Giây nhuận là gì, vì sao có và vì sao sắp bị bỏ trước năm 2035

Giây nhuận là một giây được chèn thêm vào giờ quốc tế UTC, thường ở cuối ngày 30 tháng 6 hoặc 31 tháng 12, để đồng hồ nguyên tử không lệch quá xa so với vòng quay thật của Trái Đất. Từ năm 1972 đến nay đã có 27 giây nhuận, lần gần nhất vào cuối năm 2016. Vì giây nhuận gây nhiều rắc rối cho máy tính và mạng, năm 2022 Đại hội Cân đo Quốc tế (CGPM) quyết định ngừng chèn giây nhuận chậm nhất vào năm 2035.

Hai loại giờ không chịu khớp nhau

Con người có hai cách đo thời gian, và chúng không chạy cùng nhịp:

• Giờ theo Trái Đất: một ngày là một vòng quay của Trái Đất so với Mặt Trời. Các nhà thiên văn gọi thang giờ này là UT1.
• Giờ theo nguyên tử: từ năm 1967, một giây là 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ của nguyên tử cesium-133. Đồng hồ nguyên tử đếm giây cực đều, không quan tâm Trái Đất quay nhanh hay chậm.

Vấn đề là Trái Đất không quay đều. Ma sát thuỷ triều do Mặt Trăng gây ra làm Trái Đất chậm dần qua hàng thế kỷ. Thêm vào đó, chuyển động bên trong lõi, dòng hải lưu, khí quyển, băng tan làm độ dài ngày dao động lên xuống vài mili giây. Nếu chỉ chạy theo đồng hồ nguyên tử, sau nhiều năm, giữa trưa trên đồng hồ sẽ dần không còn trùng giữa trưa của Mặt Trời.

UTC: một thoả hiệp

Giờ phối hợp quốc tế UTC, thứ mà điện thoại và máy tính của bạn dùng, là thoả hiệp giữa hai loại giờ trên. UTC đếm giây theo đồng hồ nguyên tử, nhưng thỉnh thoảng được thêm một giây để giữ khoảng chênh với UT1 không quá 0,9 giây. Việc theo dõi vòng quay Trái Đất và thông báo khi nào cần giây nhuận do Tổ chức Quốc tế về Vòng quay Trái Đất và Hệ quy chiếu (IERS) đảm nhận, thường báo trước khoảng sáu tháng.

Khi có giây nhuận, phút cuối cùng của ngày có 61 giây. Đồng hồ chạy 23:59:58, 23:59:59, rồi 23:59:60, rồi mới tới 00:00:00. Về lý thuyết cũng có thể có giây nhuận âm (bỏ bớt một giây) nhưng chưa từng xảy ra.

Giây nhuận ở Việt Nam rơi vào lúc nào

Giờ Việt Nam là UTC+7. Giây nhuận được chèn lúc 23:59:60 giờ UTC, tức là 06:59:60 sáng giờ Việt Nam, vào ngày 1 tháng 1 hoặc 1 tháng 7. Lần gần nhất, giây nhuận cuối năm 2016, người ở Việt Nam đã "sống thêm" một giây vào khoảng 7 giờ sáng ngày 1/1/2017. Hầu như không ai nhận ra, vì điện thoại tự xử lý.

Dòng thời gian của giây nhuận

• 1967: giây được định nghĩa theo nguyên tử cesium, tách khỏi vòng quay Trái Đất.
• 1972: hệ thống giây nhuận bắt đầu, UTC được điều chỉnh bằng những bước tròn một giây.
• 1972–1999: giây nhuận khá thường xuyên, có năm thêm tới hai lần.
• Cuối 2016: giây nhuận thứ 27, cũng là lần gần nhất tính tới nay.
• 2022: CGPM thông qua nghị quyết ngừng chèn giây nhuận chậm nhất vào năm 2035, cho phép UTC lệch xa hơn so với UT1.

Điều thú vị là những năm gần đây Trái Đất lại quay nhanh lên một chút, khiến khả năng cần giây nhuận âm được bàn tới. Giây nhuận âm còn đáng lo hơn, vì phần mềm chưa bao giờ phải chạy qua tình huống đó.

