閏秒

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跳秒
閏秒,是指為保持協調世界時接近于世界時時刻,由國際計量局統一規定在年底或年中(也可能在季末)對協調世界時增加或減少1的調整。由于地球自轉的不均勻性和長期變慢性(主要由潮汐摩擦引起的),會使世界時(民用時)和原子時之間相差超過到±0.9秒時,就把協調世界時向前撥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); 閏秒一般加在公歷年末或公歷六月末。
全球已經進行了27次閏秒,均為正閏秒。最近一次閏秒在北京時間2017年1月1日7時59分59秒(時鐘顯示07:59:60)出現。這也是本世紀的第五次閏秒。 [1-2]  
2022年11月18日,科學家和政府代表在法國舉行的一次會議上投票決定將在2035年取消閏秒。 [12] 

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中文名
閏秒
外文名
leap second
別    名
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拼    音
rùn miǎo
最近一次閏秒
2017年1月1日7時59分59秒

閏秒名詞釋義

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1972年,國際計量大會決定,當“世界時”與“原子時” 之間時刻相差超過0.9秒時,就在“協調世界時”上加上或減去1秒,以盡量接近“世界時”,這就是閏秒。 [3] 
2022年11月,在法國巴黎閉幕的第27屆國際計量大會上,與會代表通過一項決議,決定最遲不晚于2035年不再引入閏秒。 [12] 
2022年11月18日,負責協調世界時的國際計量局(BIPM)表示,科學家和政府代表在法國舉行的一次會議上投票決定到2035年取消閏秒。根據決議,閏秒將暫時繼續正常添加。但到2035年,世界時和國際原子時之間的差異將被允許增長到大于一秒的值。各方代表將舉行談判以在2035年之前確定這個值及其處理方式。 [13] 

閏秒閏秒方法

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時間的單位長度嚴格不變,一秒鐘是原子幾十億次振動的時間,但同時要求原子鐘所指示的時間與平時人們使用的時間基本同步,兩者之差不得超過±0.9秒。若地球自轉變慢,原子時誤差將超過0.9秒時,便人為地加進1秒去,反之則要扣去1秒鐘。國際上規定,這種閏秒由國際時間局根據實際情況來隨時處理,但加減必須在特定的時刻進行:12月31日或6月30日最后一分鐘的最后一秒之后。 [4] 

閏秒成因原理

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科學上有兩種時間計量系統:基于地球自轉的天文測量而得出的“世界時”和以原子振蕩周期確定的“原子時”?!笆澜鐣r”由于地球自轉的不穩定(由地球物質分布不均勻和其它星球的攝動力等引起的)會帶來時間的差異,“原子時”(一種較恒定的時制,由原子鐘得出)則是相對恒定不變的。這兩種時間尺度速率上的差異,一般來說一至二年會差大約1秒時間。
1971年國際計量大會通過決議:使用“協調世界時”來計量時間。當“協調世界時”和“世界時”之差超過0.9秒時,國際地球自轉服務組織(IERS)就負責對“協調世界時”撥快或撥慢1秒,這就是閏秒。

