Apakah Saat Lompatan?
Saat lompatan ialah pelarasan satu saat yang kadangkala ditambah pada Waktu Semesta Selaras (UTC), piawaian masa global yang diselaraskan oleh telefon, pelayan, dan satelit anda. Apabila ia dimasukkan, minit terakhir hari itu mengandungi 61 saat dan bukannya 60 — jam akan berdetik melalui 23:59:60 sebelum beralih ke 00:00:00.
Saat lompatan kedengaran remeh. Sebenarnya tidak. Saat tambahan itu telah menyebabkan laman web utama ranap, penerbangan dibatalkan, dan mencetuskan perdebatan selama beberapa dekad dalam kalangan ahli fizik, ahli astronomi, dan jurutera perisian. Pada tahun 2022, pihak berkuasa penjagaan masa dunia akhirnya mengundi untuk menyingkirkannya. Berikut ialah penjelasan tentang apa itu saat lompatan, mengapa ia wujud, dan mengapa ia akan dimansuhkan.
Mengapa Saat Lompatan Wujud
Masalahnya berpunca daripada dua cara berbeza untuk mengukur masa yang tidak selaras sepenuhnya.
Masa atom adalah sangat stabil. Sejak 1967, saat telah ditakrifkan oleh getaran atom sesium-133 — sebanyak 9,192,631,770 getaran sesaat. Rangkaian jam atom di seluruh dunia mengekalkan Waktu Atom Antarabangsa (TAI), dan ia sangat tetap: ia tidak laju mahupun perlahan.
Putaran Bumi tidak stabil. Panjang sehari, seperti yang diukur oleh putaran sebenar planet, sedikit tidak sekata. Geseran daripada pasang surut, pergerakan teras cair Bumi, dan pergeseran jisim seperti pencairan kepingan ais semuanya mempengaruhi kadar putaran. Dalam jangka masa panjang, planet ini secara amnya semakin perlahan, jadi hari astronomi hanyut sedikit lebih lama daripada 86,400 saat atom. Masa berasaskan putaran ini dipanggil UT1.
Jika dibiarkan, UTC (dibina berdasarkan saat atom yang stabil) dan UT1 (terikat dengan Matahari sebenar di langit) akan perlahan-lahan hanyut berasingan. Untuk memastikan ia sejajar, peraturannya mudah: UTC tidak boleh berbeza daripada UT1 lebih daripada 0.9 saat. Apabila jurang menghampiri had itu, saat lompatan dimasukkan ke dalam UTC untuk membolehkan masa atom "menunggu" Bumi yang berputar lebih perlahan untuk mengejar.
Jadi, saat lompatan pada asasnya adalah pembetulan manual yang memastikan jam atom tepat kita selaras dengan planet yang goyah yang kita diami.
Sejarah Ringkas Saat Lompatan
Saat lompatan diperkenalkan pada 1972, apabila UTC ditakrifkan semula untuk berdasarkan masa atom sambil kekal terikat dengan putaran Bumi.
Sejak itu, 27 saat lompatan telah ditambah sehingga 2016. Setiap satu setakat ini adalah positif — saat ditambah, tidak pernah dikurangkan — kerana putaran Bumi secara amnya ketinggalan di belakang masa atom dalam tempoh itu. Saat lompatan terbaru dimasukkan pada 31 Disember 2016, pada 23:59:60 UTC.
Terdapat jurang ketara hampir tujuh tahun selepas itu, kerana putaran Bumi sebenarnya menjadi sedikit lebih laju dalam beberapa tahun kebelakangan ini — cukup sehingga, buat pertama kalinya, saintis mula membincangkan secara serius kemungkinan saat lompatan negatif (mengeluarkan satu saat dan bukannya menambah), sesuatu yang tidak pernah berlaku dan yang ditakuti oleh ramai jurutera lebih daripada jenis biasa.
Siapa yang Memutuskan Bila Ia Berlaku?
