich eine notwendige Korrektur um 10 Sekunden vorgenommen. Ohne diese laufende Anpassung von der Universal Time Coordinated (UTC) würde die Sonne alle hundert Jahre um mehr als eine Minute später über den Himmel wandern. Und in einigen tausend Jahren wäre der Fehler sogar auf Stunden angewachsen. Und in etwa 60.000 Jahren würde die Sonne um die lokale Mitternacht hoch im Süden stehen.

Die Messung der 24. Schaltsekunde
Für meine astronomischen Arbeiten benutze ich auch Videokameras und ein Gerät (KIWI-OSD) zur Einblendung der genauen Zeit (UTC) in jedes Video Halbbild. Die Zeitbasis bildet dabei das weltweite GPS System mit den hochgenauen Atomuhren an Bord der Satelliten. Als GPS Empfänger wird der Garmin GPS 18 LVC mit 1PPS Ausgang verwendet.

Die Schaltsekunde beim Jahreswechsel 2008/2009 konnte ich daher auch nutzen um die korrekte Funktion von meinem KIWI-OSD und dem GPS 18 LVC zu überprüfen. Dazu wurden mit einer Videokamera Aufnahmen von Funkuhren gemacht um den Unterschied vor- und nach der Schaltsekunde deutlich zu zeigen. Zusätzlich wurden die seriellen NMEA Datenzeilen vom GPS Empfänger in einer Textdatei aufgezeichnet. Diese Datenzeilen sollten die Schaltsekunde ebenfalls zeigen.

Der Messaufbau zur Erfassung der Schaltsekunde auf Video und in einer Textdatei

Videos

Video #1 - MPEG4 845KB	Das Video #1 startet vor der Schaltsekunde und zeigt, dass die Anzeigen der Funkuhren und die fortlaufende KIWI Zeit im Video durch die Schaltsekunde vorerst nicht verändert werden.
Video #2 - MPEG4 812KB	Das Video #2 zeigt klar, dass das KIWI-OSD die Schaltsekunde vom GPS sofort als Fehler in der fortlaufenden Zeit erkannt hat. Die Anzeigen der Funkuhren sind unverändert und daher nun um eine Sekunde voraus.
Video #3 - MPEG4 851KB	Das Video #3 zeigt nach dem KIWI-OSD Neustart nach der Schaltsekunde nun die neue korrigierte UTC mit der Schaltsekunde in das Video eingeblendet. Die Anzeigen der Funkuhren sind unverändert und daher noch immer um eine Sekunde voraus.

NMEA Logdatei vom Garmin GPS 18 LVC

$GPRMC,235957,A,4847.2005,N,01514.1554,E,000.0,225.6,311208,002.5,E*78
$GPGGA,235957,4847.2005,N,01514.1554,E,1,06,2.1,538.7,M,44.4,M,,*49

$GPRMC,235958,A,4847.2006,N,01514.1554,E,000.0,225.6,311208,002.5,E*74
$GPGGA,235958,4847.2006,N,01514.1554,E,1,06,2.1,538.7,M,44.4,M,,*45

$GPRMC,235959,A,4847.2006,N,01514.1553,E,000.0,225.6,311208,002.5,E*72
$GPGGA,235959,4847.2006,N,01514.1553,E,1,06,2.2,538.6,M,44.4,M,,*41

$GPRMC,000000,A,4847.2006,N,01514.1553,E,000.0,225.6,311208,002.5,E*73   <== Schaltsekunde
$GPGGA,235959,4847.2006,N,01514.1553,E,1,06,2.8,538.5,M,44.4,M,,*48      <== Schaltsekunde

$GPRMC,000000,A,4847.2006,N,01514.1553,E,000.0,225.6,010109,002.5,E*73
$GPGGA,000000,4847.2006,N,01514.1553,E,1,06,2.9,538.5,M,44.4,M,,*48

$GPRMC,000001,A,4847.2006,N,01514.1553,E,000.0,225.6,010109,002.5,E*72
$GPGGA,000001,4847.2006,N,01514.1553,E,1,06,2.9,538.5,M,44.4,M,,*49

$GPRMC,000002,A,4847.2006,N,01514.1552,E,000.0,225.6,010109,002.5,E*70
$GPGGA,000002,4847.2006,N,01514.1552,E,1,06,2.9,538.5,M,44.4,M,,*4B

Diese Messungen haben gezeigt, dass ein KIWI-OSD selbst Schaltsekunden sofort als Fehler in der fortlaufenden Zeit erkennt und diesen Fehler wie andere Fehler auch in der eingeblendeten Zeit durch eine ERROR Meldung nach dem Drücken der INFO Taste sofort anzeigt.