閏秒作用影響

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日晷是古代的計時儀器 日晷是古代的計時儀器
按照這幾十年來已知的差異來測算,大約5000年后“原子時”會比“世界時”快1個小時,所以就要通過閏秒來進行調整。自1971年首次增加閏秒以來,“協調世界時”已經調整了27個閏秒(截至2017年)。事實上,從1958年“原子時”誕生至2006年,兩個計時系統之間已累計差了33秒。
日常生活影響:快一秒慢一秒感覺不出來
閏秒調整對普通民眾的日常生活不會產生影響,時間快一秒慢一秒大家都感覺不出來,更不會出現千禧年千年蟲那樣的問題。到了閏秒這一天,我們的手機時間來自通信基站,會自動調整。一般手表需要對照電視臺、電臺手調,電波表可自動調整。大部分電腦需要手動調時,如果電腦安裝了一個校時軟件,就可自動對準了。 [5] 
航天、軍事影響:一秒鐘飛船已飛過8公里
增加的這“一秒”,對于一些特殊行業來說,足以帶來很大的影響。地球轉了那么多年,誤差日積月累,從量變到質變,如果不設法校準,那么所有的當日都有可能變成。
專家表示,對于航空航天和軍事、潛水、電力部門等科研單位,一秒鐘的誤差足以引起系列影響。
比如在航天領域,飛船1秒鐘就要飛將近8公里的路程,要是差了這1秒,誤差可就大了:飛船軌道可能偏移,飛船著陸地點可能差上十萬八千里,更糟糕的是飛船的安全會受到巨大的威脅。再比如,網絡通信上,協調世界時被用在很多互聯網標準中,像網絡時間協議就是其中的一種。如果出現1秒的誤差,全世界那么多臺電腦一下子都亂了套。
另外,電網故障的維修、電網與電網之間的并網,都需要使用精密時間,如果出了1秒鐘的誤差,甚至有可能是整張電網的停電甚至崩潰。
不增加閏秒的影響
如果不增加閏秒會有什么影響呢?如果按照世界時與原子時之間時差的累積速度來看(43年減慢了25秒),大概在七八千年后,太陽升起的時間可能就會相差2個小時了,本來中午12點太陽當頭照,而七八千年后就要下午2點太陽才當頭照了。

閏秒不足之處

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對于授時機構、通信、航天、電子等時間精度要求較高的領域而言需要時間的連續性。有些領域的科研需要“原子時”,全球衛星導航精確到納秒,而衛星發射需要精確到微秒以上。
因此,時間作為一個系統內部參數要求盡可能的連續,閏秒的出現,只能起到彌補和修正的作用,但客觀上導致了時間的中斷。

閏秒歷史實施

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閏秒閏秒展示

以下為協調世界時。 [2] 
實施年份
6月30日23:59:60
12月31日23:59:60
實施年份
6月30日23:59:60
12月31日23:59:60
1972年
+1秒
+1秒
1989年
——
+1秒
1973年
——
+1秒
1990年
——
+1秒
1974年
——
+1秒
1992年
+1秒
——
1975年
——
+1秒
1993年
+1秒
——
1976年
——
+1秒
1994年
+1秒
——
1977年
——
+1秒
1995年
——
+1秒
1978年
——
+1秒
1997年
+1秒
——
1979年
——
+1秒
1998年
——
+1秒
1981年
+1秒
——
2005年
——
+1秒
1982年
+1秒
——
2008年
——
+1秒
1983年
+1秒
——
2012年
+1秒
——
1985年
+1秒
——
2015年
+1秒
——
1987年
——
+1秒
2016年
——
+1秒






閏秒現實案例

2015年,全球進行閏秒調整。當時,國際標準時UTC(協調世界時,"Coordinated Universal Time"的縮寫)在閏秒調整前后的時間標記為:2015年06月30日的23時59分59秒、2015年06月30日23時59分60秒、2015年07月01日00時00分00秒。 [6]  由于我國位于東八區(UTC+8),閏秒調整出現在北京時間2015年07月01日上午,當時北京時間的閏秒調整順序為:2015年07月01日07時59分59秒、2015年07月01日07時59分60秒、2015年07月01日08時00分00秒。 [6]  這次閏秒調整時,國家授時中心的長波、短波、低頻時碼、互聯網、電話和時間戳服務等授時服務信號同時進行了閏秒調整。 [7-8]  

閏秒中國調整

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2015年1月,中科院國家授時中心宣布,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整,屆時會出現07:59:60的特殊現象。 [6]  上一次“閏秒”出現在2012年6月。當時,Reddit、Gawker、LinkedIn和Yelp等網站發生了暫時性服務中斷。 [9] 
閏秒調整對普通民眾的日常生活不會產生影響。從1972年到如今(截至2012年),40年里已經調過25次了。這幾年沒調,但2005年、2008年,全都有過閏秒,應該說我們日常是感覺不到的。 [10] 
2015年確定在6月30日進行,屆時,全世界的鐘表都需要撥慢1秒鐘。由于北京處于東八時區,所以將在7月1日7時59分59秒后面增加1秒,屆時會出現7時59分60秒的特殊現象。
2017年確定在1月1日進行,屆時,全世界的鐘表都需要撥慢1秒鐘。由于北京處于東八時區,所以將在1月1日7時59分59秒后面增加1秒,屆時會出現7時59分60秒的特殊現象。 [8] 