Saat lompatan tidak dijadualkan pada kalendar tetap. Ia diumumkan oleh Perkhidmatan Sistem Rujukan dan Putaran Bumi Antarabangsa (IERS), yang beribu pejabat berhampiran Paris, yang sentiasa memantau putaran planet.
Apabila jurang UT1–UTC menghampiri 0.9 saat, IERS mengeluarkan buletin — biasanya kira-kira enam bulan lebih awal — yang mengisytiharkan bahawa saat lompatan akan dimasukkan. Mengikut konvensyen, kemasukan berlaku pada akhir sama ada 30 Jun atau 31 Disember (UTC).
Masa pendahuluan enam bulan itu adalah punca masalah kejuruteraan: jadualnya tidak tetap dan tidak dapat diramalkan. Anda tidak boleh menulis formula yang memberitahu anda bila saat lompatan seterusnya akan berlaku, seperti yang anda boleh lakukan untuk tahun lompat. Anda perlu menunggu IERS mengumumkannya, kemudian pastikan setiap jam dalam sistem anda mengetahuinya.
Mengapa Jurutera Benci Saat Lompatan
Bagi kebanyakan orang, satu saat tambahan tidak dapat dikesan. Bagi komputer yang menjangkakan setiap minit mempunyai tepat 60 saat, minit 61 saat adalah periuk api.
Insiden paling terkenal berlaku pada 30 Jun 2012, apabila saat lompatan positif dimasukkan. Sebaik sahaja ia berlaku, pelbagai sistem ranap. Reddit turun, bersama-sama dengan laman web besar yang lain. Pepijat itu dikesan kembali kepada cara kernel Linux mengendalikan jam yang berundur ke belakang untuk seketika — ia mencetuskan keadaan lari yang membebankan CPU pelayan. Sistem tempahan penerbangan yang dibina pada perisian terjejas juga melaporkan gangguan, melambatkan daftar masuk. Masalah serupa telah muncul dalam saat lompatan sebelumnya juga.
Isu utama adalah berstruktur:
- Peristiwa itu jarang berlaku, jadi laluan kod pengendalian saat lompatan hampir tidak pernah digunakan dan jarang diuji dalam keadaan sebenar.
- Masa kelihatan berhenti atau berulang, dan banyak perisian secara senyap menganggap masa hanya bergerak ke hadapan, secara monoton.
- Jadual tidak dapat diramalkan, jadi sistem mesti mendapatkan dan mempercayai pengumuman luaran dan bukannya mengira pelarasan sendiri.
Oleh kerana gangguan moden boleh merebak ke pasaran kewangan, rangkaian telekomunikasi, dan platform awan, satu saat yang salah urus boleh menjadi sangat mahal.
Penyelesaian "Leap Smear" Google
Daripada menggunakan saat lompatan dalam satu lompatan mendadak, Google mempelopori pendekatan yang dipanggil leap smear. Daripada memasukkan satu saat penuh pada tengah malam, pelayan Google menyebarkan pembetulan merentasi tetingkap yang panjang — biasanya ~24 jam di sekeliling peristiwa itu — dengan menjadikan setiap saat tidak dapat dilihat lebih lama (atau lebih pendek).
Semasa smear, tiada jam yang pernah menunjukkan 23:59:60 dan tiada jam yang pernah berundur ke belakang; masa hanya berjalan sangat perlahan "perlahan" selama sehari sehingga saat tambahan telah diserap secara senyap. Perisian melihat jam yang lancar dan monoton dan tidak pernah mencapai kes tepi yang berbahaya. Amazon, Meta, dan yang lain menggunakan strategi smearing yang serupa, dan ia telah menjadi teknik kelangsungan hidup de facto untuk sistem berskala besar.
Tangkapannya: jam yang dismear sengaja tidak bersetuju dengan UTC rasmi selama berjam-jam — baik untuk kebanyakan perkhidmatan, tetapi sakit kepala apabila anda perlu mendamaikannya dengan sistem yang tidak dismear. Ia adalah penyelesaian untuk masalah yang dirasakan oleh industri semakin tidak sepatutnya wujud.
