2015年“閏秒”再來(lái)襲，地球兄弟奔跑吧

曹召順　牛民吉

中科院國(guó)家授時(shí)中心公告：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（即協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC）將在2015年6月30日（格林尼治時(shí)間）實(shí)施一個(gè)正閏秒，即增加1秒。由于時(shí)差的原因，我國(guó)將在北京時(shí)間2015年7月1日的7時(shí)59分59秒和全球同步進(jìn)行閏秒調(diào)整，屆時(shí)將會(huì)先出現(xiàn)特殊的“7：59：60”，然后才是正常的“8：00：00”，這就是“閏秒”。

“閏秒”是由國(guó)際計(jì)量局對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钏玫臅r(shí)間——“協(xié)調(diào)世界時(shí)”做出增加或減少1秒的調(diào)整，一般在公歷年末或六月末把時(shí)間向前撥1秒（負(fù)閏秒，最后一分鐘為59秒）或向后撥1秒（正閏秒，最后一分鐘為61秒）。國(guó)家授時(shí)中心最近曾于北京時(shí)間2012年7月1日7時(shí)59分59秒進(jìn)行過(guò)“閏秒”調(diào)整。

為什么要“閏秒”

一般來(lái)說(shuō)，引起地球自轉(zhuǎn)速度長(zhǎng)期減慢的最主要自然原因是潮汐摩擦，除此之外還有地球上各處海拔高度上的變化、全球氣候變暖導(dǎo)致海水增多自轉(zhuǎn)慣量增加、季風(fēng)變化引起的春季變慢；人為原因有人造地球衛(wèi)星的發(fā)射、地下石油的大量抽取、大型水利設(shè)施的修建等。當(dāng)然，大地震則會(huì)加快地球自轉(zhuǎn)，如美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署（NASA）科學(xué)家曾表示：2010年2月27日智利8.8級(jí)地震震偏地軸，使地球自轉(zhuǎn)周期縮短1.26微秒（1微秒=百萬(wàn)分之一秒），不過(guò)地震產(chǎn)生不了“秒”級(jí)誤差。因此，目前地球自轉(zhuǎn)速度以減慢為主，從1972年開(kāi)始每一次“閏秒”調(diào)整都是“正閏”。

“閏秒”的原理是什么

世界時(shí)（UT）就是格林尼治時(shí)間，它是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。原子時(shí)是以物質(zhì)的原子內(nèi)部發(fā)射的電磁振蕩頻率為基準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，初始?xì)v元規(guī)定為1958年1月1日世界時(shí)0時(shí)，秒長(zhǎng)為銫原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場(chǎng)下躍遷輻射9 192 631 770周所持續(xù)的時(shí)間。原子鐘的精度非常高（美國(guó)科羅拉多大學(xué)天體物理學(xué)研究所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出鍶晶格原子鐘，其50億年的誤差為正負(fù)1秒），很多科研領(lǐng)域必須依靠精準(zhǔn)的“原子時(shí)”，如全球衛(wèi)星導(dǎo)航需要精確到納秒、衛(wèi)星發(fā)射需要精確到微秒等。

這樣就有了兩個(gè)時(shí)間計(jì)量辦法：基于地球自轉(zhuǎn)周期的“世界時(shí)”和基于原子振蕩周期的“原子時(shí)”。可是地球自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，“世界時(shí)”經(jīng)常有變化，大約1～2年會(huì)差1秒，隨著時(shí)間的發(fā)展這個(gè)誤差會(huì)放大。而協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）就是為了協(xié)調(diào)世界時(shí)與原子時(shí)之間的誤差而提出的一個(gè)折衷時(shí)間概念。1971年國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)決議，除特殊的科學(xué)研究領(lǐng)域外，全球一律統(tǒng)一使用“協(xié)調(diào)世界時(shí)”，當(dāng)“世界時(shí)”和“原子時(shí)”之差超過(guò)0.9秒時(shí)，國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）就負(fù)責(zé)對(duì)“協(xié)調(diào)世界時(shí)”撥快或撥慢1秒以求盡量接近世界時(shí)，也要求世界各地各行各業(yè)都做出調(diào)整以保證時(shí)間統(tǒng)一，這就是閏秒原理。而我國(guó)從1972年起也做過(guò)多次閏秒調(diào)整，今年是第26次。

“閏秒”如何調(diào)整

“閏秒”調(diào)整過(guò)程并不順利，稍有差池就會(huì)產(chǎn)生“閏秒故障”。由于國(guó)際上很多系統(tǒng)時(shí)間都以“協(xié)調(diào)世界時(shí)”為準(zhǔn)，而這些系統(tǒng)無(wú)法處理突然增加或減少的閏秒數(shù)據(jù)（連續(xù)兩次出現(xiàn)同1秒鐘），從而導(dǎo)致全球網(wǎng)絡(luò)服務(wù)陷入臨時(shí)性中斷或亂套現(xiàn)象。譬如，2012年的閏秒調(diào)整，當(dāng)時(shí)Reddit、Gawker、LinkedIn以及Yelp等網(wǎng)站都陷入臨時(shí)性服務(wù)中斷狀態(tài)，大型航空公司預(yù)定系統(tǒng)Amadeus Altea也受到影響。因此，有專(zhuān)家提出采用谷歌“l(fā)eap smear”（閏秒彌補(bǔ)）技術(shù)，通過(guò)修改網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)逐步向時(shí)鐘里添加毫秒，能在官方閏秒時(shí)間來(lái)臨時(shí)正好添加1個(gè)閏秒，達(dá)到規(guī)避“閏秒故障”的效果。

閏秒雖然有些麻煩，但是時(shí)間統(tǒng)一非常重要，即使是1秒。例如，航天飛船1秒鐘的路程近8千米，誤差1秒會(huì)使飛船軌道出現(xiàn)偏移，導(dǎo)致著陸地點(diǎn)相差十萬(wàn)八千里，這就是“差之毫厘，謬以千里”。那么，我國(guó)將如何調(diào)整？在閏秒這一刻，首先是授時(shí)中心負(fù)責(zé)的時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)用“閏秒”軟件自動(dòng)完成閏秒調(diào)整，然后是國(guó)家授時(shí)中心長(zhǎng)波、短波、低頻時(shí)碼、互聯(lián)網(wǎng)、電話(huà)和時(shí)間戳服務(wù)等各類(lèi)授時(shí)服務(wù)信號(hào)或信息的時(shí)間都將作相應(yīng)“閏秒”調(diào)整，然后是全國(guó)所有接收國(guó)家授時(shí)中心發(fā)播的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)碼信息的精密時(shí)間用戶(hù)，都會(huì)自動(dòng)及時(shí)調(diào)整。對(duì)于普通民眾來(lái)說(shuō)，由于手機(jī)時(shí)間來(lái)自通信基站，會(huì)自動(dòng)調(diào)整，而一般手表需要對(duì)照電視臺(tái)、電臺(tái)等進(jìn)行手調(diào)。