閏秒爭議

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閏秒計時工具

新世紀首次閏秒于北京時間2006年元旦出現 新世紀首次閏秒于北京時間2006年元旦出現
位于經線零度的英國格林威治皇家天文臺,實行“平均太陽時”,即太陽直照在該天文移動圖片臺子午儀中心子午在線的時間,計算一天的始終。自1972年以來,科學家留意到地球自轉減慢,影響到太陽直照落點時間,天文臺要三番四次添加“閏秒 ”,以保持國際公認的“標準時間”地位。
一些科學家便認為,格林威治時間應由位于法國巴黎外的“國際原子時間”(International Atomic Time)所取代,因為后者采用先進技術運算,可準確顯示到小至納秒,何況閏秒添加往往很混亂。此外,從衛星導航、供電到流動通訊等,凡事都可能因為疏忽那1秒,或未能及時在不同時區加閏,引發程序系統問題。
反對者稱,原子時間“太精確”也會帶來問題,因為人類早已習慣以“日居正中”作為中午的標準,但若改用原子鐘計時,在地球越轉越慢的現實之中,五千年后的人類將發現,“日居正中”將是下午1時。另外,GMT計時是大英帝國昔日稱雄世界的見證,事關民族榮耀,英國人顯然不愿改用法國計時作為國際標準。

閏秒交付表決

或將退休的格林尼治時間 或將退休的格林尼治時間
全球定位系統服務界面委員會在得克薩斯州沃斯堡舉行的第47屆會議中宣布,他們已經郵寄出停止閏秒的表決案。這項表決案的計劃是:2008年4月:國際電信聯盟的工作小組將遞交給研究小組關于勸說停止閏秒的7A建議項目;在2008年,研究小組將通過經由郵件讓各會員國投票表決該議案;2011年,如果70%以上的會員國同意,國際電信會議將批準該建議案;2013年,如果70%以上的會員國投票廢止閏秒,閏秒將停止使用,并且世界時(UTC)將成為連續的時間刻度尺。
2011年,美國、日本、法國等已向國際電信聯盟遞交了以原子時取代格林威治時間的申請。中、英兩國明確表示反對。我國曾于2008年和2009年在國際電信聯盟會議上,兩次向國際電信聯盟提交過書面建議書,并口頭發言,表示我國的態度是希望保持現有國際標準時間的定義不變,即繼續保留“世界時”。世界無線電通信大會2012年1月19日晚間決定,將修改現行世界標準時間——“世界協調時”的有關提案推遲至2015年的下次大會上考慮。這意味著,原子時還沒有被接受為新的世界時間標準,源于格林尼治時間的現有時間標準將繼續有效,彌補“世界協調時”和原子時誤差的“閏秒”也將繼續存在。

閏秒最新一次

閏秒相關圖片
閏秒相關圖片(20張)
最新一次調整時間為2017年1月1日,2017年1月1日7時59分59秒后面增加1秒,這次調整是第27次在世界協調時間中加入“閏秒”。這也意味著現行的時間標準仍未改變,閏秒也將繼續使用。 [1]  [11] 

