ما بين توقيت UTC وتوقيت غرينتش GMT:  القصة العلمية للتوقيت العالمي وقياس الزمن

إيهاب الأمين يكتب..

يبدو الزمن من أكثر المفاهيم وضوحاً في حياة الإنسان فنحن نتابع الساعات يومياً ونحدد مواعيد العمل والسفر والاجتماعات ونستخدم التوقيت في الاتصالات والتجارة والملاحة والأنشطة العلمية ومع ذلك فإن الاتفاق على ساعة موحدة تقيس الزمن في مختلف أنحاء العالم لم يكن أمراً بسيطاً بل كان نتيجة تطور علمي وتاريخي طويل شاركت فيه علوم الفلك والفيزياء والرياضيات وتقنيات الاتصالات.

ومن بين أكثر المصطلحات الزمنية انتشاراً في العالم مصطلحا توقيت غرينتش GMT والتوقيت العالمي المنسق UTC وعلى الرغم من أن الكثيرين يستخدمونهما باعتبارهما اسماً واحدا للتوقيت نفسه فإن لكل منهما خلفية علمية وتاريخية مختلفة كما توجد بينهما فروق دقيقة تتعلق بطريقة تعريف الزمن وقياسه والمحافظة على دقته حيث بدأت قصة توقيت غرينتش مع التطور الكبير في الملاحة البحرية والتجارة العالمية خلال القرون الماضية عندما أصبحت السفن تقطع مسافات طويلة بين القارات والمحيطات وظهرت حاجة ملحة إلى وسيلة دقيقة لتحديد المواقع الجغرافية والمواعيد وكان تحديد خط الطول الجغرافي يمثل تحدياً أساسياً أمام البحارة لأن معرفة الموقع شرقاً أو غرباً تتطلب مقارنة التوقيت المحلي بتوقيت مرجعي معروف ومن هنا اكتسب مرصد غرينتش الملكي في لندن أهمية علمية كبيرة فقد تأسس المرصد عام 1675 بأمر من الملك تشارلز الثاني بهدف تطوير علم الفلك والملاحة وتحسين وسائل تحديد المواقع الجغرافية وأصبح لاحقاً أحد أهم المراكز العلمية المرتبطة بقياس الزمن ودراسة حركة الأجرام السماوية ويقع المرصد في منطقة غرينتش بالعاصمة البريطانية لندن ويمر من خلاله خط الطول الجغرافي الرئيسي الذي يحمل الرقم صفر درجة والذي أصبح مرجعاً عالمياً لتقسيم خطوط الطول إلى درجات شرقية وغربية أما توقيت غرينتش المعروف اختصارا باسم GMT فهو اختصار لعبارة Greenwich Mean Time أي توقيت غرينتش المتوسط وقد ارتبط في أصله بالمتوسط الحسابي للزمن الشمسي في غرينتش وليس بالزمن الشمسي الظاهري الذي يتغير خلال السنة نتيجة طبيعة مدار الأرض حول الشمس وميل محورها.

ومن المهم التمييز بين الزمن الشمسي الظاهري والزمن الشمسي المتوسط فالزمن الشمسي الظاهري يعتمد على حركة الشمس كما تبدو للمراقب في السماء بينما يقوم الزمن الشمسي المتوسط على حساب متوسط هذه الحركة لتوفير مقياس أكثر انتظاماً ولهذا السبب لا يتطابق طول اليوم الشمسي الظاهري تماماً مع أربع وعشرين ساعة في جميع أيام السنة ومع اتساع حركة السفن والتجارة الدولية أصبح من الضروري اعتماد مرجع زمني موحد بدلا من اعتماد كل مدينة وميناء على توقيته المحلي. وفي عام 1884 انعقد مؤتمر دولي لخطوط الطول في واشنطن وجرى اعتماد خط غرينتش مرجعاً أساسياً لقياس خطوط الطول وتقسيم العالم جغرافياً إلى مناطق زمنية شرقية وغربية وكان لهذا القرار أثر كبير في تنظيم الملاحة والاتصالات الدولية وتوحيد الخرائط والجداول الزمنية إذ أصبح من الممكن التعبير عن توقيت أي مكان في العالم باعتباره متقدماً أو متأخراً عن التوقيت المرجعي ومع تطور العلوم الفيزيائية خلال القرن العشرين ظهرت مشكلة علمية مهمة تتعلق بطبيعة دوران الأرض فقد تبين أن الأرض لا تدور حول محورها بسرعة ثابتة تماماً وأن سرعة دورانها تتأثر بعوامل طبيعية متعددة من بينها التغيرات في توزيع الكتل داخل الأرض وحركة الغلاف الجوي والمحيطات والتفاعلات الجاذبية مع القمر والشمس وهذا يعني أن الاعتماد على دوران الأرض وحده لقياس الزمن لا يوفر الدقة والاستقرار المطلوبين في التطبيقات العلمية والتكنولوجية الحديثة وفي المقابل شهد القرن العشرين تطوراً هائلاً في صناعة الساعات الذرية وهي أجهزة تعتمد على الترددات الطبيعية المرتبطة بالانتقالات الكمية في ذرات معينة وتتميز بدرجة استقرار ودقة تفوق بكثير الساعات الميكانيكية والتقليدية

