Schaltsekunde - warum wir Mittwoch etwas mehr Zeit bekommen

Kleines Schaltjahr zum 1. Juli: In der Nacht zu Mittwoch gibt es in diesem Jahr eine Schaltsekunde.
Kleines Schaltjahr zum 1. Juli: In der Nacht zu Mittwoch gibt es in diesem Jahr eine Schaltsekunde.
Foto: Archiv/Ute Gabriel, Funke Foto Services
Was wir bereits wissen
Wegen einer "Schaltsekunde" dauert die Nacht zu Mittwoch eine Sekunde länger. Ein seltenes Ereignis - und eines, das für Probleme sorgen kann.

Essen.. Was bedeutet schon eine Sekunde, wenn eine Stunde 3600 davon hat und ein Tag gar mehr als 86.000? Doch die "Schaltsekunde", die den Übergang vom 30. Juni auf den 1. Juli in diesem Jahr um genau eine Sekunde verlängert, hat mehr Bedeutung, als ein Blick auf die Uhr meinen lässt. Einige Antworten:

Wann genau gibt es die Schaltsekunde in diesem Jahr?

In den vergangenen Jahren wurde die Schaltsekunde meist zum Jahreswechsel am 31. Dezember hinzugerechnet. In diesem Jahr war sie für den 30. Juni terminiert, also von diesem Dienstag auf Mittwoch. Eine Schaltsekunde wird immer nach 23:59:59 der "koordinierten Weltzeit", abgekürzt UTC, eingeführt; bei uns ist es dann 1.59 Uhr in der Nacht.

Warum gibt es eine Schaltsekunde?

Über Jahrhunderte hat man den Lauf der Zeit anhand der Erdrotation berechnet ("Sonnenzeit"). Ende der 1960er Jahre wurde die Zeitmessung umgestellt. Seitdem sind Atomuhren weltweit die Basis unserer Zeitberechnung. Sie messen die Zeit exakter als es die Erdrotation ermöglicht. Würde man sich jedoch nur nach den Atomuhren richten, würden Sonnenstand und Uhrzeit sich auseinanderbewegen. Das könnte unser Zeitempfinden verwirren. Deshalb werden die Atomuhren alle paar Jahre durch eine Schaltsekunde der tatsächlichen Erdumdrehung angepasst.

In welchen Jahren gibt es Schaltsekunden?

Der Termin wird festgelegt vom Internationalen Dienst für Erdrotation und Referenzsysteme (IERS). Der Dienst misst die tatsächliche Erdrotation und setzt regelmäßig Zeitvorgaben fest, die dann in Bulletins verbreitet werden. Anders als beim Schaltjahr gibt es Schaltsekunden zu keiner festen Frist. Sie werden jeweils ein halbes Jahr vorher angekündigt.

Warum ist die Erdrotation kein guter Maßstab für die Zeitmessung?

"Die Erde dreht sich mal langsamer und mal schneller" erklärt Dr. Enno Middelberg vom Astronomischen Institut der Ruhruniversität Bochum. Der Grund: "Die Erde ist eigentlich ein flüssiger Ball", der von einer nur etwa 50 Kilometer dünnen Erdhülle umschlossen ist - bei insgesamt 12.000 Kilometern Druchmesser. Die Folge: die flüssige Masse im Innern ist in Bewegung, sodass die Erde um ihre eigene Achse mehr 'eiert', als sich exakt zu drehen. "Davon merken wir Menschen natürlich nichts, aber man kann es mittlerweile sehr genau messen", sagt Middelberg. Auch Erdbeben beeinflussen die Erdrotation. Oder die Jahreszeiten: Im Winter etwa ist die Nordhalbkugel schwerer als im Sommer - wegen des Schnees. Zudem zeigt sich, dass sich Kontinente jährlich um Millimeter verschieben. Auch das bringt die Erde in eine Art Unwucht.

Wieso kann eine Schaltsekunde Probleme verursachen?

