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闰秒 编辑
闰秒,是指为保持协调世界时接近于世界时时刻,由国际计量局统一规定在年底或年中(也可能在季末)对协调世界时增加或减少1秒的调整。由于地球自转的不均匀性和长期变慢性(主要由潮汐摩擦引起的),会使世界时(民用时)和原子时之间相差超过到±0.9秒时,就把协调世界时向前拨1秒(负闰秒,最后一分钟为59秒)或向后拨1秒(正闰秒,最后一分钟为61秒); 闰秒一般加在公历年末或公历六月末。全球已经进行了27次闰秒,均为正闰秒。最近一次闰秒在北京时间2017年1月1日7时59分59秒(时钟显示07:59:60)出现。这也是本世纪的第五次闰秒。2022年11月18日,科学家和政府代表在法国举行的一次会议上投票决定将在2035年取消闰秒。
中文名:闰秒
外文名:leap second
别名:跳秒
拼音:rùn miǎo
最近一次闰秒:2017年1月1日7时59分59秒
2022年11月,在法国巴黎闭幕的第27届国际计量大会上,与会代表通过一项决议,决定最迟不晚于2035年不再引入闰秒。
2022年11月18日,负责协调世界时的国际计量局(BIPM)表示,科学家和政府代表在法国举行的一次会议上投票决定到2035年取消闰秒。根据决议,闰秒将暂时继续正常添加。但到2035年,世界时和国际原子时之间的差异将被允许增长到大于一秒的值。各方代表将举行谈判以在2035年之前确定这个值及其处理方式。
1971年国际计量大会通过决议:使用“协调世界时”来计量时间。当“协调世界时”和“世界时”之差超过0.9秒时,国际地球自转服务组织(IERS)就负责对“协调世界时”拨快或拨慢1秒,这就是闰秒。
日晷是古代的计时仪器
按照这几十年来已知的差异来测算,大约5000年后“原子时”会比“世界时”快1个小时,所以就要通过闰秒来进行调整。自1971年首次增加闰秒以来,“协调世界时”已经调整了27个闰秒(截至2017年)。事实上,从1958年“原子时”诞生至2006年,两个计时系统之间已累计差了33秒。日常生活影响:快一秒慢一秒感觉不出来
闰秒调整对普通民众的日常生活不会产生影响,时间快一秒慢一秒大家都感觉不出来,更不会出现千禧年千年虫那样的问题。到了闰秒这一天,我们的手机时间来自通信基站,会自动调整。一般手表需要对照电视台、电台手调,电波表可自动调整。大部分电脑需要手动调时,如果电脑安装了一个校时软件,就可自动对准了。
航天、军事影响:一秒钟飞船已飞过8公里
增加的这“一秒”,对于一些特殊行业来说,足以带来很大的影响。地球转了那么多年,误差日积月累,从量变到质变,如果不设法校准,那么所有的当日都有可能变成。
专家表示,对于航空航天和军事、潜水、电力部门等科研单位,一秒钟的误差足以引起系列影响。
比如在航天领域,飞船1秒钟就要飞将近8公里的路程,要是差了这1秒,误差可就大了:飞船轨道可能偏移,飞船着陆地点可能差上十万八千里,更糟糕的是飞船的安全会受到巨大的威胁。再比如,网络通信上,协调世界时被用在很多互联网标准中,像网络时间协议就是其中的一种。如果出现1秒的误差,全世界那么多台电脑一下子都乱了套。
另外,电网故障的维修、电网与电网之间的并网,都需要使用精密时间,如果出了1秒钟的误差,甚至有可能是整张电网的停电甚至崩溃。
不增加闰秒的影响
如果不增加闰秒会有什么影响呢?如果按照世界时与原子时之间时差的累积速度来看(43年减慢了25秒),大概在七八千年后,太阳升起的时间可能就会相差2个小时了,本来中午12点太阳当头照,而七八千年后就要下午2点太阳才当头照了。
因此,时间作为一个系统内部参数要求尽可能的连续,闰秒的出现,只能起到弥补和修正的作用,但客观上导致了时间的中断。
闰秒展示
以下为协调世界时。
实施年份 | 6月30日23:59:60 | 12月31日23:59:60 | 实施年份 | 6月30日23:59:60 | 12月31日23:59:60 |
---|---|---|---|---|---|
1972年 | +1秒 | +1秒 | 1989年 | —— | +1秒 |
1973年 | —— | +1秒 | 1990年 | —— | +1秒 |
1974年 | —— | +1秒 | 1992年 | +1秒 | —— |
1975年 | —— | +1秒 | 1993年 | +1秒 | —— |
1976年 | —— | +1秒 | 1994年 | +1秒 | —— |
1977年 | —— | +1秒 | 1995年 | —— | +1秒 |
1978年 | —— | +1秒 | 1997年 | +1秒 | —— |
1979年 | —— | +1秒 | 1998年 | —— | +1秒 |
1981年 | +1秒 | —— | 2005年 | —— | +1秒 |
1982年 | +1秒 | —— | 2008年 | —— | +1秒 |
1983年 | +1秒 | —— | 2012年 | +1秒 | —— |
1985年 | +1秒 | —— | 2015年 | +1秒 | —— |
1987年 | —— | +1秒 | 2016年 | —— | +1秒 |
现实案例
2015年,全球进行闰秒调整。当时,国际标准时UTC
最新一次调整时间为2017年1月1日,2017年1月1日7时59分59秒后面增加1秒,这次调整是第27次在世界协调时间中加入“闰秒”。这也意味着现行的时间标准仍未改变,闰秒也将继续使用。自1985至2013的世界时与原子时之差(秒)
多少年会闰秒?要根据地球自转速度而定。对闰秒不了解的朋友可能会问,这个闰秒是不是有固定的添加频率?比如说,从2008年到2012年相隔四年再次添加一秒,那么这个四年是不是闰秒的添加频率?对此,中国科学院南京紫金山天文台研究员王思潮解释,闰秒的添加频率是不固定的,有时一年添加两次闰秒,有时7年添加一次闰秒,而这一次添加闰秒的时间是4年,如此“漂浮不定”,这个频率到底如何计算?