وقد فتح هذا التطور الباب أمام إنشاء مقياس زمني جديد يعتمد على الفيزياء الذرية بدلا من الاعتماد المباشر على دوران الأرض ومن هنا ظهر التوقيت العالمي المنسق UTC وهو اختصار لعبارة Coordinated Universal Time ويعني التوقيت العالمي المنسق.

ويعد UTC المعيار الزمني المرجعي المعتمد دولياً وهو الأساس الذي تستند إليه المناطق الزمنية المدنية في معظم دول العالم كما يمثل المرجع الرئيسي الذي تعتمد عليه أنظمة الملاحة والاتصالات والأقمار الصناعية وشبكات الإنترنت والمعاملات المالية والأنظمة الرقمية وقد بدأ العمل بالتوقيت العالمي المنسق بصورته الحديثة عام 1972 وأصبح بديلاً معيارياً أكثر دقة وانتظاماً عن الاستخدام الفلكي التقليدي لتوقيت غرينتش ومن المثير للاهتمام أن اختصار UTC لم يؤخذ من الترتيب الطبيعي للكلمات الإنجليزية Coordinated Universal Time إذ كان من الممكن أن يصبح CUT كما لم يؤخذ من الترتيب الفرنسي Temps Universel Coordonné الذي كان سيؤدي إلى اختصار TUC. ولذلك اختيرت الأحرف UTC باعتبارها صيغة دولية محايدة لا تفضل لغة على أخرى وتتولى الهيئة الدولية للأوزان والمقاييس المعروفة اختصاراً باسم BIPM مسؤولية حساب وإصدار المقياس الدولي UTC اعتماداً على بيانات الساعات الذرية ومقارناتها الواردة من مختبرات التوقيت الوطنية حول العالم ولا توجد ساعة مادية واحدة في مكان محدد تمثل التوقيت العالمي المنسق بصورة منفردة وإنما ينتج هذا المقياس من تعاون علمي دولي واسع يجمع قراءات مئات الساعات الذرية في مختبرات متخصصة ويعتمد UTC على مقياس زمني آخر يسمى التوقيت الذري الدولي TAI وهو اختصار لعبارة International Atomic Time ويحسب هذا التوقيت من خلال دمج بيانات عدد كبير من الساعات الذرية شديدة الدقة، ويوفر مقياساً مستقراً ومتواصلاً لقياس الفواصل الزمنية لكن هناك مشكلة علمية تتمثل في أن الثانية الذرية ثابتة التعريف في حين أن دوران الأرض ليس ثابتاً تماماً ولذلك فإن استمرار الاعتماد على الساعات الذرية وحدها سيؤدي تدريجياً إلى اتساع الاختلاف بين توقيت الساعات وموقع الشمس الظاهري في السماء ولحل هذه المشكلة ابتكر العلماء ما يعرف بالثانية الكبيسة وهي ثانية إضافية تضاف إلى التوقيت العالمي المنسق عندما تستدعي العلاقة بين التوقيت الذري ودوران الأرض ذلك والهدف منها إبقاء الفرق بين UTC والتوقيت الفلكي UT1 ضمن حدود لا تتجاوز تسعة أعشار الثانية وقد بدأ تطبيق الثواني الكبيسة عام 1972 وأضيفت خلال العقود التالية في تواريخ محددة غالبا في نهاية يونيو أو ديسمبر وفقاً لقرارات الجهات العلمية الدولية المختصة وكانت آخر ثانية كبيسة أضيفت في نهاية عام 2016 ومن المهم التوضيح أن الثانية الكبيسة لا تضاف كل سنة بصورة منتظمة وإنما ترتبط بالتغير الفعلي في دوران الأرض ولذلك فإن