2015年“閏秒”再來襲，地球兄弟奔跑吧

曹召順　牛民吉

中科院國家授時中心公告：國際標準時間（即協(xié)調(diào)世界時UTC）將在2015年6月30日（格林尼治時間）實施一個正閏秒，即增加1秒。由于時差的原因，我國將在北京時間2015年7月1日的7時59分59秒和全球同步進行閏秒調(diào)整，屆時將會先出現(xiàn)特殊的“7：59：60”，然后才是正常的“8：00：00”，這就是“閏秒”。

“閏秒”是由國際計量局對我們?nèi)粘Ｉ钏玫臅r間——“協(xié)調(diào)世界時”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間向前撥1秒（負閏秒，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）。國家授時中心最近曾于北京時間2012年7月1日7時59分59秒進行過“閏秒”調(diào)整。

為什么要“閏秒”

一般來說，引起地球自轉(zhuǎn)速度長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、全球氣候變暖導致海水增多自轉(zhuǎn)慣量增加、季風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、大型水利設施的修建等。當然，大地震則會加快地球自轉(zhuǎn)，如美國國家航空暨太空總署（NASA）科學家曾表示：2010年2月27日智利8.8級地震震偏地軸，使地球自轉(zhuǎn)周期縮短1.26微秒（1微秒=百萬分之一秒），不過地震產(chǎn)生不了“秒”級誤差。因此，目前地球自轉(zhuǎn)速度以減慢為主，從1972年開始每一次“閏秒”調(diào)整都是“正閏”。

“閏秒”的原理是什么

世界時（UT）就是格林尼治時間，它是以地球自轉(zhuǎn)為基礎的時間計量系統(tǒng)。原子時是以物質(zhì)的原子內(nèi)部發(fā)射的電磁振蕩頻率為基準的時間計量系統(tǒng)，初始歷元規(guī)定為1958年1月1日世界時0時，秒長為銫原子基態(tài)的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射9 192 631 770周所持續(xù)的時間。原子鐘的精度非常高（美國科羅拉多大學天體物理學研究所聯(lián)合實驗室研發(fā)出鍶晶格原子鐘，其50億年的誤差為正負1秒），很多科研領域必須依靠精準的“原子時”，如全球衛(wèi)星導航需要精確到納秒、衛(wèi)星發(fā)射需要精確到微秒等。

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

“閏秒”如何調(diào)整

“閏秒”調(diào)整過程并不順利，稍有差池就會產(chǎn)生“閏秒故障”。由于國際上很多系統(tǒng)時間都以“協(xié)調(diào)世界時”為準，而這些系統(tǒng)無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），從而導致全球網(wǎng)絡服務陷入臨時性中斷或亂套現(xiàn)象。譬如，2012年的閏秒調(diào)整，當時Reddit、Gawker、LinkedIn以及Yelp等網(wǎng)站都陷入臨時性服務中斷狀態(tài)，大型航空公司預定系統(tǒng)Amadeus Altea也受到影響。因此，有專家提出采用谷歌“l(fā)eap smear”（閏秒彌補）技術，通過修改網(wǎng)絡時間協(xié)議，在相對較長的時間內(nèi)逐步向時鐘里添加毫秒，能在官方閏秒時間來臨時正好添加1個閏秒，達到規(guī)避“閏秒故障”的效果。

閏秒雖然有些麻煩，但是時間統(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秒會使飛船軌道出現(xiàn)偏移，導致著陸地點相差十萬八千里，這就是“差之毫厘，謬以千里”。那么，我國將如何調(diào)整？在閏秒這一刻，首先是授時中心負責的時間基準系統(tǒng)通過專用“閏秒”軟件自動完成閏秒調(diào)整，然后是國家授時中心長波、短波、低頻時碼、互聯(lián)網(wǎng)、電話和時間戳服務等各類授時服務信號或信息的時間都將作相應“閏秒”調(diào)整，然后是全國所有接收國家授時中心發(fā)播的標準時間信號、標準時碼信息的精密時間用戶，都會自動及時調(diào)整。對于普通民眾來說，由于手機時間來自通信基站，會自動調(diào)整，而一般手表需要對照電視臺、電臺等進行手調(diào)。