为什么要废除闰秒？
为什么要废除闰秒？Original 小雨
原理 2022-11-26 04:30
Posted on 浙江
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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。
闰秒的由来
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。它是通过将大约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。
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闰秒危机
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。
通过数据分析，研究人员发现在2016年最后一次执行闰秒的过程中，出现了各种各样对网络系统造成影响的情况。比如时间服务器计算机可能出了错，但依赖于它们的客户端计算机却并不知情；再比如时间服务器是对的，但客户端计算机软件却不相信它们；又或者是客户端计算机和服务器都执行了闰秒，但执行时间却略有不同，结果导致系统混乱；还有可能出现计算机从来没有收到执行闰秒的信息，因此什么也没做，最后导致比世界上其他的计算机都快了一秒……
可以说，现代世界的一些基础设施，包括电网、电信系统、金融系统、航空运输等，都需要依赖超精确的计时，这个精度可能是毫秒级甚至纳秒级，一秒钟的误差所能造成的风险和危害可能是大到无法估量的。
赞成与反对
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。
另外，如果废除闰秒，那么依靠UT1来校准天文望远镜的天文学家也将受到影响：这会使他们运行的软件将要处理UTC（定义了恒星和星系在天空中出现的时间）与UT1之间超过1秒的偏差。
不过，作出这样的决议并不表示计量学家们要放弃让UTC与UT1保持一致，而是因为他们更多地意识到当前的闰秒系统缺点太多，造成的问题越来越严重，因此必须在造成更重大的破坏之前采取行动。
废除闰秒后……
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。#创作团队：
撰文：小雨排版：雯雯
#参考来源：
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#图片来源：
封面图&首图：Skitterphoto / Pixabay
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