閏秒閏秒頻率

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自1985至2013的世界時與原子時之差(秒) 自1985至2013的世界時與原子時之差(秒)
多少年會閏秒?要根據地球自轉速度而定。
對閏秒不了解的朋友可能會問,這個閏秒是不是有固定的添加頻率?比如說,從2008年到2012年相隔四年再次添加一秒,那么這個四年是不是閏秒的添加頻率?對此,中國科學院南京紫金山天文臺研究員王思潮解釋,閏秒的添加頻率是不固定的,有時一年添加兩次閏秒,有時7年添加一次閏秒,而這一次添加閏秒的時間是4年,如此“漂浮不定”,這個頻率到底如何計算?
地球的轉速越來越慢,相比幾億年之前,慢了很多。據估算,每過35000年左右,地球上一天的長度就會增長1秒鐘。
同時地球繞太陽公轉的軌道并不是均勻的圓形,而是橢圓形。
大家都知道,橢圓形的軌道有兩個焦點,而太陽只處于其中一個,根據開普勒定律,相等的時間內掃過相等的面積,地球在相等的時間里走過的軌道的長度其實是不一樣的,這造成地球離太陽的距離總是變化的,而地球離太陽的遠近,會影響兩者之間的力量對比,從而影響地球自轉的速度。其次,地球本身不是一個正球體,而是一個近似梨形的扁球體,內里的物質不均勻,造成其轉動過程中的不規律性。第三,地球的地軸與太陽之間有個角度,是“歪著脖子”轉動,因為這個夾角,太陽會產生一種想要糾正它的拉力,想使其垂直轉動,但實際上并不可能,地球會產生一種反拉力,使得地球在自轉過程中像陀螺一樣轉動,在每年都會產生歲差,雖然看似可以忽略,但是每兩萬六千年,這個誤差就有一圈。
專家表示,因為潮汐作用的影響,地球的轉速正越來越慢,為了調整我們的計時時間和“地球時間”的差異,會有增添閏秒的現象,從1972年開始,每一次,都是增加閏秒,沒有減少閏秒,因為減少一秒,就是得讓地球轉動變快需要巨大的能量,我們地球上發生的地震、海嘯都不足以產生“秒”一級的能量。

閏秒各方觀點

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閏秒成本巨大

全世界有那么多定位衛星,還有數不勝數的基于時間提供服務的機構,要讓世界各國在同一個瞬間增加一個閏秒,絕非易事。稍有疏忽,電腦、手機、空中交通管制和金融交易市場就會因時間誤差而導致混亂。而且,基于閏秒出現的無規律性和不可預知性,要在設備上預留“置閏”設置也非常麻煩??偠灾?,為了多一個“嘀嗒”,全世界要多付出許多人力財力成本。更難的是,隨著全球化的深入,一旦有一兩個國家拒絕采用閏秒、或者沒有精確完成置閏,許多高精度系統就無法在全世界范圍內實現銜接。
那么,何不干脆全世界統一取消閏秒?事實上,以美國為代表的“實用派”,已經提出取消閏秒的建議。他們認為,既然原子時足夠精準,何不干脆擯棄由地球和太陽構成的 “天然大鐘”,在軍事、商業、科學測繪等各個領域徹底采用原子時?畢竟這樣一勞永逸。

閏秒文化喪失

與此同時,以英國為代表的懷舊派,堅決“捍衛”閏秒存在的必要性。中國科學院上海天文臺原臺長、上海市天文學會名譽理事長趙君亮認為,這不僅僅是因為格林尼治天文臺在英國,更重要的理由是,如果取消閏秒,完全按照原子時生活,將“割裂人類生活的時間與大自然之間的內在聯系?!庇腥诉@樣描述原子時:“作為科技進步的產物,全面采用原子時,意味著人們可以完全擺脫地球自轉與日月更替,孤獨地奔跑在向前的路上?!?/div>
根據國際計量局測算,如果沒有閏秒,約5000年后原子時將和世界時差1小時。在更遙遠的未來,原子時意義上的正午,對應的景象則是滿天星斗,這樣一來,許多歷史記載中的“某年某月某日某時,發生某事件”,將很難令后人理解,因為“某時”在彼時,對應的已經是完全另外一副景象?!斑@種局面意味著人類對于伴隨自我進步的‘時間文化’的一次拋棄”。
閏秒是去是留?這場爭論從1999年開始持續,在2012年1月的國際電信聯盟無線通信全會上,決定把“最后決定時刻”推遲到2015年。短暫的1秒,蘊含著深厚的政治經濟博弈。不過趙君亮分析,用“閏分”或“閏時”來取代閏秒可能是個比較好的折中方案。如采用閏分,大約100年調整一次;閏時則是5000多年調整一次。比起每隔若干年就要調整一次的閏秒,這樣至少不太折騰。
參考資料
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