地球の自転が通常より速くなり「負のうるう秒」が必要になるかもしれない問題

2021年話題になった、地球の自転が通常より速くなり「負のうるう秒」が必要になるかもしれない問題について、その後、地球の自転スピードの様子を調べてみた。

「負のうるう秒」とは

その名のごとく地球の回転と時間の整合性を取るため、あるタイミングで「－１秒」を挿入する事をいう。通常のうるう秒（正のうるう秒）は「＋１秒」を挿入する。1972年にうるう秒が導入されて以来「負のうるう秒」を挿入したことはない。そのため、想定しなかったようなトラブルが発生する危険性がある。

2021年の話題について振り返る。

2021年1月5日
地球が高速で回転し始めると「負のうるう秒」を求める声が上がる ｜Daily Mail Online

Calls for 'negative leap second' as Earth starts to spin faster | Daily Mail Online
2021年、地球の自転速度が過去50年間で最も速くなり、「負のうるう秒」の追加を求める科学者の声が上がる。
原子時計は、1日の長さをミリ秒単位で正確に記録しています。
1970年代の発明以来、1日は24時間よりわずかに長くなっている。
しかし、2020年半ば以降、地球の自転は加速し、現在では1日平均0.5ミリ秒、24時間より短くなっています。
過去半世紀のどの時期よりも、時間の経過が早くなっていることが公式データで明らかになった。
地球の自転が通常より速くなり、その結果、1日の長さが規定の24時間よりわずかに短くなっているのです。世界の計時担当者は現在、この変化を考慮して時間から1秒を削除し、正確な時間の流れを地球の自転に一致させるかどうかを議論している。
いわゆる「負のうるう秒」を追加することは、これまで一度もなかったが、原子時間を太陽時間と一致させるために、1970年代以降、合計27回の「うるう秒」が追加されている。
これは、地球が一回転するのに何十年も24時間よりやや長くかかっていたのが、昨年からやや短くなったためである。 

2021年1月7日
2020年に1日が24時間より短くなるのは、地球の自転速度が速くなったため｜サイエンスタイムズ

 A Day Was Shorter Than 24 Hours in 2020 Because of Earth Spinning Faster | Science Times
2020年、地球の自転が1.4602ミリ秒以下だったことをご存知でしょうか？
そうです、その通りです。2020年7月19日、地球は通常の24時間よりも短く回転し、1960年代に計時を始めて以来、科学者が記録した中で最も短い1日となりました。
地球は通常よりも速く自転しているため、通常の24時間よりもわずかに短い1日となったのです。タイムキーパー、つまり時間を管理している科学者たちは、変化を考慮して時間から1秒を削除し、地球の自転に沿った正確な時間にするかどうかを議論している。
MailOnlineによれば、マイナスのうるう秒を追加するのは新しいことだが、科学者たちは原子時間を太陽時間と一致させるために1970年代から合計27日間を追加してきたという。これは、地球が24時間より少し長い時間をかけているため、何十年にもわたって行われてきた。しかし、2020年は、世界が少し速く回転する年であるため、実に特別である。

2021年1月17日
[解説】今年、地球の自転が速くなった理由｜サイエンスタイムズ

[Explainer] Here's Why Earth is Spinning Faster This Year | Science Times
地球の自転速度がわずかに遅くなったこの数十年、時計を最新の状態に保つために、うるう秒が断続的に導入されてきました。しかし、このままでは、近い将来、時間を逆回転させなければならなくなる。
サイエンス・タイムズは今月初め、プラネットが過去半世紀で最も高い自転率を達成したと報じた。英国国立物理研究所の上級研究員であるピーター・ウィバーリー氏は、デイリー・テレグラフ紙に対し、地球の自転速度がさらに上昇すれば、負のうるう秒が考えられると語った。英メディアによると、地球の自転のペースは、地球の中心がずれたり、海ができたりと、さまざまな原因によって絶えず変動しているそうです。
科学者たちは、2016年に最後のうるう秒を発見した。国際地球回転・基準系サービスによると、次のうるう秒はまだ予定されていない。

なぜ、世界の自転速度が重要なのでしょうか？
GPS衛星に使われている原子時計は、地球の進化する運動を考慮していないため、これはたいしたことではなさそうですが、時間の経過とともに大きな影響を及ぼします。
地球が速く回転していれば、同じ場所に少し早く到達することができます。赤道では、0.5ミリ秒は10インチ（約26センチ）に相当します。つまり、アインシュタインの一般相対性理論（空間と時間の曲線）の帰結をまだ調整しなければならないGPS衛星は、すぐに使い物にならなくなるのである。
スマートフォンやパソコン、NTP（Network Time Protocol）サーバーと同期している通信システムには、混乱が生じる可能性があります。1970年1月1日00:00:00 UTCからの秒数と表現される通常のUnix時刻は、うるう秒に対応することを意図していない。一方、"立下り秒 "を設けることはそれほど面倒ではないだろう。

その後、2022年７月時点、地球の自転速度のデータ

国土地理院のVLBI観測施設のデータで地球の自転速度の変化を知ることができた。
２０２０年から通常と異なるスピードを示しているのがわかる。
VLBI　(Very Long Baseline Interferometry)（超長基線電波干渉法）とは、天体からの電波を利用してアンテナの位置を測る技術です。もともと電波天文学の分野から発展した技術で、その精度の高さから測量にも応用されています。はるか遠くの天体が放つ電波と非常に正確な時計を使うことで、数千キロメートルも離れたアンテナの位置関係をわずか数ミリメートルの誤差で測ることができます。これを利用して地球の自転のスピードを計算している。

地球の自転速度の変化

VLBI成果 | 国土地理院 (gsi.go.jp)

地球の自転速度が変化している様子（直近3年間）をグラフで見ることができる。
自転速度の変化の様子は、協定世界時（UTC）に対する地球自転に基づいた時刻（UT1）の差で表している。
グラフ中の大きな「とび」は、うるう秒が適用されたことを示している。

出典：
gsiint2_all.png (1814×1020) (spacegeodesy.go.jp)
gsiint2.png (1814×1020) (spacegeodesy.go.jp)
VLBI成果 | 国土地理院 (gsi.go.jp)