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科技

新聞小辭典:閏秒 (並不是真的多出了一秒?)

鉅亨網新聞中心 2015-07-01 13:55


本文來源:蝌蚪五譜

北京時間7月1日7:59:59秒之后,並不是8:00:00,而是7:59:60。這多出的一秒,就是最近炒的很熱的閏秒了。不過時間並不會憑空多出一秒,所謂的閏秒,只是不同時間標準相互協調的產物。


一天到底有多長並不確定

自古以來,人類的生活規律都是“日出而作日落而息”,地球自轉一周就是一天——24個小時。這就是世界時(UT)的原始定義。把這24個小時繼續拆分,就會得到1分鐘和1秒鐘的長度。但實際上,地球的自轉周期並不是一成不變的。短期內,地球自轉速度變快或變慢並不一定(這也是為什麼只能提前6個月再確定是否有閏秒),但從長遠來看,地球的自傳速度是在不斷變慢的,原因來自地球和月亮構成的地月系統:地月之間的潮汐力會造成潮汐加速現象。簡單來說,由於月亮在順行軌道上運行,會逐漸退行和遠離地球。這一結果導致月球的角動量增加,而地月系統由於角動量守恆,地球的自傳速度便會減慢。

我們對時間精度的要求越來越高

從人類感官的角度來講,以地球自轉為衡量標準的世界時當然更加適用,但自從人類進入信息時代開始,一切都變得不一樣了。全球定位系統、金融交易系統、空中交通管制系統、電子通信及航天等領域都對時間的精準程度要求非常高。匯率的變化以毫秒為單位,火箭也會因為提前發射一秒而進入錯誤軌道。為此,人類迫切需要一種更精準的時間計量方式。

1967年,國際計量大會(CIPM)定義秒為銫133原子(Cs133)基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射的9,192,631,770個周期所持續的時間,國際原子時(TAI)誕生。在此基礎上,將秒疊加再得到分、時、日、月、年等更大的時間單位。這是目前為止最精確的時間測量方式,因為銫原子鐘的誤差為1,400,000年1秒,基本上可以忽略不計。

讓人眼花繚亂的時間標準

不同的需求對應不同的測量標準,目前人類已經有了太多標準用于衡量時間:

世界時(UT):世界時以午夜為0時開始計數,基於精確測量的地球自轉周期。

國際原子時(TAI):以一台原子鐘作為時標,無視任何地球運動。

除了以上兩種最常見的時間衡量標準之外,還有地球時(TDT)、質心力學時(TDB)、質心坐標時(TCB)及地心坐標時(TCG)等等。

說了這麼久,“閏秒”怎麼還沒有出現?

閏秒的概念來自協調世界時(UTC),顧名思義,是世界時和國際原子時相協調的產物。以原子時為標準,一天就是86400秒,但實際上由於地球自轉速度在緩慢下降,從1820年開始,世界時的一天如果用原子時來衡量,平均有86400.002秒。這千分之二秒的誤差看似微不足道,但日積月累差異會越來越大。5億年前,一天還只有22個小時。科學家估計,數千年后,世界時與原子時相差會達到12小時,那時我們會在午夜看到太陽。因此,當原子時與世界時的誤差相差即將達到一秒時,就會引入閏秒進行調整。

閏秒:互聯網的痛

你知道短短的一秒鐘,互聯網能生多少信息嗎?200+的Reddit投票、1000+的Instagram新照片、4000+的新推文、5000+的Tumblr新消息、10000+的Skype電話呼叫、20000+的Dropbox新檔案上傳、40000+的Google搜索次數、60000+的YouTube視頻點擊量、80000+的Facebook點贊……你可以來這個網站直觀感受下。

這一切和整個互聯網1秒鐘生的信息相比,還僅僅是九牛一毛。如此龐大的信息量,讓計算機系統停頓1秒或增加1秒不是那麼容易的。根據The Verge的報導,在2012年調整閏秒時,Reddit、Mozilla、Yelp、LinkedIn等多家網站就都遭遇了技術問題。而今年,The Verge再次提出這一問題,認為閏秒的調整對互聯網是非常大的挑戰。報導中還提到,2012的閏秒調整Google之所以沒有中招,是因為提前做好了充分的准備,將這多出的1秒拆分成了1000毫秒,利用一天的時間逐漸“不知不覺”地加入系統當中。

信息化的人類社會已經離不開互聯網,每一次閏秒調整都會給網絡帶來不小挑戰,因此取消閏秒、直接使用原子時的呼聲也一直不斷——就算正午看月亮、子時見陽光又有什麼不可以呢?反正我向來都只是低頭看手機而已。

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