Erdzeit, Weltzeit, NTP & Co.

Schaltsekunde 2015 - was Sie wissen müssen

Eine zusätzliche Schaltsekunde am 30. Juni 2015 kann dazu führen, dass Computersysteme weltweit ins Chaos stürzen. Auch Ihre persönlichen Daten sind womöglich in Gefahr. Schützen Sie sich deshalb jetzt! Wir erklären, warum es die Schaltsekunde gibt und was Sie als PC-Nutzer beachten müssen.

Schaltsekunde

© razihusin / shutterstock

Schaltsekunde
  • Die Schaltsekunde 2015 wird am 30. Juni hinzugefügt
  • Die Atomuhren zählen um 23:59:00 Uhr nicht 60, sondern 61 Sekunden
  • Die Schaltsekunde ist nötig, da Erdzeit und Weltzeit voneinander abweichen
  • Für Computersysteme kann die Schaltsekunde ein Problem darstellen

Die Schaltsekunde 2015 kommt nicht überraschend. Schon lange Zeit steht fest, dass diese am 30. Juni 2015 exakt zur Geisterstunde eintreten wird. Und viele IT-Verantwortliche zittern bereits jetzt vor diesem Termin. Dabei wird die Uhrzeit der Atomuhren um eine Sekunde angehalten - oder anders herum ausgedrückt: der Tag dauert an diesem 30. Juni 2015 exakt eine Sekunde länger als die übrigen Tage im Jahr.

Dieses Einfügen einer sogenannten Schaltsekunde wurde in den 1970er-Jahren eingeführt und seitdem im Abstand von etwa drei bis vier Jahren wiederholt. Doch wozu wird diese Schaltsekunde überhaupt eingefügt?

Von der Erdzeit...

Die Ursache für Schaltsekunden liegt darin, dass unsere Zeitmessung auf zwei verschiedenen Messmodellen beruht: der Erdzeit und der Weltzeit. Die Erdzeit stellt die ursprüngliche Zeitmessung dar. Sie orientiert sich an der Länge eines mittleren Sonnentags - anders ausgedrückt: an der Dauer, in der sich die Erde einmal um die eigene Achse dreht. Teilt man diese Zeitdauer durch 24, erhält man die Dauer einer Stunde, der 3600ste Teil dieser Stunde wäre dann die Dauer einer Sekunde nach der Erdzeit.

Doch ist die Erdzeit und damit auch die daraus ermittelte Sekunde nicht exakt konstant, sondern verändert sich minimal durch Schwankungen in der Erdrotation. Da die Sekunde eine der sieben Basiseinheiten im internationalen Einheitensystem ist, sind Wissenschaft und Technik auf den konstanten Wert dieser Basiseinheit angewiesen.

... zur Weltzeit

Aus diesem Grund schwenkte man Ende der 1960er-Jahre auf eine präzisere Zeitmessmethode um, mit der sich die Dauer einer Sekunde gleichbleibend konstant bestimmen lässt. Als Zeitkonstante greift man dabei auf die Dauer zurück, die Cäsium-Atome benötigen, um von einem energetischen Grundzustand in einen anderen zu wechseln.

Die Zeitdauer oder Periode, in der dieser Zustandswechsel des Cäsium-Atoms erfolgt, ist zeitlich absolut konstant - und extrem kurz. Für eine Sekunde nach der neuen Zeitdefinition müssen die Cäsium-Atome mehr als 9 Milliarden mal ihren Zustand wechseln (exakt: 9.192.631.770 Perioden). Um die Zeitmessung nach der Cäsium-Methode vornehmen zu können, wurden sogenannte Atomuhren entwickelt, bei denen die Zustandsänderung der Cäsium-Atome über Mikrowellen ermittelt wird.

Atomuhr Braunschweig

© PTB Braunschweig

Die primäre Atomuhr CS2 der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig ist seit 1982 in Betrieb und seither an der Bestimmung der Weltzeit UTC beteiligt.

Rund 300 Atomuhren rund um den Globus sind für die einheitliche Bestimmung der Weltzeit UTC (Coordinated Universal Time) verantwortlich. Die erste deutsche Atomuhr wurde 1969 in der Physikalisch- Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig in Betrieb genommen. Aktuell ist die PTB mit vier primären Atomuhren maßgeblich an der Berechnung der Weltzeit beteiligt. Nähere Infos zu Aufbau und Funktion von Atomuhren samt Atomuhrzeit bietet die Webseite atomuhr-infos.de.

Abweichung zwischen Weltzeit und Erdzeit

Während also die Weltzeit UTC im konstanten Takt der unbeirrbaren Cäsium-Atomuhren die wissenschaftliche korrekte Uhrzeit und damit auch die wissenschaftlich korrekte Tageslänge vorgibt, hält sich die Erdzeit nicht an diese Vorgabe. Doch neben periodisch auftretenden Schwankungen nimmt die Geschwindigkeit der Erdrotation insgesamt ab. Die Folge: Der Erdtag dauert geringfügig länger als die 24 Stunden Weltzeit, die von den Atomuhren gemessen werden.

