Saat lompat

Saat lompat adalah ubahan positif atau negatif satu saat kepada skala masa Waktu Universal Selaras (Universal Time Coordinated, UTC) yang menjadikannya hampir dengan min waktu suria. UTC, yang digunakan sebagai masa untuk pengumuman rasmi masa-hari-ini melalui radio untuk waktu sivil, dikekalkan menggunakan jam atom yang sangat jitu. Untuk menjaga skala masa UTC agar sentiasa berhampiran dengan min waktu suria, UTC kadang kala dibetulkan oleh pelarasan interkalari, atau "lompat", selama satu saat. Dalam jangka masa yang lama, saat lompat mesti dimasukkan pada kadar yang semakin meningkat (lihat ΔT). Pemasaan saat lompat sekarang ditentukan oleh Perkhidmatan Pusingan Bumi dan Sistem Rujukan Antarabangsa (International Earth Rotation and Reference Systems Service) (IERS). Saat lompat sebelumnya ditentukan Bureau International de l'Heure (BIH - Biro Masa Antarabangsa) sehingga 1 Januari 1988 apabila IERS mula memikul tanggungjawab tersebut.

Apabila saat lompat positif dimasukkan pada 23:59:60 UTC, ia menangguh permulaan hari UTC berikut (pada 00:00:00 UTC) untuk satu saat, dengan kesan memerlahankan jam UTC.

Sebab memasukkan saat lompat 
Saat lompat diperlukan sebahagiannya kerana panjang min hari suria adalah meningkatkan secara sangat perlahan, dan sebahagiannya kerana saat SI, apabila diterima pakai, sudah sedikit lebih pendek daripada nilai saat min waktu suria semasa.
Masa sekarang dikira menggunakan jam atom yang jitu (TAI atau Waktu Atom Antarabangsa), manakala pusingan Bumi terdapat perubahan.

Asalnya, saat didefinisikan sebagai 1/86400 min hari suria (lihat waktu suria) seperti yang ditentukan oleh pusingan Bumi pada paksinya dan juga pusingan mengelilingi Matahari. Pada pertengahan abad ke-20, adalah ketara bahawa pusingan Bumi tidak memberi piawaian masa yang cukup seragam, dan pada 1956 saat didefinisikan semula dari segi pusingan orbit tahunan Bumi mengelilingi Matahari. Pada 1967 saat didefinisikan semula, sekali lagi, dari segi sifat fizikal: ayunan atom sesium-133, yang boleh disukat menggunakan jam atom. Tetapi hari suria menjadi 1.7 ms lebih panjang  setiap kurun disebabkan terutamanya oleh geseran ombak (2.3 ms/kurun, dikurangkan sebanyak 0.6 ms/kurun kerana pemulihan glasier).

Saat SI yang dikira piawaian waktu atom telah didefinisikan berdasarkan suatu sejarah kembali kepada skala masa piawai terdahulu waktu efemeris (ET). Ia kini boleh dilihat berhampiran dengan purata saat 1/86400 min hari suria antara 1750 dan 1892. Saat SI telah didefinisikan pada 1967, sebagai 9,192,631,770 tempoh sinaran yang sepadan dengan peralihan antara dua aras hiperhalus bagi keadaan asas atom sesium-133. Nombor ini mula timbul dari penentukuran piawaian sesium oleh saat ET: pada tahun 1958, saat ET telah ditentukan sebagai tempoh  kitaran peralihan sesium yang terpilih,
(dan pada masa yang sama, dan dengan piawaian sesium yang sama, panjang min bagi saat min waktu suria (UT2) pada masa itu telah diukur pada 9,192,631,830 kitaran). Pengesahan kemudian menunjukkan bahawa saat SI yang merujuk masa atom adalah dipersetujui, dalam 1 bahagian daripada 1010, dengan saat masa efemeris seperti yang ditentukan daripada pemerhatian qamari.
Masa yang diukur oleh putaran bumi telah mengumpulkan penangguhan berbanding piawaian masa atom. Sejak 1961 hingga 1971, kadar (sesetengah) jam atom adalah (untuk tujuan UTC) secara berterusan diperlahankan supaya terus kekal seiring dengan putaran bumi. (Sebelum tahun 1961, masa siaran telah disegerakkan dengan Waktu Min Greenwich yang ditentukan secara astronomi.) Sejak 1972, saat pancaran radio adalah sama dengan piawai saat SI yang dipilih pada 1967.