Jika anda bekerja dengan masa epoch, ambil perhatian bahawa cap masa Unix tidak mengira saat lompatan sama sekali — masa Unix hanya berpura-pura setiap hari mempunyai tepat 86,400 saat, itulah sebahagian sebab mengapa pelarasan dunia sebenar menyebabkan begitu banyak geseran.
Keputusan 2035: Saat Lompatan Dimansuhkan
Perdebatan memuncak pada Persidangan Agung Timbang dan Sukat 2022 (CGPM) — badan antarabangsa yang mentadbir sistem metrik dan takrifan saat.
Perwakilan meluluskan resolusi penting: amalan menambah saat lompatan akan dihentikan menjelang 2035. Mulai saat itu, UTC akan dibenarkan hanyut daripada UT1 melebihi had 0.9 saat semasa, dengan toleransi akan dirundingkan semula kemudian — kemungkinan membenarkan jurang berkembang selama beberapa dekad, mungkin hingga satu minit atau lebih, sebelum sebarang pembetulan dipertimbangkan.
Secara praktikal, ini bermakna UTC menjadi skala masa yang lancar dan berterusan tanpa lagi minit 61 saat yang mengejutkan. Ahli astronomi yang benar-benar memerlukan masa putaran Bumi masih boleh menggunakan UT1 secara langsung; semua orang yang menjalankan komputer mendapat jam yang akhirnya boleh mereka percayai untuk berkelakuan baik. Perubahan itu menukar perselisihan kecil yang perlahan-lahan terkumpul dengan Matahari untuk penghapusan sumber risiko teknikal global yang berulang.
Soalan Lazim
Adakah saat lompatan pernah dikeluarkan dan bukannya ditambah?
Tidak. Semua 27 saat lompatan yang dimasukkan sejak 1972 adalah positif — saat ditambah. Saat lompatan negatif (melangkau dari 23:59:58 ke 00:00:00) tidak pernah berlaku, walaupun putaran Bumi yang lebih lajak baru-baru ini menjadikannya kemungkinan nyata sebelum keputusan 2035 menjadikan keseluruhan persoalan itu tidak relevan.
Adakah saat lompatan menjejaskan zon waktu?
Tidak secara langsung. Zon waktu adalah ofset tetap daripada UTC yang diuruskan melalui pangkalan data seperti pangkalan data zon waktu IANA. Saat lompatan melaraskan UTC itu sendiri, jadi setiap zon beralih pada masa yang sama secara serentak — ofset antara zon tidak pernah berubah.
Adakah jam komputer saya akan berubah pada tahun 2035?
Tiada perubahan yang boleh dilihat untuk pengguna. Selepas 2035, jam hanya berhenti menerima saat lompatan sekali-sekala. UTC akan perlahan-lahan hanyut daripada masa astronomi selama bertahun-tahun, tetapi hanyutan itu terlalu kecil untuk disedari dalam kehidupan seharian.
Apakah perbezaan antara UTC, TAI, dan UT1?
TAI ialah masa atom tulen, sangat stabil. UT1 ialah masa berdasarkan putaran sebenar Bumi. UTC ialah piawaian harian: ia berjalan pada saat atom seperti TAI tetapi dikekalkan sejajar dengan UT1 menggunakan saat lompatan. Sehingga 2016, UTC adalah tepat 37 saat di belakang TAI.
Mengapa tidak biarkan jam dan Matahari hanyut berasingan?
Itulah pada asasnya yang dilakukan oleh keputusan 2035. Perselisihan itu berkembang dengan sangat perlahan — pada kadar kira-kira satu minit setiap abad — sehingga ia akan mengambil masa beberapa generasi untuk menjadi penting, dan pada masa itu pembetulan sekali boleh dirancang dengan sengaja dan bukannya ditampal setiap beberapa tahun.
Ingin tahu bagaimana mesin sebenarnya mengira masa di sebalik semua ini? Saat lompatan hilang sepenuhnya dalam masa epoch — cuba penukar cap masa Unix kami untuk melihat dengan tepat bagaimana komputer menjejaki detik yang berlalu.