مواعيدها وعددها ليسا ثابتين وهنا يظهر الفرق العلمي الأساسي بين توقيت غرينتش والتوقيت العالمي المنسق فتوقيت غرينتش ارتبط تاريخياً بالزمن الشمسي المتوسط عند خط غرينتش بينما يعتمد UTC على الساعات الذرية الدقيقة مع إدخال تصحيحات زمنية للمحافظة على علاقته بدوران الأرض ومع ذلك فإن الفرق بينهما في الاستخدام اليومي يكاد يكون معدوماً ففي الوقت الذي يستخدم فيه الناس مصطلح GMT للتعبير عن التوقيت المرجعي عند خط غرينتش فإن UTC أصبح المعيار العلمي والدولي الأكثر دقة واعتماداً ويظل الفرق بين UTC والتوقيت الفلكي UT1 أقل من ثانية واحدة وهو ما يفسر تقارب التوقيتين في الاستخدام العام ومن المهم أيضاً عدم الخلط بين UTC وUT1 فالأخير هو مقياس زمني يعتمد على زاوية دوران الأرض الفعلية ويستخدم بصورة مهمة في علم الفلك والملاحة والدراسات المتعلقة بحركة الأرض أما UTC فهو المعيار الذري المنسق الذي تعتمد عليه الأنظمة المدنية والتقنية في ضبط الساعات. ومن أبرز الخصائص التي تميز UTC أنه لا يتغير بتغير الفصول ولا يخضع للتوقيت الصيفي أو الشتوي فهو مرجع ثابت يمكن للدول أن تحدد توقيتها المحلي بالرجوع إليه فعندما نقول إن توقيت دولة ما هو UTC+3 فهذا يعني أن الساعة المحلية فيها تسبق التوقيت العالمي المنسق بثلاث ساعات وعندما نقول UTC-5 فهذا يعني أن توقيتها المحلي يتأخر عن UTC بخمس ساعات وتنقسم المناطق الزمنية في العالم إلى نطاقات شرقية وغربية انطلاقاً من خط الطول صفر درجة الذي يمر بغرينتش وبصورة نظرية يقابل كل خمس عشرة درجة من خطوط الطول فارقاً زمنياً مقداره ساعة واحدة لأن الأرض تدور دورة كاملة مقدارها 360 درجة خلال أربع وعشرين ساعة لكن التقسيم الفعلي للمناطق الزمنية لا يتبع هذه القاعدة الهندسية بصورة كاملة إذ تتداخل فيه الحدود السياسية والجغرافية والاقتصادية كما تعتمد بعض الدول فروقاً زمنية مقدارها نصف ساعة أو خمس وأربعون دقيقة بدلاً من ساعة كاملة فعلى سبيل المثال تعتمد الهند توقيتاً يسبق UTC بخمس ساعات ونصف الساعة بينما تعتمد نيبال توقيتاً يسبقه بخمس ساعات وخمس وأربعين دقيقة أما المملكة العربية السعودية فتقع ضمن المنطقة الزمنية UTC+3 أي إنها تسبق التوقيت العالمي المنسق بثلاث ساعات طوال العام ولا تطبق نظام التوقيت الصيفي وبالتالي عندما تكون الساعة الثانية عشرة ظهراً بتوقيت UTC تكون الساعة الثالثة عصراً في الرياض ومختلف مناطق المملكة وإذا كانت الساعة السادسة مساء بتوقيت UTC فإنها تكون التاسعة مساء في السعودية وإذا كانت الساعة العاشرة صباحاً في الرياض فإنها تكون السابعة صباحاً بالتوقيت العالمي المنسق وتكمن أهمية هذا النظام في أنه يتيح للعالم التعامل مع الزمن باعتباره مرجعاً مشتركاً بدلاً من الاضطرار إلى حساب التوقيت بصورة مستقلة في كل دولة أو مدينة.

