เหตุการณ์มากมายที่เกิดขึ้นในปีที่แล้ว โดยเฉพาะการระบาดของโรคโควิด-19 ล้วนแล้วแต่ทำให้เรารู้สึกว่าอยากให้ปี 2020 นั้นผ่านไปเร็วๆ และก็เหมือนจะเป็นเรื่องที่ตรงกันโดยบังเอิญ เมื่อผลการวัดค่าความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลกปรากฏออกมาว่า ในปี 2020 นั้นโลกเราหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นกว่าปีไหนๆ ตลอดช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา
เกิดอะไรขึ้น
หลังการถือกำเนิดขึ้นมาของดวงจันทร์เมื่อหลายพันล้านปีก่อน ระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์ก็มากขึ้นทีละน้อย เพื่อรักษาโมเมนตัมเชิงมุม ดังนั้นในความเป็นจริงแล้ว โลกเราจะหมุนรอบตัวเองช้าลงเรื่อยๆ ในทุกปีที่ผ่านไป แต่จะมีปัจจัยอื่นบางประการ ทั้งจากแรงไทดัลของดวงจันทร์เอง จากแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่มีทิศของแรงไปทางเดียวกับทิศการหมุนของโลก (ทวนเข็มนาฬิกาเมื่อมองลงจากขั้วโลกเหนือ) แรงจากกระแสน้ำในมหาสมุทร ก็อาจส่งผลความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก เพิ่มขึ้นในบางช่วงเวลา
เร็วขึ้นแค่ไหน
การหมุนรอบตัวเองของโลกนั้นเราจะวัดค่าเป็นวัน และเราพบว่าในปี 2020 ที่ผ่านมา มีจำนวนวันที่โลกหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าค่าเฉลี่ยอยู่ 28 วัน โดยวันที่ 19 กรกฎาคม 2020 เป็นวันที่โลกหมุนเร็วที่สุดในปีนั้น คือหมุนครบหนึ่งรอบเร็วกว่าเวลามาตรฐาน 1.4602 มิลลิวินาที
เราทราบได้อย่างไร
การที่จะทราบว่าอะไรเร็วหรือช้าจะต้องมีตัวเปรียบเทียบระหว่างกัน ช่วงทศวรรษที่ 60 เมื่อมีการบุกเบิกสำรวจอวกาศ เวลา 1 วินาทีในการสื่อสารระหว่างตำแหน่งต่างๆ บนโลก และโดยเฉพาะกับยานอวกาศจะต้องเที่ยงตรงแม่นยำ จึงมีการพัฒนานาฬิกาอะตอมขึ้นมา ค่าความยาว 1 วินาทีจึงถูกนิยามขึ้นมาใหม่ให้เท่ากับช่วงเวลาที่อะตอมของธาตุซีเซียม 133 มีการแกว่งของรังสีที่แผ่ออกมาจากอะตอมเป็นจำนวน 9,192,631,770 รอบ
สาเหตุที่เราใช้อะตอมของธาตุซีเซียม 133 เป็นเพราะอะตอมของธาตุตัวนี้มีอัตราการแผ่รังสีที่เสถียร แทบไม่มีการผิดเพี้ยนเลยในช่วงเวลานับร้อยล้านปี
ระบบเวลาที่อ้างอิงกับนาฬิกาอะตอมนี้เรียกว่า TAI (International Atomic Time) จากนั้นเราก็คิดเวลา 1 วันขึ้นมาจากการเอาวินาทีคูณนาทีคูณชั่วโมง คือ 60x60x24 = 84,000 วินาที และเวลามาตรฐานโลกที่เราใช้กันอยู่ในทุกประเทศนั่นคือเวลามาตรฐาน UTC ก็เทียบเวลาจาก TAI นี้ไปอีกที