Um dieser Abweichung gegenzusteuern, führte die Internationale Fernmeldeunion ITU (International Telecommunication Union) im Jahre 1972 weltweit die Schaltsekunde ein. Dabei ticken die Atomuhren um 23:59:00 Uhr nicht 60 Sekunden, sondern 61 Sekunden und schalten erst dann auf 00:00 Uhr um.

Mit dieser Schaltsekunde soll die Abweichung zwischen Erdzeit und Weltzeit möglichst gering (unter 0,9 Sekunden) gehalten werden. Seitdem wurde die Weltzeit etwa alle drei bis vier Jahre durch eine Schaltsekunde angepasst. Die letzte Schaltsekunde gab es im Jahre 2012 und die nächste wird an besagtem 30. Juni 2015 zugeschaltet.

Computer-Probleme durch die Schaltsekunde

Die meisten Menschen werden die zusätzliche Sekunde am 30. Juni schadlos überstehen. Probleme können jedoch bei allen technischen Systemen auftreten, die auf eine exakte Zeiterfassung angewiesen sind. Durch die letzte Schaltsekunde 2012 kam es zu teils erheblichen Störungen in einigen größeren IT-Unternehmen.

Reddit

© Reddit.com / Screenshot PC-Magazin

Reddit.com meldete per Twitter, dass die Website durch die Schaltsekunde ("leap second") am 30. Juni 2012 lahmgelegt wurde.

So berichtete die Zeitung "The Guardian", dass das globale Flugbuchungssystem Amadeus durch die Schaltsekunde und einen Fehler in Linux für mindestens eine Stunde außer Gefecht gesetzt war. Auch die Server großer Websites wie beispielsweise Mozilla, LinkedIn oder Reddit hatten dem Bericht zufolge mit den Auswirkungen der Schaltsekunde zu kämpfen.

Um die abrupte Einführung der Schaltsekunde und deren negative Auswirkungen zu umgehen, führen viele IT-Unternehmen die Zeitanpassung "häppchenweise" ein, indem sie die Uhr des internen Zeitservers geringfügig verlangsamen. Dadurch wird die einzufügende Sekunde auf einen größeren Zeitraum verteilt.

Schaltsekunde: Wie können Privatanwender vorsorgen?

Im Gegensatz zu zeitkritischen Servern großer Unternehmen, muss der Heimanwender an seinem PC, Router oder NAS keine direkten schädlichen Auswirkungen durch die Schaltsekunde fürchten. Dennoch empfehlen wir, wichtige Daten in der Cloud vorsichtshalber lokal zu sichern.

Lesetipp: Mit PC Magazin Backup Easy sichern Sie Ihre Daten

Auch sollte man in der Nacht vom 30. Juni auf den 01. Juli mit "Aussetzern" bei größeren Online-Diensten rechnen. Eventuell macht es auch Sinn, den aktuellen Kontostand des eigenen Online-Bankkontos am 30. Juni als PDF lokal zu sichern. Unabhängig von der Schaltsekunde sollten Sie grundsätzlich auf die korrekte Zeiteinstellung im Heimnetz achten. Sie spielt beispielsweise für ihre Logfiles am PC, NAS oder Router eine wichtige Rolle. Ähnliches gilt für zeitgesteuerte Backups und wenn Sie Ihr NAS oder das WLAN im Router nach Zeitplan an- und abschalten.

NTP: Uhrzeit im Internet abgleichen

Der Zeitabgleich Ihrer Geräte im Heimnetz erfolgt über einen Zeitserver im Internet. Dabei verwenden die Geräte das Internetprotokoll NTP - die Abkürzung steht für Network Time Protocol. Damit beispielsweise Ihr Windows-PC seine Systemzeit mit der aktuellen Weltzeit aus dem Internet abgleichen kann, sendet er über NTP einmal wöchentlich eine Anfrage an die Adresse eines NTP-Servers.

Unter Windows sind bereits mehrere amerikanische NTP-Server-Adressen eingetragen, in der Regel ist der Zeit-Server time.windows.com voreingestellt. Die "4-Schritte" in unserer Galerie zeigen, wie Sie die Uhrzeit am PC mit einem Zeitserver in Deutschland, beispielsweise dem der PTB Branschweig, synchronisieren.

Bildergalerie

Microsoft, Windows, Uhr
Galerie
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Wir erklären, wie Sie die Uhrzeit in Windows über einen NTP-Server aus dem Internet einstellen.

Viele weitere NTP-Server-Adressen liefert Google über den Suchbegriff ntp-server. Doch ist Ihr PC nicht das einzige Gerät im Heimnetz, das seine Uhrzeit über NTP abgleicht. Achten Sie bei der Zeiteinstellung in ihren Geräten unbedingt auf die korrekte Zeitzone. Diese lautet für Deutschland UTC+ 01:00. Wenn es also laut Weltzeit UTC 12:00 Uhr mittags ist, so haben wir in Deutschland bereits 13:00 Uhr, während die Uhr in Japan (UTC+09:00) bereits 21:00 Uhr schlägt.

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