什么是闰秒?为何要取消?

Sundial from Thomas Jefferson's plantation in Virginia shaped like a globe with hours and seconds displayed
Leap seconds have been added to our timekeeping for decades, but this practice is coming to an end.Image: Richard Hedrick on unsplash.com
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  • 自20世纪70年代以来,所谓的闰秒被定期加入全球时钟,以使传统的天文时间与高精度的原子时间保持一致。

  • 增加一秒可能严重扰乱全球技术基础设施,导致网站崩溃、航班延误和网络故障。

  • 受这些技术难题以及气候变化改变地球自转的影响,计时专家已投票决定,最迟于2035年正式取消闰秒,但这一时间可能早至2027年。

“时间是一种幻觉。午餐时间更是如此。”道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)作品《银河系漫游指南》(《银河系漫游指南》)中的主要角色之一福特·普瑞费克特(Ford Prefect)如是说。

普瑞费克特说得没错:时间并非绝对之物,而是一种人为构建,传统上以地球自转为基础,近来则以原子钟为依据。但由于这两种计时方式并不直接吻合,人们于20世纪70年代引入闰秒以弥补二者之差。

然而,电子系统并不喜欢闰秒,闰秒会导致网站崩溃和航班延误,因此IT公司需要进行补偿,以避免出现类似千年虫(Y2K)的故障。

经过数十年的研究与讨论,国际计量局(BIPM)的成员于2022年投票决定,自2035年起彻底取消闰秒。然而,闰秒可能最早于2027年即被废除,与此同时,专家们正就引入“闰小时”展开讨论。

科学家称,气候变化正在延长地球的自转周期。
科学家称,气候变化正在延长地球的自转周期。
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什么是闰秒?

计时方式并非只有一种。传统方法是天文时间(即太阳时),而20世纪60年代出现了原子钟,它依据铯-133的衰变来计量时间(协调世界时(UTC)即采用此法)。

两者最初是对齐的,但地球自转随时间逐渐变慢,导致两者差距越来越大。解决办法是加入闰秒以弥补差距。自20世纪70年代初以来,已累计加入37个闰秒。

气候变化正使地球自转的减慢趋势出现逆转,《史密森尼杂志》(Smithsonian Magazine)报道称。这可能最终导致需要删减闰秒,而非增加。国际计量局于2022年作出的取消闰秒决定将避免这一情况,同时也将减轻电子与IT行业的负担,因为闰秒此前已在这些领域造成了严重问题。

自20世纪70年代初以来,已累计加入37个闰秒。Image: Meta

为何电子、IT行业和股票交易员都对闰秒感到困扰?

据Meta工程师称,“每一个闰秒都是对硬件基础设施管理人员的一大痛苦来源”。

例如,2012年,一个额外的闰秒导致广泛的Linux内核故障。内核本质上是连接计算机硬件与软件的程序,它无法处理一个61秒的分钟。包括领英(LinkedIn)和Reddit在内的多个网站随之崩溃,澳洲航空(Qantas)的乘客也因此滞留,该航空公司的航班记录系统也随之瘫痪。

对于移动通信、电网以及整体计算机网络而言,一秒同样是相当长的时间,这些系统均以几分之一秒为单位进行同步。高频股票交易的时间单位为千分之一秒或十亿分之一秒,《纽约时报》(New York Times)指出。《纽约时报》指出。

许多相关公司已找到自行应对闰秒的方法。例如,谷歌采用“闰秒平滑”(leap smear)法,即在每次闰秒前后数小时内逐步增加额外的秒数。亚马逊、Meta和微软也在采取类似策略,以缓解时间偏差所带来的问题。

为何要取消闰秒?

随着地球自转日益不稳定,天文时间与协调世界时之间的对齐变得越来越困难。

据《史密森尼杂志》报道,这在一定程度上与气候相关的极地冰盖变化有关:融化的冰层将质量重新分布至地球赤道,从而加快了地球的自转速度。《史密森尼杂志》。这进一步加大了使天文时间与协调世界时保持同步的难度。

从长远来看,需要引入负闰秒来修正这一偏差。这一前景促使管理时间的标准机构建议将取消闰秒的时间提前至明年。该决定最早可能于10月作出,届时,国际计量大会的各国代表将在凡尔赛召开会议,《泰晤士报》(The Times)报道称。

与其反复权衡正负闰秒,不如允许原子时间逐渐偏离天文时间,使计时不再依赖地球自转。

有建议认为,两者之间的差距最终可以允许扩大至多达60分钟,但科学家表示,天文时间与原子时间要相差一小时,可能需要数千年。

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