UTC dikira dengan jam atom, tetapi dikekalkan lebih kurang selari dengan UT1 (min waktu suria) dengan memasukkan saat lompat jika perlu. Ini berlaku apabila perbezaan (UT1 − UTC) menghampiri 0.9 saat, dan biasanya dimasukkan pada akhir Jun 30 atau Disember 31 (walau bagaimanapun saat lompat boleh dimasukkan pada akhir apa-apa bulan). Pada 1 Januari 1972, ofset awal UTC daripada TAI telah dipilih menjadi 10 saat, yang dianggarkan jumlah perbezaan yang telah terkumpul sejak 1958, apabila TAI ditakrifkan sama dengan UT2, versi yang lebih licin bagi UT1 (GMT) yang tidak lagi digunakan. Jadual menunjukkan bilangan saat lompat ditambah sejak itu. Jumlah beza antara TAI dan UTC adalah 10 saat lebih daripada jumlah saat lompat.

Lonjakan pelarasan saat (kira-kira 0.6 saat setahun) adalah perlu kerana perbezaan antara panjang hari SI (berdasarkan min hari suria antara 1750 dan 1892) dan panjang min hari suria semasa (kira-kira 0.002 saat lebih panjang). Perbezaan ini akan semakin lama semakin meningkat, tetapi hanya 0.0017 saat sekurun. Dalam erti kata lain, pelarasan adalah diperlukan kerana kita telah nyahgandingkan takrifan saat daripada tempoh putaran Bumi semasa. Tempoh putaran sebenar berbeza disebabkan oleh faktor tidak menentu seperti gerakan jisim dalam Bumi, dan perlu diperhati bukannnya dikira.

Contohnya, andaikan jam atom digunakan mengira saat dari epok Unix 00:00:00 pada 1 Januari 1970. UTC dan min waktu suria (UT1) hampir sama pada ketika itu. Setelah Bumi membuat satu pusingan lengkap dengan Matahari min, pengira akan menunjukkan 86400.002 saat (sekali lagi, nilai yang tepat akan berubah). Berdasarkan penghitung, dan menganggap bahawa sehari adalah 24×60×60 = 86400 saat lamanya, tarikh akan dikira sebagai 00:00:00.002 2 Januari 1970. Setelah 500 pusingan, ia akan menjadi 00:00:00 16 Mei 1971 dalam waktu suria (UT1), tetapi pengira akan menunjukkan 43,200,001 saat atom. Memandangkan 86400 × 500 adalah 43,200,000 saat, tarikh akan dikira 00:00:01 pada 16 Mei, 1971, as measured by atomic time. Jika saat lompat telah ditambah pada 31 Disember 1970, maka tarikh itu akan dikira sebagai 0:00:00 pada 16 Mei 1971. Sistem yang melibatkan saat lompat ditetapkan untuk membolehkan TAI dan UT1 untuk mempunyai ofset 10 saat pada 1 Januari 1972.

Pembrekan pasang surut memerlahan pusingan Bumi, menyebabkan bilangan saat SI dalam min hari suria meningkat sebanyak kira-kira 2 milisaat sekurun (bermaksud peningkatan yang diunjurkan dari 86400.002 semasa ke 86400.004 menjelang bahagian awal abad ke-22). Selain itu, peristiwa atau proses yang menyebabkan perubahan ketara kepada pengagihan jisim bumi, sekali gus mengubah momen inersia, boleh menjejaskan kadar putaran kerana keabadian momentum sudut. Yang paling ketara sejak kebelakangan ini adalah Gempa bumi Lautan Hindi 2004 yang menurut model teori, dipercayai telah mengurangkan hari suria dengan 2.68 mikrosaat. Atas sebab-sebab yang tidak diketahui, perlambatan putaran bumi berkurangan pada tahun 1999, jadi min hari suria telah menjadi 1 ms lebih pendek dan kurang saat lompat diperlukan selepas tahun 2000.  Seseorang itu perlu ambil perhatian bahawa ini tidak bermakna yang bumi memecut (selain daripada "bukit" kecil berhayat pendek dilihat pada graf sekitar 2004 dan 2005), ia hanya bermakna bahawa kadar perlambatan berkurangan, supaya perbezaan di antara UTC dan UT1 menghampiri .9 saat kurang kerap.

