今年6月30日多出了1秒

姚雪青

“要是時間能停下來那就好了，哪怕只有一秒鐘。”以往在動畫中出現(xiàn)的橋段即將發(fā)生在現(xiàn)實中啦。1月12日，中科院國家授時中心預(yù)告，2015年6月30日（格林尼治時間）實施一個正閏秒，全世界的鐘表都需要撥慢一秒鐘。這也就意味著，2015年的這天就比平常多出一秒來。這多出來的一秒是從哪來的？國際上通行的計時標(biāo)準(zhǔn)是怎樣的？對人們的日常生活有何影響？

“世界時”以地球自轉(zhuǎn)為基準(zhǔn)，但由于自轉(zhuǎn)周期的不穩(wěn)定，“世界時”并不精確

歷算專家、中科院南京紫金山天文臺副研究員成灼說，這要從人們對時間的判斷依據(jù)說起。“從遠古時代起，地球上的人類就以每天太陽東升西落來計算時間。也就是說，這是將以太陽為參考點的地球自轉(zhuǎn)周期作為人們生產(chǎn)生活的時間判斷標(biāo)準(zhǔn)。”成灼介紹，這在19世紀以前都沒有發(fā)現(xiàn)什么問題;但是隨著科技的進步和人們對時間精度準(zhǔn)確性的要求提高，這一被稱作“世界時”的時間計量系統(tǒng)漸漸不能完全滿足需要。

這是為什么呢？南京大學(xué)天文學(xué)系教授蕭耐園解釋說，一秒有多長，取決于一天有多長，也就是地球自轉(zhuǎn)周期。如果地球自轉(zhuǎn)周期是穩(wěn)定不變的，嚴格地1日旋轉(zhuǎn)1周，那么計量時間的世界時單位1秒（即1/86400日）就是固定不變的。也就是說，“世界時”應(yīng)是一種均勻的時間計量系統(tǒng)。可是事實不是這樣，計量單位本身有變化。20世紀20年代，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)有周期性的變化，這是由于地球上的季節(jié)性氣流和洋流的運動，造成了地球自轉(zhuǎn)在春季慢一些、在秋季快一些。此外，還發(fā)現(xiàn)了地球自轉(zhuǎn)的長期減慢，這是由于太陽和月亮的潮汐力作用引起了摩擦，產(chǎn)生的熱量被耗散掉，消耗了地球自轉(zhuǎn)的動能，使得其轉(zhuǎn)動變慢。“像拿一把尺子量長度，假如尺子是穩(wěn)定的，那么測量就應(yīng)該是準(zhǔn)確的。但是現(xiàn)在這把‘尺子’一會兒長、一會兒短，測量就不準(zhǔn)。”蕭耐園說。

地球自轉(zhuǎn)變慢，帶來了日子越變越長，目前的天文觀測和古生物化石的研究都印證了這一點。具體延長了多少時間呢？蕭耐園介紹，大約100年后，地球上每天就要增加1.8毫秒。別小看這1.8毫秒，這可是一個加速度，日積月累將會大為可觀。

“原子時”以固定秒長計量時間，每天誤差不超過千萬分之一秒

于是，傳統(tǒng)上的以地球自轉(zhuǎn)周期為標(biāo)準(zhǔn)的計時法將來難以滿足需要，在航空航天、無線通訊等對時間精確度要求極高的領(lǐng)域更是如此。在這樣的背景下，1948年，英國制造出世界上第一臺“原子鐘”。隨后，美國、加拿大等國也相繼研制出原子鐘。取微觀世界的銫原子兩個超精細能級間躍遷頻率9192631770周來定義1秒。由于原子內(nèi)部震蕩不受外界環(huán)境影響，因此非常穩(wěn)定和精確。以這種固定秒長計量的時間，其精確度每天快慢不超過千萬分之一秒。

蕭耐園介紹，1967年，第十三屆國際度量衡大會定義和引進了原子時系統(tǒng)，將1958年1月1日零時零分零秒作為“原子時”的計時起點，并與“世界時”重合。由于上面所述的原因，精確的“原子時”與以地球自轉(zhuǎn)周期為基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)的“世界時”逐漸不同步且差異逐漸增大，從1958年以來，兩者之間已經(jīng)存在68秒的“鐘差”。

通過“閏秒”來協(xié)調(diào)“世界時”和“原子時”，從1972年至今，每一到兩年調(diào)整一次

為了在這兩者之間達到平衡，“協(xié)調(diào)世界時”的概念被引入，并從1972年1月開始正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)時間。

蕭耐園介紹，它是以“原子時”的頻率標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，在時刻上盡量接近于“世界時”，代表了國際原子時和世界時兩種時間尺度的結(jié)合。當(dāng)兩者的“鐘差”超過0.9秒時，“協(xié)調(diào)世界時”將停下來等待一秒，使其與“世界時”更接近，這是通過“閏秒”來實現(xiàn)的，從1972年至今，每一到兩年左右調(diào)整一次。

閏秒對民眾生活不會產(chǎn)生影響，我國時間基準(zhǔn)系統(tǒng)將通過專用軟件自動調(diào)整

也許你會說：“自己的手表快慢個幾分鐘實在是太正常了，誰會在意呢？”但蕭耐園提醒，千萬不要小看這“滴答”一秒，它對我們的生活還是有一定影響的。對于普通人而言，一秒鐘的差異可以影響到證券交易、匯率變動等;而對于航天、電子通信、全球定位系統(tǒng)等領(lǐng)域而言，即使幾十億分之一秒的誤差也可能導(dǎo)致重大問題。

“閏秒”對我們有哪些影響？它又有什么價值呢？蕭耐園介紹，這將能更精準(zhǔn)地展開計時，對科研機構(gòu)來說，“閏秒”的意義更大。“例如火箭發(fā)射時需要了解地球在宇宙空間中的方位，這基于地球自轉(zhuǎn)，因而更依賴于‘世界時’，但一些天文觀測、物理學(xué)、無線電通訊等就必須要用到‘原子時’的計時頻率標(biāo)準(zhǔn)。”蕭耐園說，比如北京的電子對撞機計時系統(tǒng)是以萬分之一秒來計算的，一秒的誤差可能會影響到一個計劃的全盤成敗。如果不進行“閏秒”調(diào)整，隨著年月累計和科技進步對時間精度的要求越來越高，與世界上其他國家的“時差”和由此而來的蝴蝶效應(yīng)也將日益顯著。

據(jù)悉，閏秒調(diào)整對普通民眾的日常生活不會產(chǎn)生影響，時間快一秒慢一秒大家都感覺不出來。但是大約幾千年以后，人類的使用時間將與自然時間有將近1小時的“時差”，屆時預(yù)計將可看到太陽的東升西落將推遲一個小時的景觀。

據(jù)中科院國家授時中心介紹，到了閏秒這一天，由國家授時中心負責(zé)運行的我國時間基準(zhǔn)系統(tǒng)將通過專用“閏秒”軟件自動完成閏秒調(diào)整。國家授時中心長波、短波、低頻時碼、互聯(lián)網(wǎng)、電話和時間服務(wù)等各類授時服務(wù)信號或信息的時間都將做相應(yīng)“閏秒”調(diào)整。因此，全國所有接收國家授時中心發(fā)播的標(biāo)準(zhǔn)時間信號、標(biāo)準(zhǔn)時碼信息的精密時間用戶，都自動完成調(diào)整。普通民眾的手機時間來自通信基站，會自動調(diào)整;一般手表需要對照電視臺、電臺手調(diào)，電波鐘表可自動調(diào)整。