這1秒從何而來?
為了確定時間,世界上有兩種時間計量系統:基於地球自轉得出的“世界時”和基於原子振盪周期確定的“原子時”。“天”的概念,我們使用地球自轉來規定,而“秒”則用原子時來規定,按照“世界時”來說,一天有24個小時,每小時有3600秒。由於兩種時間尺度的測量方法不同,且地球自轉有長期減慢的趨勢,“世界時”逐漸拉長,所以通常情況下隨著時間的推移,這兩個時間系統之間就會出現差異,所以有了“協調世界時”的概念。
“協調世界時”以原子時秒長為基礎,在時刻上儘量接近於世界時。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(正閏秒或負閏秒),以儘量接近世界時,這就是閏秒。 “閏秒”是由國際地球自轉服務組織(IERS)公布的,主要用於彌補地球自轉所減緩的時間。屆時,授時中心會將“閏秒”信息通過授時系統發播出去,高精度時間需求部門通過專用定時接收機接收無線電信時號,就會自動進行“閏秒”。
閏秒有何影響?
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。一般手錶需要對照電視台、電台手調,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體,就可自動對準了。
增加的這“一秒”,對於一些特殊行業來說,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昨日。
專家表示,對於航空航天和軍事、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,網路通信上,協調世界時被用在很多網際網路標準中,像網路時間協定就是其中的一種。 如果出現1秒的誤差,全世界那么多台電腦一下子都亂了套。
另外, 電網故障的維修、電網與電網之間的併網,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。
另外,閏秒對IT行業也會產生巨大的影響。Rackspace首席技術官約翰·恩格斯(John Engates)表示:“時間變得異常複雜的快。”這是因為沒人都會以相同的方式或者同時添加閏秒。在某些系統里,電腦時鐘會顯示滾動至下一分鐘需要60秒鐘,或者兩次顯示第59秒。結果 計算機會在時間向後退時出現閏秒,導致系統錯誤或者中央處理器(CPU)超負荷。
2012年,子系統因時間變化而出現混亂產生問題,並導致某些伺服器極度活躍。很多公司,包括紅迪網、點評網Yelp和LinkedIn,都報告稱系統發生崩潰無法應對。而這次很多大公司表示他們已經做好了準備。
例如谷歌就在上一年度添加了幾分之一秒,使用了所謂的leap smear(閏秒彌補)技術來應對閏秒問題。
但這可能也會產生自身的問題。網路時間協定首席架構師哈倫·斯特恩(Harlan Stenn)表示他並不喜歡閏秒彌補。“在6月30日中午,彌補時鐘將補償半秒,”這意味著基於精確計時的過程將補償半秒。許多進行精確操作的機器都將多運行半秒鐘的時間,如病人輻射治療多半秒和化工廠多添加半秒的原料等,可能產生嚴重的後果。
如何對待
廢除閏秒,添加閏分或閏時
時間作為一個系統內部參數要求儘可能的連續,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。此外閏秒的出現並沒有規律可循,有時三、五年閏1秒,有時六、七年閏1秒,有時會給人一種混亂的感覺,如果像衛星導航、供電、電子通訊等領域如果疏忽了那1秒,或未能及時在不同時區加閏,有可能就會引發程式系統問題。
事實上,圍繞閏秒,國際上有一些爭論,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,何不乾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採用原子時,畢竟這樣一勞永逸;而以英國為代表的懷舊派,堅決“捍衛”閏秒存在的必要性,聲稱原子時間“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,在地球越轉越慢下,若干年人們將會發現,“日居正中”已不是事實。
根據國際計量局測算,如果沒有閏秒,約5000年後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”,將很難令後人理解,因為“某時”在彼時,對應的已經是完全另外一副景象。有人這樣描述原子時:“作為科技進步的產物,全面採用原子時,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。”
閏秒是去是留,這場爭論從1999年開始持續至今,在2012年1月的國際電信聯盟無線通信全會上,決定把最後決定時刻推遲到2015年,也就是今年。
也有科學家提出一個折中的建議,用“閏分”或“閏時”來取代閏秒,如採用閏分,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。對此竇忠表示,因1972年召開的國際計量大會決定,當“世界時”與“原子時”之間時刻相差超過0.9秒時,就啟動“閏秒”設定,這些年來一直這樣做,如果某一天這個規定有所調整,比如改為“閏分”或“閏時”,那也不是不可以。