Pengumuman saat lompat 
Perkhidmatan Sistem Putaran Bumi dan Rujukan Antarabangsa (International Earth Rotation dan Reference Systems Service, IERS) akan mengumumkan pemasukan saat lompat apabila perbezaan di antara UTC dan UT1 menghampiri 0.6 s, untuk mengekalkan perbezaan di antara UTC dan UT1 daripada melebihi 0.9 s. IERS menerbitkan pengumuman setiap enam bulan, sama ada saat lompat berlaku atau tidak, salam "Buletin C"nya. Pengumuman tersebut biasanya yang diterbitkan lebih awal daripada setiap tarikh mungkin bagi pemasukan saat lompat — biasanya pada awal Januari untuk 30 Jun dan pada awal Julai untuk 31 Disember. Disebabkan kadar putaran bumi adalah tidak menentu dalam jangka masa panjang, ia tidak mungkin untuk meramalkan keperluan untuk itu bagi jauh lebih daripada enam bulan lebih awal.

Saat lompat terbaru telah ditambah pada akhir 31 Disember 2008.

Selepas 23:59:59 UTC, saat lompat positif pada 23:59:60 akan dikira, sebelum jam menunjukkan 00:00:00 pada hari berikutnya. Saat lompat negatif juga mungkin, apabila putaran bumi menjadi sedikit lebih cepat — yang mana, 23:59:58 akan diikuti terus dengan 00:00:00 — tetapi belum lagi digunakan. Saat lompat hanya berlaku pada akhir bulan UTC, dan hanya pernah dimasukkan pada akhir 30 Jun atau 31 Disember. Tidak seperti hari lompat, ia berlaku serentak di seluruh dunia; sebagai contoh, saat lompat pada 31 Disember 2005 berlaku pada 23:59:60 UTC. This was 18:59:60 (6:59:60 p.m.) Waktu Piawaian Timur AS dan 08:59:60 (8:59:60 a.m.) pada 1 Januari 2006 Waktu Piawai Jepun.

Dari segi sejarah, saat lompat telah dimasukkan kira-kira sekali setiap 18 bulan. Sejak Jun 1972 hingga Jun 2016, BIH/IERS memberi arahan untuk memasukkan saat lompat pada 27 ketika, selepas 10 saat ofset permulaan dari TAI pada 1 Januari 1972. Sela masa tujuh tahun antara 1 Januari 1999 dan 31 Disember 2005 adalah tempoh yang paling lama tanpa saat lompat sejak sistem itu diperkenalkan.

Beberapa pancaran isyarat masa memberi pengumuman bersuara akan saat lompat mendatang.

Cadangan menghapuskan saat lompat 
Pada 5 Julai 2005, Ketua Pusat Haluan Bumi dari IERS menghantar notis kepada pelanggan Buletin C dan D IERS, meminta ulasan mengenai cadangan A.S. kepada ITU-R Study Group 7's WP7-A untuk menghapuskan saat lompat siaran piawaian dari UTC sebelum 2008 (ITU-R bertanggungjawab menakrif UTC).  The Wall Street Journal berkata cadangan itu dianggap oleh pegawai Amerika sebagai "perkara peribadi dalaman ITU", .
Ia sepatutnya dipertimbangkan pada November 2005, tetapi perbincangan ditunda semenjak itu. Dalam cadangan itu, saat lompat secara teknikal akan digantikan dengan jam lompat sebagai usaha untuk memenuhi keperluan undang-undang beberapa negara-negara anggota ITU-R supaya waktu sivil secara astronomi terikat dengan Matahari.

Beberapa hujah untuk pemansuhan telah dibentangkan. Beberapa di antaranya hanya menjadi relevan dengan perkembangan baru-baru ini apabila komputer yang menggunakan UTC dijadikan sebagai perwakilan masa dalaman mereka. Sebagai contoh, pada masa ini adalah tidak mungkin untuk mengira dengan tepat selang berlalu antara dua UTC yang sangat hampir tanpa merujuk jadual yang dikemaskini dan dikekalkan secara manual apabila saat lompat telah berlaku. Selain itu, adalah tidak mungkin, walaupun dalam teori, untuk mengira selang masa tersebut bagi detik yang berlaku lebih daripada enam bulan pada masa akan datang.