"Für unseren Organismus hat eine einzelne Sekunde mehr an einem Tag keine Bedeutung", sagt Heiko Gerstung, Geschäftsführer und Mitinhaber der Meinberg Funkuhren GmbH in Bad Pyrmont, weltweit tätiger Spezialist für Systeme zur Zeitsynchronisation. Für Computersysteme in Industrie und Banken etwa, wie sie Meinberg liefert, sind Schaltsekunden jedoch eine Herausforderung, "da die exakte Zeiterfassung ein wichtiger Faktor in vielen computergesteuerten Verfahren ist", erklärt Gerstung. Dabei komme es zum Beispiel darauf an, "wie eine Sekunde in einer Software repräsentiert ist": So könnte es passieren, dass eine Software die Zeitunterteilung in Schritten nur von 0 bis 59 rechnet - bei der Schaltsekunde jedoch kommt einmalig eine 60. Sekunde hinzu. "Das kann ganze Systeme zum Absturz bringen", sagt Gerstung. Ob Probleme entstehen, hänge letztlich davon ab, wie "robust" eine Software geschrieben worden sei.

Wo sorgt die Schaltsekunde für Probleme?

Der Termin der diesjährigen Schaltsekunde ist seit einigen Monaten bekannt. Bei Meinberg etwa hat man seine Kunden Ende März informiert und konkrete technische Vorschläge gemacht. Weil Schaltsekunden ohne festen Rhythmus eingeführt werden, können sie nicht vorab in Software programmiert werden. Somit müssen Institutionen oder Unternehmen, die Systeme zur Zeitsynchronisation verwenden, ihre sämtlichen Systeme vorab überprüfen. Dazu gehören etwa Finanzinstitutionen, Versicherungen, Energieversorger, Autoindustrie oder Luft- und Raumfahrt.

Was macht die Schaltsekunde in diesem Jahr sogar riskant?

Die bis dato letzte Schaltsekunde war 2012. Sie fiel damals in Deutschland zufälligerweise auf einen Sonntag. Diesmal fällt sie erstmals in die Mitte der Woche. Noch gravierender sei, dass die Schaltsekunde etwa in Asien durch die Zeitverschiebung am Vormittag eingeführt wird - wenn zum Beispiel an den Börsen Hochbetrieb herrscht. Der Wertpapierhandel zum Beispiel wird über Computerprogramme abgewickelt, die innerhalb einer Sekunde Millionen von Transaktionen abwickeln können. Sollte die Schaltsekunde dabei für Probleme sorgen, könnten enorme Schäden entstehen.

Macht sich die Schaltsekunde auch an der heimischen Funkuhr bemerkbar?

Das dürfte nach Einschätzungen von Heiko Gerstung wohl kaum für gravierende Probleme sorgen. Herkömmliche Funkuhren werden per Funk gesteuert; weil das viel Energie verbraucht, empfangen sie das nötige Funksignal (ein "DCF77"-Signal über Langwelle) meist nur einmal in der Nacht. Je nachdem wann das ist, kann es sein, dass eine Funkuhr wegen der Schaltsekunde in der Nacht des 1. Juli die falsche Zeit anzeigt - bis zum nächsten Funkimpuls.

Wie genau muss die Zeitmessung bei uns sein?

Bei industriellen elektronischen Anwendungen wird oft das eigentlich zur Positionsbestimmung verwendete Satelliten-Navigationssystem GPS genutzt, weil es Genauigkeiten im Nano-Sekunden-Bereich erlaubt, also bis auf Milliardstelsekunden.Herkömmliche Funkuhren können je nach Bauart millisekunden- bis mikrosekundengenau sein. Maßgebend dafür ist in Deutschland die Atomuhr der Physikalisch-technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. Im deutschen Telekommunikationsgesetz etwa darf die Aufzeichnung von Gesprächsdaten höchstens eine halbe Sekunde falsch sein.

Wann gibt es die nächste Schaltsekunde?

Das wird jährlich neu erhoben. Die bis dato letzte Schaltsekunde war am 30. Juni 2012. In den 1990er-Jahren wurde fast in jedem Jahr eine Schaltsekunde hinzugerechnet. Zwischen 1999 und 2007 hingegen gab es laut einer Übersicht des IERS (siehe oben) über eine längere Phase keine Schaltsekunde. Die Premiere für die Schaltsekunde war im Jahr 1972.