Vì sao giây nhuận gây rắc rối

Với con người, một giây chẳng đáng kể. Với máy tính, một phút có 61 giây là điều nhiều phần mềm không lường trước. Một số sự cố đã được ghi nhận:

• Giữa năm 2012: giây nhuận ngày 30/6 làm nhiều máy chủ chạy Linux bị treo hoặc dùng hết CPU, ảnh hưởng tới một số trang web và dịch vụ lớn lúc bấy giờ.
• Đầu năm 2017: giây nhuận cuối 2016 làm một phần hệ thống DNS của Cloudflare gặp lỗi, vì một đoạn mã tính ra thời gian âm khi đồng hồ "lùi" trong lúc xử lý.

Một số công ty lớn dùng cách "trải mỏng" giây nhuận: thay vì thêm hẳn một giây, họ làm đồng hồ hệ thống chạy chậm đi một chút trong nhiều giờ quanh thời điểm ấy, để không bao giờ xuất hiện 23:59:60. Cách này tránh lỗi, nhưng khiến các hệ thống khác nhau tạm thời chênh nhau một phần giây.

Ai cần giờ chính xác tới từng giây

Với người thường, giây nhuận không làm thay đổi gì. Nhưng có những hệ thống mà một giây là chuyện lớn. Hệ thống định vị vệ tinh tính vị trí dựa trên thời gian tín hiệu đi từ vệ tinh tới máy thu; sai một phần triệu giây đã lệch vài trăm mét. Thị trường tài chính ghi thời điểm lệnh mua bán tới phần nhỏ của giây để xác định ai đặt lệnh trước. Mạng điện thoại, mạng điện lực cần đồng bộ để tín hiệu không chồng lên nhau.

Chính vì vậy GPS dùng một thang giờ riêng không có giây nhuận, bắt đầu từ năm 1980. Tính tới nay, giờ GPS đã chạy trước UTC 18 giây, đúng bằng số giây nhuận được thêm kể từ đó. Máy thu tự trừ đi khoảng chênh này khi hiển thị giờ cho người dùng.

Bỏ giây nhuận thì sao

Khi ngừng giây nhuận, UTC sẽ trôi dần khỏi giờ Mặt Trời. Tốc độ trôi rất chậm: theo tốc độ vài thập niên qua, cần nhiều thế kỷ để lệch chừng một phút, và khoảng một nghìn năm hoặc hơn mới lệch tới một giờ. Với đời sống thường ngày, chênh lệch ấy nhỏ hơn nhiều so với khoảng lệch mà múi giờ đã tạo ra sẵn: đứng ở Hà Tiên và ở Quy Nhơn, giữa trưa Mặt Trời đã chênh nhau gần hai mươi phút dù cùng một giờ trên đồng hồ.

Những người cần giờ Mặt Trời chính xác, như các nhà thiên văn hay hệ thống định vị vệ tinh, vẫn có bảng hiệu chỉnh UT1 riêng. Cách xử lý khoảng lệch tích luỹ về lâu dài, ví dụ một "phút nhuận" sau nhiều thập kỷ, vẫn đang được bàn.

Đừng nhầm với năm nhuận

Năm nhuận (thêm ngày 29/2) và giây nhuận giải quyết hai chuyện khác nhau. Năm nhuận bù cho việc một năm Trái Đất quanh Mặt Trời dài khoảng 365,2422 ngày chứ không tròn 365 ngày, và có quy tắc cố định biết trước hàng nghìn năm. Giây nhuận bù cho sự thất thường của vòng quay Trái Đất quanh trục, không có quy tắc, phải đo rồi mới quyết. Âm lịch còn có tháng nhuận, lại là một chuyện khác nữa: khớp tháng Mặt Trăng với năm Mặt Trời.

Góc nhìn hôm nay

Giây nhuận là minh hoạ đẹp cho xung đột giữa thiên nhiên và máy móc: Trái Đất là chiếc đồng hồ cổ xưa nhất nhưng không chính xác, còn nguyên tử chính xác nhưng không biết Mặt Trời ở đâu. Muốn theo dõi, hãy tìm "Bulletin C" của IERS, nơi thông báo có hay không có giây nhuận sắp tới.