一体どうやって年にうるう秒を追加するのでしょうか?

2016 年には 1 秒長くなりますが、人々はそれを快く思っていません。あなたのコンピュータも同様です。今年 (または、東半球のほとんどの地域にお住まいの場合は来年) の 1 秒長くなっても、このひどい年が 1 秒長くなるという絶え間ないジョークを除けば、ほとんど影響はありません。おそらく、それが起こっていることにさえ気付かないでしょうし、どのようにそうなるのかもわかりません。しかし、どういうわけか、世界中のすべてのコンピュータと電話は、時計に正確に 1 秒を追加することを知っています。そして、それは少し複雑になる可能性があります。

世界ではさまざまな方法で時間を把握していますが、その多くはほとんどの人にとってまったく無関係です。コンピューターが同期する包括的な標準は、協定世界時と呼ばれます。これは (紛らわしいことに) UTC と略されますが、実際には何の略語でもありません。これは、米国とフランスの妥協の結果です。両国は、それぞれの言語で意味が通じるように、それぞれ CUT と TUC と呼びたいと考えていました。代わりに、UTC が使用されています。これは、何かの比喩のように感じられます。

とにかく、世界中のインターネットに接続されたコンピューターは、ネットワーク タイム プロトコルと呼ばれるプロセスを通じて UTC に同期します。基本的に、世界中の戦略的なポイントに配置された超高精度の原子時計のセットは、私たちが維持できる最も正確な時間を維持します。これらの参照クロックは、参照時間を維持するために、1 秒ごとにコンピューターのセットに時刻を伝えます。定期的に、別のコンピューターのセットが参照コンピューターに時刻を尋ねます。それらのコンピューターは次のコンピューターのセットに時刻を伝え、正しい時刻がインターネット全体に伝わるまでこれを繰り返します。また、すべてのコンピューターが相互にチェックし合ってシステムを可能な限り高速化し、すべてのコンピューターを同期させることができます。あなたが気付いていなくても、あなたのコンピューターはこのネットワーク タイム プロトコルを使用して定期的に UTC をチェックしています。

UTC 自体は 1960 年 1 月 1 日から何らかの形で導入されており、精度を上げるために何度も調整されてきました。1972 年にはうるう秒が追加されましたが、これは後に世界中のコンピューター プログラマーを大いに困惑させることになりました。

私たちは、時計を太陽時に正確に合わせるために、特定の年に余分な時間を加えています。地球の自転速度は遅くなっているため、秒を追加し続けなければなりません。地球は1年にちょうど1秒の割合で遅くなるわけではないので、毎年、または定期的に（うるう年のように）うるう秒を追加することはありません。権力者が、UTCと太陽時の差が0.9秒を超える恐れがあると判断した場合はいつでも、うるう秒を追加します。権力者は、国際地球回転・基準系サービス（IERS）としてより一般的に（またはより一般的には）知られています。IERSは、奇妙に時代遅れのシステムを通じて、今年行われるものを含めずに、これまでに26のうるう秒を追加しました。

うるう秒の 6 か月前に、IERS は「Bulletin C」という独創的なタイトルの速報を発行し、うるう秒を追加する意図を伝えます。この速報は、ラジオ波、GPS 信号、さらには電話モデムを通じてブロードキャストされ、すべての計時システムにその年に 1 秒追加されることを伝えます。原子時計を運用する研究所は手動で調整する必要がありますが、世界中のほぼすべてのコンピューターは、ネットワーク タイム プロトコルからファイルをダウンロードするだけです。そのファイルには、コンピューターが午後 11 時 59 分 59 秒に 1 秒追加するように指示する内容が含まれています。

ある年に秒を追加し、他の年に追加しないことは、人間にとってはそれほど問題ではありませんが、コンピューターにとっては問題です。うるう年は事前に計時システムにプログラムできますが、うるう秒はできません。つまり、IERS は世界中のすべてのコンピューターに、特定の日に 1 秒追加するように指示できなければなりません。これは、コンピューターが時間を計算する方法とは一致しません。コンピューターは、1 分間がちょうど 60 秒であると認識するようにプログラムされており、それ以外のことを納得させることはできません。2016 年 12 月 31 日午後 11 時 59 分 59 秒以降に突然 1 秒を追加することはできません。それでも、私たちは諦めません。

2012 年夏のうるう秒は、時計の不一致が原因で、いくつかの大規模サーバーがダウンする原因となりました。同様の問題は 2009 年に発生しました。時間の不一致は、ネットワーク タイム プロトコルが 61 秒を含む 1 分を適切に理解できないために発生します。現在、主な解決策は、タイマーを一時停止して、12 月 31 日の最後の 1 秒が実際には 2 秒間続くようにすることです。この回避策により、コンピューターが 1 秒逆戻りする必要がなくなります。これは、コンピューターが時間を一定速度で前進していると認識するため、役立ちます。他のシステムの中には、12 月 31 日の最後の 1 秒を単純に繰り返すものもあります。しかし、どちらのシステムも最適ではありません。

おそらく、今年 Google が公式に実装するシステムの方が優れているでしょう。彼らはこれを「スミアリング」と呼んでいます。11:5​​9:59 に 1 秒を追加するのではなく、余分な 1 秒を何時間にもわたって分散させます。彼らのネットワーク タイム プロトコルは、うるう秒の前後 10 時間で 0.0014 パーセント遅くなります。これはほとんど気づかないほど小さな変更であり、コンピューターでの調整が容易になります。

今年の大晦日に米国にいるなら、あなたのコンピューターはワシントン DC の米国海軍天文台のマス​​ター クロック施設に基づいて更新されます。そこにある原子時計の艦隊は正確な時間を刻み、それをインターネットのネットワーク タイム プロトコル経由で送信します。電話システム経由でも送信できるのが魅力的です。おそらく聞いたことのない俳優フレッド コビントンの昔風の声が、1 秒間隔のチクタク音をバックに時刻をアナウンスします。+1 (202) 762-1401 に電話するだけです。ひどく古風な気分になりますが、最新の情報を得ることができます。