为什么要废除闰秒?

作者: 小宇

来源: https://theconversation.com/its-time-out-for-leap-seconds-an-expert-explains-why-the-tiny-clock-adjustments-will-be-paused-from-2035-194922, https://www.nature.com/articles/d41586-022-03783-5

发布日期: 2022-11-26 20:30:04

本文讨论了闰秒的由来、存在的问题以及废除闰秒的决定和可能的替代方案。闰秒是为了协调基于原子钟的协调世界时(UTC)和基于地球自转的世界时(UT1)之间的差异而设定的。然而,随着数字技术的发展,闰秒的不可预测性和对计算机系统的影响变得日益严重。因此,国际度量衡大会决定从2035年开始暂停执行闰秒,并探讨新的时间调整方法。

11月18日,在巴黎召开的度量衡大会上,各国代表通过投票后做出一个决定:从2035年开始,将暂停在UTC上执行闰秒;并提议至少在一个世纪内,不再执行闰秒。要理解这项决定的重要性,或许我们先要了解闰秒是什么,它为何会出现在我们的计时系统中,而为什么现在又要被废除。

闰秒在概念上与闰年类似,也是一种不定期的出现在我们的计时系统中的时间度量单位。

它的存在与两个重要的计时系统——协调世界时(UTC)和世界时(UT1)——之间的差异有关。协调世界时,也就是UTC,是一种基于原子钟的振荡周期的计时系统。它是由大约400个原子钟的信号平均计算得出的,这种原子时非常精确,是国际时区的参考标准。世界时,即UT1,则是一种天文时,它由地球自转决定。但地球自转实际上并不稳定,这就导致一天的长度可能并非精准地由86400标准单位秒构成。

由于以原子钟为基础的UTC没有考虑地球自转的变化,因此它与UT1之间会出现差异。虽然这种差异只有几毫秒,但它却可以不断积累,如果不加以修正,那么每隔大约100年的时间,太阳在一天中处于天空最高点的时间会偏移约1分钟。为了让这两个计时系统保持一致,1972年,计量学家们商议决定,每当UTC和UT1这两个时间系统的偏差超过0.9秒时,就在UTC上执行一次“闰秒”,作为修正。

在过去50年里,UTC已经经历过27次闰秒修正。

在最初被提出时,闰秒的确是处理这种偏差的一个有效解决方案。然而,随着数字世界的崛起,闰秒造成的问题变得越来越严重。由于闰秒取决于地球的自转,因此它很难提前很久预测。这样一种突然的变化会使计算网络无法有序、有规律地为执行闰秒提前做好准备,从而导致那些以精确计时为基础的系统遭到破坏,在数字时代产生严重影响。

更糟糕的是,不同的网络开发了各自的不协调的方法来“消化”额外的时间。这使得让无数台网络计算机在同一时间执行一闰秒的修正,变得极其困难。

在意识到这些问题的严重性后,许多国家(比如美国、加拿大、法国)和一些科技公司(如谷歌和Meta等科技巨)便开始呼吁要在2035年之前废除闰秒。不过,也有像俄罗斯这样的国家提议应该将暂停日期至少推迟到2040年之后。这是因为俄罗斯的GLONASS是唯一一个包含闰秒的全球卫星导航系统,因此他们需要时间来处理废除闰秒后将面临的技术难题。

那么,在闰秒被废除后,我们要如何应对这两个时间系统之间的差异呢?或许我们对此无需过于担心,已经有科学家提出了一些新的替代方案,比如一种极端的方法是完全采用抽象的时间定义,放弃长期以来认为的时间和地球运动之间的联系;再比如有人提出可以以更低的频率做出比一秒更大的调整。未来,计量学家或许会找到比闰秒更好的方法来协调UTC和UT1之间的偏差。而在确定新方法前,我们将继续沿用闰秒系统。

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