一天有多少秒?你肯定掐指一算说:86,400秒。算得没错,但这个答案在2015年的7月1日这一天就不对了,因为这天会多出1秒! 比如北京所处的东八时区,7月1日早上07:59:59之后,并不会跳到08:00:00,而是会插进去一个07:59:60。对于伦敦所处的零时区的人来说,这一秒就插在6月30日晚上23:59:60了。

7月1日有几天(7月1日为什么会多1秒)(1)

这多出来的一秒被称作闰秒,又叫跳秒。为什么要人为加上这一秒呢?

“地球的自转现在逐渐逐渐变慢那么一点点,所以跳秒就是用来调整、解释这一现象的一种方式”,美国航天局戈达德太空飞行中心的科学家丹尼尔·麦克米兰说。

实际上,我们在新闻中尤其是航天发射类新闻中时常听到的“GMT(格林尼治时间)”,就是“地球自转时间”,因为地球的自转导致了太阳东升西落和昼夜交替。这套时间计量系统,叫“世界时”。

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但地球自转的速度并不稳定,时快时慢,于是就有了更为精确的“原子时”。原子时是基于铯原子内部的电磁跃迁振荡周期来定义的。这种跃迁极其稳定,因此目前最准的铯原子钟大约140万年才会仅误差1秒。

一天24小时,共计86400秒。那么问题来了,“世界时”和“原子时”会出现不一致怎么办?于是当两者的差异累积到0.9秒的时候,就加上或者减去1秒。这就是“协调世界时”(UTC)的由来。

“协调世界时”以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时。通过加减闰秒来协调两者之间的差异。

地球自转有快有慢,但它自转一周平均时间,即“平太阳日”为86400秒。而目前,地球自转一周(即我们感觉到的一天)实际上是86400.002秒,因为受到地球、月球和太阳之间的引力“拔河战”影响,地球就好像被施加了一个刹车力,它的自转会慢那么一点点。

据科学家们估计,自从大约1820年起,“平太阳日”就已经不是86400秒整了。

一天多出来0.002秒(2毫秒),当然不算长,还不够眨一次眼睛的呢。但铁杵磨成针啊,日复一日的累积起来,也很可观呢。另外,地球上的人们感觉到一天时长,除了主要由地球自转一周的时间决定,还会受到其他许多因素的影响。比如,地球大气层、海洋、地下水、冰储量。

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我们的季节性或者每日天气变动,累积起来大约一年会使得“平太阳日”变化几个毫秒。如果发生厄尔尼诺,大气变动最多能让地球自转一周的时间增加1毫秒。地球内核在更长的时间尺度上也会影响“平太阳日”的秒数。

隔几年根据情况调整1秒,就能保证世界协调时与格林尼治时间一致。那么什么时候加1秒,谁说了算呢。据新华国际客户端了解,这是由一个名为“国际地球自转学会”的机构拍板的。

通常,“闰秒”要么加在6月30日,要么加在12月31日。1秒对每个人来说似乎不是个事儿。但这1秒会给卫星定位、导航、互联网等时间精度比较高的领域造成很多麻烦。

而且,关键是,加1秒这件事完全没有规律可言,比如每4年加一次,还是5年加一次。也无法提前预知的,而是基于对地球自转时间的观测相机而动的。

这就意味着,航空、航天等领域的计算系统无法对闰秒进行自动修正,只能人为干预。

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“从短期来看,闰秒并不能像我们希望的那样提前预测”,戈达德中心地球物理学家、地球自转学会指导委员会委员Chopo Ma介绍说,“地球模型预测,从长期来看,会需要添加越来越多的闰秒,但我们也没法确定是不是每年都需要加1秒”。

第一次添加闰秒是在1972年(在那之前协调世界时采用其他方式进行校准),迄今这43年间,共出现过26次闰秒。上一次是2012年6月。1972年到1999年,闰秒添加的节奏平均是接近1年加1秒。但1999年之后,添加闰秒的频率慢了下来。自2000年至今,这才是第4次添加闰秒。

科学家也不太清楚为什么这十几年,需要添加的闰秒变少了。有时,类似地震和火山喷发这样的地质事件,也会在短期内影响地球的自转,但长期的趋势仍然复杂多变。

有人说了,那干脆废除格林尼治时间,就按照原子时来计时不就好了。当然没有那么简单,如果单纯靠原子时计时,完全不考虑地球自转的感受,那么未来总有一天就会出现这种事情:你家的时钟指向中午12时,但窗外实际上已经天黑黑了。

有人说了,那就废除闰秒。确实有不少国家及行业建议废除。这事儿一直存在巨大争议。技术专家们也分成支持和反对两派。据悉国际电信联盟最早计划在2015年下半年对此进行投票。

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取消闰秒,怎么协调原子时和世界时的差异呢?替代方案有的提出用“闰分”,有的提出用“闰时”。如果实行闰分,“协调世界时”需要约60年调整一次。而如果实行“闰时”,则只需约550年调整一次,但使用“闰时”积累的时间偏差也会大大增加。

(记者张忠霞,编辑杨骏,新华国际客户端报道)

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