وتتضح هذه الأهمية بصورة خاصة في مجال الطيران المدني إذ تستخدم شركات الطيران والمطارات التوقيت العالمي المنسق في تسجيل مواعيد الرحلات وإعداد جداول الطيران وتبادل المعلومات التشغيلية وذلك لتجنب الالتباس الناتج عن اختلاف المناطق الزمنية كما تعتمد الملاحة البحرية وأنظمة تحديد المواقع العالمية GPS على مراجع زمنية شديدة الدقة لأن تحديد الموقع الجغرافي يتطلب قياس الفروق الزمنية بين الإشارات القادمة من الأقمار الصناعية بدقة بالغة وفي مجال الاتصالات والإنترنت يمثل UTC عنصراً أساسياً في مزامنة الخوادم والأجهزة والشبكات وتسجيل الأحداث الرقمية والتحقق من ترتيب العمليات التي تتم في بلدان مختلفة كما تعتمد عليه المؤسسات المالية والمصارف في تسجيل المعاملات وتحديد توقيتها ومقارنتها عبر الأسواق الدولية أما في البحث العلمي فيستخدم UTC لتوحيد توقيت التجارب والملاحظات الفلكية والقياسات الجيوفيزيائية بحيث يستطيع الباحثون في مختلف أنحاء العالم مقارنة النتائج دون أن تؤدي اختلافات التوقيت المحلي إلى أخطاء في التحليل ومن المصطلحات المرتبطة بالتوقيت العالمي أيضا ما يعرف بتوقيت زولو Zulu Time وهو الاسم المستخدم للتعبير عن UTC في قطاعات الطيران والعمليات العسكرية والملاحة ويرجع هذا الاسم إلى نظام عسكري وملاحي قديم كان يخصص حرفاً أبجدياً لكل منطقة زمنية وكان الحرف Z يشير إلى المنطقة الزمنية المرجعية التي تتطابق مع UTC ولهذا قد تظهر في جداول الطيران أو الرسائل العسكرية أوقات متبوعة بالحرف Z مثل 1500Z ويعني ذلك الساعة الثالثة بعد الظهر بالتوقيت العالمي المنسق وليس بالتوقيت المحلي للبلد الذي صدرت منه الرسالة.

ومن الوسائل الشائعة للتعبير عن التوقيت العالمي أيضا نظام الأربع والعشرين ساعة حيث تكتب الساعة الثالثة بعد الظهر 15:00 بدلاً من 3:00 PM وتكتب الساعة التاسعة مساء 21:00 ويساعد هذا النظام على تجنب الخلط بين ساعات الصباح والمساء خصوصاً في الطيران والطب والعمليات العسكرية والنقل والأنظمة التقنية وقد أصبحت الرموز UTC وGMT وUT1 وTAI جزءاً من لغة الزمن الحديثة وهي تعكس مراحل التطور العلمي في فهم الإنسان لحركة الأرض وطبيعة الثانية وطرق قياس الوقت ولا تقتصر أهمية هذا التطور على مجرد معرفة الساعة الصحيحة بل تمتد إلى تنظيم الحضارة الإنسانية الحديثة التي أصبحت تعتمد على التزامن الدقيق بين ملايين الأجهزة والمؤسسات والأنظمة المنتشرة في قارات العالم.

إن الفرق بين توقيت غرينتش والتوقيت العالمي المنسق ليس مجرد اختلاف في التسمية وإنما يمثل انتقالاً من مرحلة كان الإنسان يعتمد فيها على مراقبة الشمس وحركة الأرض لتحديد الزمن إلى مرحلة أصبح فيها قادراً على قياس الثانية بالاعتماد على الخصائص الفيزيائية للذرات مع المحافظة على ارتباط التوقيت العالمي بدوران كوكبنا وهكذا لم يعد الزمن مجرد شروق الشمس وغروبها أو حركة عقارب الساعة بل أصبح منظومة علمية دقيقة تتعاون البشرية على ضبطها وتطويرها لتتمكن من إدارة عالم مترابط لا تتوقف فيه حركة الطائرات والسفن والاتصالات والمعاملات لحظة واحدة.