2012年6月30日的深夜,许多人正在网上快乐冲浪,突然发现,自己的回复发不出去了。就在同一时间,许多网站也突然崩溃。有的只是网页加载速度慢,而严重一些的则直接出现了网页无法打开的问题。
很快,事件的原因被查明了:在6月30日23时59分59秒之后,全球都在这一刻加了1秒。如果你看手机时间或是能自动校准的电脑时间,则可能会出现一个“不存在”的数字——23:59:60。正是这多出来的1秒钟,让没有准备好的网站,服务器过载并暂时瘫痪。
加1秒这件事,解释起来其实非常简单,就是地球自转的一天并不是标准的86400秒。过去,我们把地球当作最准确的那块表。因为地球的质量足够大,它自转一周需要的时间也比较稳定,正好作为一天的标准,这个时间也被称为“世界时”。但随后,人们发现地球的自转速度是会变的,这样一来,一天的长度也会变化。为了解决这个问题,科学家们研发了一种新的时间测量装置——原子钟。
原子钟主要是靠原子发射和吸收光子的这个稳定频率来计时,用得最多的是铯原子。目前全球统一的1秒定义为“海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级间,在零磁场中跃迁振荡91亿9263万1770个周期所持续的时间”。和地球一转就是一天不一样,铯原子要振荡近92亿个周期才有一秒。但原子钟的精度也比地球自转高了很多,几千万年才可能有1秒的误差。
目前全球大约有400台原子钟,分散在近70个国家的授时实验室里。这些原子钟的数据被统一发送给位于法国的国际计量局,由国际计量局汇总处理成统一的时间,叫作“协调世界时”或是“国际原子时”,再发回给各个实验室。我们手机、电脑上的系统时间,还有电视电台的整点报时,就都来自于这个“协调世界时”。
考虑到我们无法改变地球自转速度,更无法控制原子振荡的周期,那么想要处理这1秒的差异就只好调表了。所以科学家会攒着这个时间差,当世界时和原子时的差异大于0.9秒的时候,就在全球范围内统一调一次表,大家一起加一秒,让人类的时钟等一等地球的自转,这也就是我们所说的“闰秒”。
一般情况下,闰秒都会加在6月30日或者是12月31日的深夜,此时,一些时钟会出现23:59:60的奇怪时间。事实上,在有记录以来到1972年,世界时和原子时已经差出了10秒,但当时只补了当年差出的两个闰秒。在这之后的不到50年里,又陆续加了25次闰秒。也就是说,从有记录以来,原子时和世界时已经差出了37秒。
多国授时实验室的记录显示,从2020年中开始,地球自转呈加快的趋势,并且达到了过去50年来的最快。记录显示,平均下来,2020年累计快了1.3毫秒。这听起来可能不多,但要知道在过去50年里,每年都会慢出几百毫秒,相比之下2020年过得这么快还是有记录以来的第一次。而2020年7月19日更是成为了有记录以来最短的一天——比24小时短了1.4602毫秒,相当于1秒的千分之一多一点。
到这里,你最大的疑问可能是,为什么地球自转突然加速了呢?如果一直加速下去的话,未来会不会变成23小时甚至更短呢?影响地球自转速度的因素有很多。其中最主要的因素就是月球。但除此之外,影响地球自转的因素还有很多,比如地震、火山喷发这类地质活动。甚至全球变暖导致的冰川融化也可能会加速地球自转。然而这些因素的影响有多大?还有没有其他因素呢?这些问题我们仍然没有足够的了解。
要不要取消闰秒这个问题,其实已经在国际上争论了二十年。参考有记录以来的调整速度,在几千年后,原子时与世界时才可能差出1小时以上,并对人类的作息造成明显影响。这样看来,加闰秒来等等地球自转更像是一种人类的浪漫,而不是计时的刚需。对于我们的日常生活来说,手动加减一秒的影响微乎其微,但对于那些对时间精度有较高要求的行业,比如航天、通信、金融等等,一秒的误差就能带来巨大损失。
而要做到让全世界同时增加或是减少一秒,也需要付出大量的人力物力。因此,许多专家也呼吁取消闰秒,直接使用原子时。2023年,国际计量组织计划再次针对闰秒的去留进行讨论。