地球的转速越来越慢,相比几亿年之前,慢了很多。据估算,每过35000年左右,地球上一天的长度就会增长1秒钟。
同时地球绕太阳公转的轨道并不是均匀的圆形,而是椭圆形。
大家都知道,椭圆形的轨道有两个焦点,而太阳只处于其中一个,根据开普勒定律,相等的时间内扫过相等的面积,地球在相等的时间里走过的轨道的长度其实是不一样的,这造成地球离太阳的距离总是变化的,而地球离太阳的远近,会影响两者之间的力量对比,从而影响地球自转的速度。其次,地球本身不是一个正球体,而是一个近似梨形的扁球体,内里的物质不均匀,造成其转动过程中的不规律性。第三,地球的地轴与太阳之间有个角度,是“歪着脖子”转动,因为这个夹角,太阳会产生一种想要纠正它的拉力,想使其垂直转动,但实际上并不可能,地球会产生一种反拉力,使得地球在自转过程中像陀螺一样转动,在每年都会产生岁差,虽然看似可以忽略,但是每两万六千年,这个误差就有一圈。
专家表示,因为潮汐作用的影响,地球的转速正越来越慢,为了调整我们的计时时间和“地球时间”的差异,会有增添闰秒的现象,从1972年开始,每一次,都是增加闰秒,没有减少闰秒,因为减少一秒,就是得让地球转动变快需要巨大的能量,我们地球上发生的地震、海啸都不足以产生“秒”一级的能量。
成本巨大
全世界有那么多定位卫星,还有数不胜数的基于时间提供服务的机构,要让世界各国在同一个瞬间增加一个闰秒,绝非易事。稍有疏忽,电脑、手机、空中交通管制和金融交易市场就会因时间误差而导致混乱。而且,基于闰秒出现的无规律性和不可预知性,要在设备上预留“置闰”设置也非常麻烦。总而言之,为了多一个“嘀嗒”,全世界要多付出许多人力财力成本。更难的是,随着全球化的深入,一旦有一两个国家拒绝采用闰秒、或者没有精确完成置闰,许多高精度系统就无法在全世界范围内实现衔接。
那么,何不干脆全世界统一取消闰秒?事实上,以美国为代表的“实用派”,已经提出取消闰秒的建议。他们认为,既然原子时足够精准,何不干脆摈弃由地球和太阳构成的 “天然大钟”,在军事、商业、科学测绘等各个领域彻底采用原子时?毕竟这样一劳永逸。
文化丧失
与此同时,以英国为代表的怀旧派,坚决“捍卫”闰秒存在的必要性。中国科学院上海天文台原台长、上海市天文学会名誉理事长赵君亮认为,这不仅仅是因为格林尼治天文台在英国,更重要的理由是,如果取消闰秒,完全按照原子时生活,将“割裂人类生活的时间与大自然之间的内在联系。”有人这样描述原子时:“作为科技进步的产物,全面采用原子时,意味着人们可以完全摆脱地球自转与日月更替,孤独地奔跑在向前的路上。”
根据国际计量局测算,如果没有闰秒,约5000年后原子时将和世界时差1小时。在更遥远的未来,原子时意义上的正午,对应的景象则是满天星斗,这样一来,许多历史记载中的“某年某月某日某时,发生某事件”,将很难令后人理解,因为“某时”在彼时,对应的已经是完全另外一副景象。“这种局面意味着人类对于伴随自我进步的‘时间文化’的一次抛弃”。
闰秒是去是留?这场争论从1999年开始持续,在2012年1月的国际电信联盟无线通信全会上,决定把“最后决定时刻”推迟到2015年。短暂的1秒,蕴含着深厚的政治经济博弈。不过赵君亮分析,用“闰分”或“闰时”来取代闰秒可能是个比较好的折中方案。如采用闰分,大约100年调整一次;闰时则是5000多年调整一次。比起每隔若干年就要调整一次的闰秒,这样至少不太折腾。