Ini bukan hal pengaturcara komputer "malas"; sebaliknya, ketidaktentuan saat lompat memperkenalkan kepada aplikasi yang memerlukan tanggapan tepat selang masa berlalu sama ada pada asasnya beban operasi baru (dan sering tidak dapat dipertahankan) bagi sistem komputer (keperluan untuk melakukan pencarian dalam talian) atau kebimbangan teori yang tidak dapat diatasi (ketidakupayaan dalam komputer berasaskan UTC menjadualkan dengan tepat apa-apa kejadian lebih daripada enam bulan pada masa akan datang kepada beberapa saat).

Beberapa bangkangan terhadap cadangan itu telah disuarakan. Dr. P. Kenneth Seidelmann, penyunting Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, menulis surat meratapi kekurangan maklumat awam yang sejajar dan justifikasi yang mencukupi tentang cadangan itu. Steve Allen dari Universiti California, Santa Cruz memetik kesan besar pada ahli-ahli astronomi dalam artikel Science News. Beliau mempunyai laman web dalam talian yang banyak    ditumpukan kepada isu-isu dan sejarah saat lompat, termasuk satu set rujukan mengenai cadangan tersebut dan hujah-hujah menentangnya.

Penolakan terhadap cadangan itu termasuk kesan yang tidak diketahui akibat sebarang perubahan besar dan hakikat bahawa masa sejagat tidak lagi akan bersesuai dengan min waktu suria. Ia juga menjawab bahawa dua skala masa tidak mengikut saat lompat sedia ada, Masa Atom Antarabangsa (TAI) dan masa Sistem Kedudukan Global (GPS). Komputer, sebagai contoh, boleh menggunakan ini dan menukar kepada UTC atau waktu tempatan awam seperti yang diperlukan untuk hasil keluaran. Penerima masa GPS yang murah boleh didapati dan siaran satelit merangkumi maklumat yang diperlukan untuk menukar masa GPS untuk UTC. Ia juga adalah mudah untuk menukar masa GPS ke TAI kerana TAI sentiasa tepat 19 saat lebih awal daripada masa GPS. Contoh sistem berdasarkan masa GPS termasuk sistem selular digital CDMA IS-95 dan CDMA2000.

Pada Mesyuarat ke-47 Jawatankuasa Antara Muka Perkhidmatan Sistem Kedudukan Global Awam di Fort Worth, Texas, telah diumumkan bahawa undi pos akan menentukan sama ada perlu untuk menghentikan lompat saat.

Lihat juga 
Clock drift
Tahun lompat
Waktu UNIX, a common representation of time untuk sistem komputer yang tidak menghiraukan saat lompat
Delta-T
Antara stesen radio yang memancar UTC secara berterusan
CHU (stesen radio)
WWV (stesen radio)

Nota

Rujukan 
Ahuja, Anjana (October 30, 2005). "Savouring the last leap second in history". New Straits Times, p. F10.
Grossman, Wendy M. (November 2005). "Wait a Second". Scientific American, pp. 12–13.
Cowen, Ron. (April 22, 2006). "To Leap or Not to Leap: Scientists debate a timely issue".  Science News

Pautan luar 
UTC vs UT1 1972–2005
IERS Bulletins C provided by Earth Orientation Center
Last IERS Bulletin C, where leap saat are announced
IERS information about Bulletin C dan when leap saat may occur
IERS Archive, to view old announcements 
USNO article on leap saat
USNO Leapsecs mailing list (until Januari 2007)  (with an archive)
USNO Leapsecs mailing list (current) (with an archive)
Leap Seconds in NTP, GPS, DCF77
Dynamic differences between UTC dan TAI
How to Watch a Leap Second
The Year 2005 to Have 'Leap Second' Added, NPR audio segment by Joe Palca
NIST FAQ about leap year dan leap second
Time Scales in Satellite Geodesy 
UTC dan the Future of the Leap Second 

UTC redefinition
The leap second: its history dan possible future
UTC might be redefined without Leap Seconds
Summary of the US Working Group proposal
Opposition to the change 
Efforts to abolish leap saat

Timekeeping