Un fotogramma del film “Ritorno al Futuro” (SceneScreen/YouTube)

Forse dovremo saltare un secondo

Per sincronizzare gli orologi atomici e l’orario planetario, per la prima volta potrebbe essere necessario sottrarre il “secondo intercalare”

Un fotogramma del film “Ritorno al Futuro” (SceneScreen/YouTube)

Secondo valutazioni che cominciano a circolare tra gli scienziati che si occupano della misurazione del tempo, presto potrebbe essere necessario sottrarre un secondo agli orologi atomici del mondo. Per vari motivi, la Terra sta girando più velocemente del solito, e quindi per la prima volta il “secondo intercalare”, usato con una certa frequenza per correggere gli orologi atomici sincronizzandoli con la rotazione terrestre, potrebbe dover essere sottratto, invece che aggiunto. Significa, concretamente, che se verrà applicata questa correzione il tempo “ufficiale” passerà dalle 23:59 e 58 secondi alle 0:00 e 0 secondi, senza passare dalle 23:59 e 59 secondi.

A causa di variabili legate a diversi fenomeni geofisici e astronomici – non tutti e non sempre prevedibili con largo anticipo – la velocità di rotazione della Terra è notoriamente meno regolare rispetto ai sistemi convenzionali di misurazione del tempo che sfruttano gli orologi atomici, che si basano sulle oscillazioni degli atomi di un elemento chimico (cesio, solitamente, ma anche torio o itterbio), e determinano il Tempo Coordinato Universale (UTC), cioè l’ora esatta valida in tutto il mondo.

Negli ultimi decenni, la velocità della rotazione terrestre è stata tendenzialmente più lenta, e il bisogno di sincronizzare l’ora misurata dagli orologi atomici con quello misurato attraverso la rotazione terrestre ha spesso reso necessaria l’aggiunta di un secondo all’UTC. È il cosiddetto “secondo intercalare” (leap second). Fu introdotto nel 1972 e usato da allora 27 volte, l’ultima delle quali nel 2016: in media è stato aggiunto una volta ogni anno e mezzo, e mai sottratto.

Da qualche anno le cose sono cambiate: a causa di numerose variabili, come per esempio i cambiamenti all’interno del nucleo terrestre, la pressione atmosferica e le correnti oceaniche, la Terra sta girando un po’ più velocemente, e perciò il tempo della rotazione terrestre è stato più breve rispetto al tempo segnato dagli orologi atomici.

Il 19 luglio 2020 è stato il giorno più breve mai registrato con i sistemi di misurazione attuali: la Terra ha completato la sua rotazione in 1,4602 millisecondi in meno rispetto alle classiche 24 ore (86.400 secondi). Dal 1973 e fino al 2020 il giorno con il tempo di rotazione più rapido era stato il 5 luglio 2005, più breve di 1,0516 millisecondi rispetto al normale. Ma nel 2020 ci sono stati ben ventotto giorni più brevi di quello che aveva stabilito il record nel 2005. Se questa tendenza recente dovesse essere confermata, si stima che gli orologi atomici possano arrivare ad accumulare alla fine del 2021 un ritardo di 19 millisecondi rispetto all’orario planetario.

«È certamente corretto dire che la Terra stia girando più velocemente di quanto abbia fatto in qualsiasi momento negli ultimi cinquant’anni, ed è pienamente possibile che un secondo intercalare negativo si renderà necessario se la velocità di rotazione della Terra aumenterà ulteriormente» ha spiegato al Telegraph Peter Whibberley, ricercatore del National Physical Laboratory, l’autorevole laboratorio di fisica del Regno Unito che ha sviluppato i principali standard nazionali di misurazione. Ma è ancora troppo presto per stabilirlo, secondo Whibberley, che ha ricordato anche quanto la scelta stessa di usare il “secondo intercalare” sia da tempo discussa tra gli scienziati.

IERS febbraio 2021

Le fluttuazioni della durata del giorno dal 2000 a oggi (IERS)

Numerosi enti e istituti – tra cui il National Institute of Standards and Technology, l’agenzia governativa americana che si occupa della gestione delle tecnologie, tradizionalmente poco favorevole al “secondo intercalare” – concordano sul fatto che la prassi attuale presenti una serie di vantaggi e svantaggi. L’aggiustamento dell’orario è una soluzione pratica per garantire uniformità tra gli orologi che regolano gran parte delle attività umane quotidiane e le osservazioni astronomiche, rilevanti tra le altre cose per i moderni sistemi di comunicazione e navigazione satellitare.

È però spesso una correzione molto problematica per le applicazioni di registrazione dei dati, sempre più numerose e indispensabili, e in generale per le infrastrutture tecnologiche e delle telecomunicazioni. Vengono a questo proposito citate spesso le difficoltà di gestione e i relativi malfunzionamenti capitati in occasione dell’aggiunta del “secondo intercalare” nel 2012 ai dispositivi tecnologici non più aggiornabili alle versioni più recenti dei loro sistemi operativi così come i malfunzionamenti relativi a software (Java), piattaforme digitali di servizi web e siti Internet (tra cui LinkedIn e Reddit).

Per questo motivo si discute da tempo di espedienti alternativi da sottoporre alla prossima Conferenza Mondiale delle Radiocomunicazioni, in programma nel 2023. Alcuni scienziati dell’Unione internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) – l’organo delle Nazioni Unite che definisce le norme di utilizzo dei mezzi di telecomunicazione – hanno suggerito di lasciare che il divario tra la misurazione del tempo astronomico e quella del tempo atomico si estenda fino a rendere eventualmente necessaria l’introduzione di un’intera “ora intercalare”. La minore frequenza di una correzione di questo tipo servirebbe a minimizzare le complicazioni per le infrastrutture, ma rischierebbe di determinare periodi di sfasamento eccessivamente prolungati tra i due sistemi di misurazione. Si calcola che la differenza tra i due orari sia di un’ora ogni mille anni.

L’International Earth Rotation Service (IERS), che ha la sede principale a Francoforte e si occupa della gestione di vari sistemi internazionali di riferimento, è l’organismo che fin dal 1972 decide di volta in volta e senza una periodicità fissa gli aggiustamenti relativi al “secondo intercalare”, la cui necessità è generalmente nota e annunciata sei mesi prima (al momento nessun nuovo bollettino è stato diramato). L’irregolarità stessa della velocità di rotazione della Terra impedisce di fare annunci con maggiore anticipo.