จะเห็นได้ว่าเวลา TAI ที่สุดแสนแม่นยำนี้ ไม่เกี่ยวข้องอะไรกับอวกาศหรือการหมุนรอบตัวเองของโลกเลย เป็นเรื่องภายในอะตอมล้วนๆ แต่ 1 วันจริงๆ ในชีวิตเราคือการที่โลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบ ทำให้เราได้เห็นดวงอาทิตย์โผล่ขึ้นมาจากขอบฟ้าของวันใหม่ นักวิทยาศาสตร์จึงหาวิธีวัดเทียบตำแหน่งบนโลกกับเควซาร์ ซึ่งเป็นวัตถุอวกาศที่อยู่ห่างไกลมากๆ ผ่านการเล็งด้วยจานวิทยุ Very-long-baseline interferometry (VLBI) จนทำให้สามารถรู้ได้แน่นอนว่า ณ เวลาไหนที่โลกหมุนครบ 1 รอบแล้ว และนี่คือ 1 วันทางดาราศาสตร์ ถือเป็นมาตรฐานเวลาที่เรียกว่า UL1
เมื่อมีเวลามาตรฐานโลกขึ้นมา 2 ตัวคือ UTC และ UL1 เราก็จะทราบได้อย่างชัดเจนว่า โลกหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นหรือช้าลงแค่ไหนอย่างละเอียดจากการเปรียบเทียบเวลามาตรฐานโลกทั้งสองค่า โดยผู้มีหน้าที่เฝ้าดูค่าเวลานี้ คือองค์กรระหว่างประเทศที่มีชื่อว่า IERS (The International Earth Rotation and Reference Systems Service) ที่จะคอยจับตาว่าเมื่อไรที่มีความแตกต่างของ UTC และ UL1 ที่ 0.9 วินาที (ที่ผ่านมา UL1 จะช้ากว่าเสมอเพราะโลกหมุนช้าลง) ก็ให้เพิ่มวินาทีพิเศษที่เรียกว่า ‘อธิกวินาที’ หรือ Leap Second เข้าไปที่ UTC เพื่อให้เวลามาตรฐานทั้งสองกลับมาตรงกันอีกครั้ง แต่หากนานๆ ครั้งที่โลกอาจหมุนเร็วขึ้นจนผลรวมแตะ 0.9 วินาที ก็จะมีการ ‘ข้าม’ เวลา UTC ไป 1 วินาทีเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน
เมื่อ IERS ตัดสินใจว่าปีไหนจะมีการเพิ่มอธิกวินาที ก็จะประกาศให้เพิ่มในวินาทีสุดท้ายก่อนเที่ยงคืนในวันใดวันหนึ่งระหว่าง 30 มิถุนายน และ 31 ธันวาคม เพื่อให้เริ่มวันถัดไปคือครึ่งหลังของปีหรือขึ้นปีใหม่ด้วยเวลาที่ถูกต้อง วินาทีพิเศษนั้นคือ 23:59:60 ก่อนไปขึ้น 00:00:00 ของวันถัดไปตามปกติ โดยครั้งล่าสุดที่มีการเพิ่มอธิกวินาทีนี้คือเมื่อวันที่ 31 ธันวาคม 2016
แต่หากปีไหนต้องมีการปรับลด ก็จะมีการข้ามวินาทีก่อนเที่ยงคืนจาก 23:59:58 ไปสู่ 00:00:00 ของวันถัดไปเลย ซึ่งตั้งแต่มีการสร้างเวลามาตรฐานโลกมายังไม่เคยมีการปรับลดมาก่อนเลย เนื่องจากผลรวมของเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นนั้นยังไม่ถึงตัวเลขที่กำหนดไว้ แต่ก็ไม่แน่ว่ารอบต่อไปอาจมีการปรับลดขึ้นมาบ้าง เพราะจากการคำนวนล่วงหน้าพบว่า โลกเราในปี 2021 นี้ก็หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน และยังมีแนวโน้มว่าจะหมุนเร็วกว่าปีที่แล้วด้วย
จะมีผลดีผลเสียอะไรหรือไม่
อัตราความเร็วที่โลกหมุนรอบตัวเองเพิ่มขึ้นนั้นมีค่าน้อยมากจนเราไม่รู้สึก ผลกระทบของมันเป็นเรื่องของการรักษามาตรฐานเวลาเท่านั้น ซึ่งในที่สุดแล้วนาฬิกาบนโทรศัพท์มือถือ เครือข่ายคอมพิวเตอร์หรืออะไรก็ตามที่ซิงก์กับเซิร์ฟเวอร์เวลาโลกก็จะทำงานตรงตามเวลาเดิม เนื่องจากถูกตั้งให้ตรงกับฐานเวลาของ UTC ที่ปรับค่าไปแล้ว
ภาพปก: Rakchai Duangdee via ShutterStock
พิสูจน์อักษร: พรนภัส ชำนาญค้า
อ้างอิง:
