Waarom je bang moet zijn van de schrikkelseconde

Vanavond, om 23u 59m 59s is het nog twee seconden wachten op 1 juli. Om de gregoriaanse kalender gesynchroniseerd te houden met de rotatie van de aarde om de zon is er immers een schrikkelseconde nodig. Dat kan dwaas klinken, maar zonder een sporadische bijstelling zou ons het na verloop van tijd middag zijn om 9u ’s avonds: een verwarrende en te vermijden situatie.

Gevecht met zwaartekracht

Het getouwtrek tussen de respectievelijke aantrekkingskracht van de Zon, de Maan en de Aarde zorgt er voor dat de rotatie van onze planeet ieder jaar een klein beetje vertraagt. Het huidige tijdssysteem is gebaseerd op atoomklokken, die ons vertellen hoe laat het is door te kijken naar elektromagnetisme binnen Cesium-atomen. Die klokken lopen zo accuraat dat ze pas na 1,4 miljoen jaar een seconde zouden afwijken. Volgens ons tijdssysteem doet de Aarde er 86.400, seconden over om rond z’n as te draaien, maar wetenschappers schatten dat de aarde er al sinds 1820 langer over doet. In de praktijk duurt een etmaal dezer dagen 86.400,002 seconden.

Onnauwkeurige aarde

Anders gezegd: een atoomklok is nauwkeuriger dan de Aarde zelf.  Die extra twee milliseconden herhalen zich iedere dag (kort door de bocht, in de praktijk duurt niet iedere dag even lang) en na verloop van tijd is er een correctie nodig. Wetenschappers volgen de actuele rotatietijd van de aarde op de voet, en sinds 1972 krijgen we geregeld te maken met een schrikkelseconde. De extra seconde van vanavond is de vierde sinds het jaar 2000.

Extra seconde

Vannacht zal de klok om 23u 59m 59s niet naar 0u 0m 0s maar naar 23u 59m 60s springen en dat is een klein probleem. Gevoelige computersystemen moeten er een tot op de seconde juiste tijdsbepaling op na houden, maar de systemen zijn niet ontworpen om rekening te houden met de extra seconde. Voor veel systemen is de oplossing eenvoudig: zij worden gedurende één seconde uitgeschakeld.

Schrikkelseconden zijn een nachtmerrie voor menig IT-medewerker waardoor de roep om ze af te schaffen steeds luider wordt. De voornaamste reden: ze zijn niet te anticiperen. Zo kan een fikse aardbeving de rotatie van de aarde vertragen, waardoor er een correctie nodig is. De laatste schrikkelseconde dateert van 2012, onder andere Reddit LinkedIn, Gizmodo en FourSquare zullen hem niet snel vergeten.

Crash in 2012

Veel computersystemen maken gebruik van Network Time Protocol (NTP) om in sync te blijven met de atoomklokken, en toen die in 2012 één seconde bleven plakken wisten Linux- en Javasystemen niet hoe ze daar mee om moesten gaan. Het resultaat: simpele processen panikeerden, slokten bergen CPU-tijd op en waarna de servers in kwestie nagenoeg tot stilstand kwamen. Het Linux-probleem is intussen verholpen, maar dat wil niet zeggen dat alle computersystemen deze keer wel vlot met de extra tijd zullen om gaan. “Bijna iedere keer dat we te maken krijgen met een schrikkelseconde vinden we iets nieuws”, vertelde Linus Torvalds nog aan Wired in 2012.

Javaservers kregen drie jaar geleden te maken met een gelijkaardig probleem, waarbij processen niet konden pauzeren omdat hun tijdsbesef in de war was. Het resultaat was hetzelfde: een overbelaste server. Sinds 2005 zijn er nog maar drie schrikkelseconden geweest, wat wil zeggen dat onze hedendaagse hoogtechnologische maatschappij nog maar drie keer met de extra seconde te maken kreeg. In de praktijk is er dus erg weinig ervaring met de manier waarom complexe systemen om de extra lange dag reageren, waardoor de kans op problemen bijzonder groot is.

Wat met GPS?

Rampzalig zal de schrikkelseconde van straks hoegenaamd niet zijn. In 2012 gingen enkele grote websites voor enkele uren plat, waarna het probleem verholpen is. GPS-systemen kunnen grotere problemen ondervinden. GPS-triangulatie vereist een erg precieze notie van de tijd. Om je een idee te geven: omdat de satellieten hoog boven onze hoofden zweven zijn ze onderhevig aan de door Einstein voorspelde relativiteitstheorie. Dat wil zeggen dat ze per dag ongeveer 7 microseconden trager tikken dan de klokken op aarde. Die vertraging wordt gecompenseerd omdat een GPS-signaal tot op 20 – 30 nanoseconden accuraat moet zijn.

Om complete chaos te voorkomen worden GPS-systemen bijgevolg niet gesynchroniseerd met de officiële UT1 –tijd. Er bestaat dus zoiets als GPS-UTC, of officiële GPS-tijd. Op het moment van dit schrijven loopt die 16 seconden voor op de officiële wereldtijd, op 1 juli zal het verschil 17 seconden tellen.

Google smeert

Google neemt schrikkelseconden erg serieus, en heeft een systeem om er mee om te gaan. De servers van de internetgigant blijven geen seconde stil staan vanavond; ze zijn al klaar voor de sprong. Het NTP-synchronisatiesysteem van Google is gemodificeerd en kan  in anticipatie van een schrikkelseconde af en toe een extra milliseconde toevoegen. Een Leap Smear noemt men zoiets.

De wereld zal dus niet in brand vliegen vanavond, en ook vliegtuigen zullen niet uit de lucht vallen. De kans dat er hier en daar een server panikeert, en enkele websites tijdelijk offline gaan, is dan weer wel groot. Google en bijhorende diensten zullen, in theorie, geen problemen ondervinden en ook Linux is gepatched, al wil dat niet zeggen dat er niet ergens anders een probleem schuilt. Een gedicht lek maakt het immers mogelijk voor een ander probleem om de kop op te steken wanneer de tijd straks even blijft stil staan.

Update: We leven nog, en het internet is intact. Het lijkt er op dat de grootste problemen met de schrikkelseconde in 2012 verholpen zijn. Enkele websites geven aan dat sommige tijdsaanduidingen van Twitter vlak na de seconde vreemd deden, maar over het algemeen lijken systeemadministrators wereldwijd eindelijk te weten hoe ze met de vervelende seconde moeten omgaan.