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。
名词释义
1972年,
国际计量大会决定,当“
世界时”与“原子时” 之间时刻相差超过0.9秒时,就在“协调世界时”上加上或减去1秒,以尽量接近“世界时”,这就是闰秒。
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。
闰秒方法
时间的
单位长度严格不变,一秒钟是原子几十亿次振动的时间,但同时要求
原子钟所指示的时间与平时人们使用的时间基本同步,两者之差不得超过±0.9秒。若地球自转
变慢,原子时误差将超过0.9秒时,便人为地加进1秒去,反之则要扣去1秒钟。国际上规定,这种闰秒由
国际时间局根据实际情况来随时处理,但加减必须在特定的时刻进行:12月31日或6月30日最后一分钟的最后一秒之后。
成因原理
科学上有两种
时间计量系统:基于地球自转的
天文测量而得出的“
世界时”和以原子
振荡周期确定的“
原子时”。“世界时”由于地球自转的不稳定(由地球物质分布不均匀和其它星球的
摄动力等引起的)会带来时间的差异,“原子时”(一种较恒定的时制,由原子钟得出)则是相对恒定不变的。这两种
时间尺度速率上的差异,一般来说一至二年会差大约1秒时间。
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。
作用影响
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。
不足之处
对于授时机构、通信、航天、电子等
时间精度要求较高的领域而言需要时间的
连续性。有些领域的科研需要“
原子时”,全球卫星导航精确到纳秒,而
卫星发射需要精确到
微秒以上。
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。
历史实施
闰秒展示
现实案例
2015年,全球进行闰秒调整。当时,国际标准时
UTC(
协调世界时时间标记为:2015年06月30日的23时59分59秒、2015年06月30日23时59分60秒、2015年07月01日00时00分00秒。由于我国位于
东八区(UTC+8),闰秒调整出现在北京时间2015年07月01日上午,当时北京时间的闰秒调整顺序为:2015年07月01日07时59分59秒、2015年07月01日07时59分60秒、2015年07月01日08时00分00秒。这次闰秒调整时,
国家授时中心的
长波、短波、
低频时码、互联网、电话和
时间戳服务等授时服务信号同时进行了闰秒调整。
中国调整
2015年1月,中国科学院国家授时中心宣布,我国将在
北京时间2015年7月1日的7时59分59秒和
全球同步进行闰秒调整,届时会出现07:59:60的特殊现象。上一次“闰秒”出现在2012年6月。当时,
Reddit、Gawker、
LinkedIn和
Yelp等网站发生了暂时
性服务中断。
闰秒调整对普通民众的日常生活不会产生影响。从1972年到如今(截至2012年),40年里已经调过25次了。这几年没调,但2005年、2008年,全都有过闰秒,应该说我们日常是感觉不到的。
2015年确定在6月30日进行,届时,全世界的钟表都需要拨慢1秒钟。由于北京处于东八时区,所以将在7月1日7时59分59秒后面增加1秒,届时会出现7时59分60秒的特殊现象。
2017年确定在1月1日进行,届时,全世界的钟表都需要拨慢1秒钟。由于北京处于东八时区,所以将在1月1日7时59分59秒后面增加1秒,届时会出现7时59分60秒的特殊现象。
争议
计时工具
位于经线零度的英国格林威治皇家
天文台,实行“平均
太阳时”,即太阳直照在该天文移动图片台
子午仪中心子午在线的时间,计算一天的始终。自1972年以来,科学家留意到地球自转减慢,影响到太阳直照落点时间,天文台要三番四次添加“闰秒 ”,以保持国际公认的“
标准时间”地位。
一些科学家便认为,
格林威治时间应由位于法国
巴黎外的“国际原子时间”(International Atomic Time)所取代,因为后者采用
先进技术运算,可准确显示到小至
纳秒,何况闰秒添加往往很混乱。此外,从卫星导航、供电到流动通讯等,凡事都可能因为疏忽那1秒,或未能及时在不同时区加闰,引发程序系统问题。
反对者称,原子时间“太精确”也会带来问题,因为人类早已习惯以“日居正中”作为中午的标准,但若改用
原子钟计时,在地球越转越慢的现实之中,五千年后的人类将发现,“日居正中”将是下午1时。另外,GMT计时是
大英帝国昔日称雄世界的见证,事关民族荣耀,英国人显然不愿改用法国计时作为
国际标准。
交付表决
全球定位
系统服务界面委员会在
得克萨斯州沃斯堡举行的第47届会议中宣布,他们已经邮寄出停止闰秒的表决案。这项表决案的计划是:2008年4月:
国际电信联盟的工作小组将递交给研究小组关于劝说停止闰秒的7A建议项目;在2008年,研究小组将通过经由邮件让各
会员国投票表决该议案;2011年,如果70%以上的会员国同意,国际
电信会议将批准该建议案;2013年,如果70%以上的会员国投票废止闰秒,闰秒将停止使用,并且
世界时(
UTC)将成为连续的时间刻度尺。
2011年,美国、日本、法国等已向国际电信联盟递交了以
原子时取代格林威治时间的申请。中、英两国明确表示反对。我国曾于2008年和2009年在国际电信联盟会议上,两次向国际电信联盟提交过书面
建议书,
并口头发言,表示我国的态度是希望保持现有
国际标准时间的定义不变,即继续保留“
世界时”。
世界无线电通信大会2012年1月19日晚间决定,将修改现行世界标准时间——“
世界协调时”的有关提案推迟至2015年的下次大会上考虑。这意味着,原子时还没有被接受为新的世界
时间标准,源于格林尼治时间的现有时间标准将继续有效,弥补“世界协调时”和原子时误差的“闰秒”也将继续存在。
最新一次
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。
闰秒频率
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。
各方观点
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。