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流言揭秘:閏秒并不是真的多出了一秒,?

2015-07-02

  一天到底有多長并不確定

  自古以來,人類的生活規(guī)律都是“日出而作日落而息”,,地球自轉(zhuǎn)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(xù)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(zhuǎn)周期并不是一成不變的。短期內(nèi),,地球自轉(zhuǎn)速度變快或變慢并不一定(這也是為什么只能提前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(gòu)成的地月系統(tǒng):地月之間的潮汐力會造成潮汐加速現(xiàn)象,。簡單來說,由于月亮在順行軌道上運行,,會逐漸退行和遠離地球,。這一結(jié)果導致月球的角動量增加,而地月系統(tǒng)由于角動量守恒,,地球的自傳速度便會減慢,。

  月球?qū)λ{色的潮汐隆起施加凈力矩,造成地球自轉(zhuǎn)速度減慢,。月球?qū)λ{色的潮汐隆起施加凈力矩,,造成地球自轉(zhuǎn)速度減慢。

  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(zhuǎn)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(tǒng),、金融交易系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng),、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(fā)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(tài)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(xù)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。

  銫原子束管,。 圖片來源:Time Service Department of the Navy銫原子束管,。 圖片來源:Time Service Department of the Navy

  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(jīng)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(shù),,基于精確測量的地球自轉(zhuǎn)周期,。

  國際原子時(TAI):以一臺原子鐘作為時標,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(zhì)心力學時(TDB),、質(zhì)心坐標時(TCB)及地心坐標時(TCG)等等,。

  說了這么久,“閏秒”怎么還沒有出現(xiàn),?

  閏秒的概念來自協(xié)調(diào)世界時(UTC),,顧名思義,是世界時和國際原子時相協(xié)調(diào)的產(chǎn)物,。以原子時為標準,,一天就是86400秒,但實際上由于地球自轉(zhuǎn)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(shù)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(diào)整。

  閏秒實行年份表閏秒實行年份表

  閏秒:互聯(lián)網(wǎng)的痛

  你知道短短的一秒鐘,,互聯(lián)網(wǎng)能產(chǎn)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新文件上傳,、40000+的Google搜索次數(shù)、60000+的YouTube視頻點擊量,、80000+的Facebook點贊……你可以來這個網(wǎng)站直觀感受下,。

  這一切和整個互聯(lián)網(wǎng)1秒鐘產(chǎn)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(tǒng)停頓1秒或增加1秒絕不是那么容易的。根據(jù)The Verge的報道,,在2012年調(diào)整閏秒時,,Reddit、Mozilla,、Yelp,、LinkedIn等多家網(wǎng)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(diào)整對互聯(lián)網(wǎng)是非常大的挑戰(zhàn)。報道中還提到,,2012的閏秒調(diào)整Google之所以沒有中招,,是因為提前做好了充分的準備,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(tǒng)當中,。

  信息化的人類社會已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng),每一次閏秒調(diào)整都會給網(wǎng)絡帶來不小挑戰(zhàn),,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、子時見陽光又有什么不可以呢,?反正我向來都只是低頭看手機而已。


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