Un secondo aggiunto oggi per il rallentamento della rotazione della Terra

Renzo Carlucci

Sabato 30 giugno 2012, un secondo in più verrà aggiunto a mezzanotte per tenere conto del fatto che la Terra sta prendendo sempre più tempo per completare un intero giro - un giorno - o, tecnicamente, un giorno solare.
"Il giorno solare va gradualmente aumentando perché la rotazione della Terra sta rallentando leggermente", dice Daniel MacMillan del NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland USA.
Gli scienziati sanno esattamente quanto tempo ci vuole alla Terra per ruotare perché hanno fatto misurazioni per decenni con una tecnica estremamente precisa chiamata Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Misure VLBI vengono effettuate quotidianamente da una rete internazionale di stazioni fino a condurre osservazioni allo stesso tempo e correlare i risultati. NASA Goddard fornisce il necessario coordinamento di queste misure, così come l'elaborazione e l'archiviazione dei dati raccolti. E la NASA sta supportando lo sviluppo della prossima generazione del sistema di Project Space VLBI attraverso l'agenzia di Geodesia, guidata da Goddard.

Dal VLBI, gli scienziati hanno imparato che la Terra non è il cronometro più affidabile. La rotazione del pianeta sta rallentando a causa delle generali forze di attrazione tra la Terra e la Luna. Ogni 100 anni circa, il giorno aumenta di circa 1.4 millesimi di secondo.
"Al tempo dei dinosauri, la rotazione completa della Terra avveniva in circa 23 ore", dice MacMillan, che è un membro del team VLBI della NASA Goddard. "Nell'anno 1820, una rotazione ha avuto esattamente 24 ore o 86.400 secondi standard. Dal 1820, il giorno solare medio è aumentato di circa 2,5 millisecondi."
Dal 1950, gli scienziati avevano già capito che alcune misurazioni scientifiche e le tecnologie richieste rchiedevano un cronometraggio più preciso della rotazione della Terra. Così, nel 1967, hanno ufficialmente cambiato la definizione di un secondo. Non era più sulla base della lunghezza di un giorno, ma su una misurazione estremamente prevedibile fatta di transizioni elettromagnetiche in atomi di cesio. Questi "orologi atomici" a base di cesio sono accurati a un secondo in 1.400.000 anni. La maggior parte delle persone in tutto il mondo si affida oggi al tempo standard in base al cesio: Coordinated Universal Time (UTC).

Un altro tempo standard, chiamato tempo universale 1 (UT1), si basa sulla rotazione della Terra sul suo asse rispetto al sole. UT1 è ufficialmente calcolato da misure VLBI, che si basano su punti di riferimento astronomici e hanno una precisione tipica di 5 microsecondi, o 5 milionesimi di secondo, o meglio.
"Questi punti di riferimento sono oggetti astronomici molto distanti chiamati quasar, che sono sostanzialmente immobili se visti dalla Terra, perché si trovano parecchi miliardi di anni luce di distanza", afferma Stephen Goddard Merkowitz, il gestore del progetto di Geodesia Spaziale.
Per le osservazioni VLBI, diverse stazioni in tutto il mondo osservano una quasar selezionata allo stesso tempo, con ciascuna stazione che registra l'arrivo del segnale dalla quasar, e questo viene fatto per una serie di quasar durante una tipica sessione di 24 ore. Queste misure sono effettuate con tale precisione che in realtà è possibile determinare che il segnale non arriva in tutte le stazioni esattamente nello stesso momento. Dalle minuscole differenze nei tempi di arrivo, gli scienziati possono calcolare le posizioni delle stazioni e l'orientamento della Terra nello spazio, come pure calcolare la velocità di rotazione rispetto alle posizioni quasar.
Originariamente, i secondi aggiuntivi sono stati aggiunti per fornire un segnale orario UTC che poteva essere utilizzato per la navigazione in mare. Questa motivazione è diventata obsoleta con lo sviluppo del GPS (Global Positioning System) e di altri sistemi di navigazione satellitare.

Normalmente, l'orologio si dovrebbe aggiustare alle 23:59:59-00:00:00 del giorno successivo. Invece, alle ore 23:59:59 del 30 giugno UTC si sposterà a 23:59:60, e poi a 00:00:00 il 1 ° luglio. In pratica, ciò significherà che gli orologi in molti sistemi si spegneranno per un secondo.
Sono state avanzate proposte di abolire il salto del secondo e lasciare che i due standard di tempo si allontanino. Questo è dovuto al fatto del costo di progettazione per i secondi bisestili e il potenziale impatto di rettificare o trasformare sistemi sincroni. Nessuna decisione sarà presa in proposito, almeno fino al 2015 dalla International Telecommunication Union, un'agenzia specializzata delle Nazioni Unite, che affronta i problemi nel settore delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione. Se ai due standard si permette di andare sempre più fuori sincronia, essi differirebbero di circa 25 minuti in 500 anni.
Nel frattempo, un secondo di aggiustamento (leap second) continuerà ad essere aggiunto al cronometraggio ufficiale UTC. Il leap second del 2012 è il 35esimo secondo da aggiungere e il primo dal 2008.

In figura in alto la stazione VLBI Italiana di Noto.

(Fonte: NASA Goddard Space Flight Center, Phys.org)