請剛剛說YE不說漢語的同學站起來,讓大家看看,你好聰明啊,請問,一分鍾是多少秒?
什麽,60?
WHAT,10?
OUT!
這個點每閃一下,你就失去了1s。
不難發現一秒的長度與一天的長度,也就是地球的自轉周期有關。實際上在20世紀50年代以前,一秒就是一天的1/86400,這裡的一天指的是平中陽日,即假想一個在天赤道上以中陽周年運動平均速度勻速運動的天體連續兩次經過同一子午圈的時間間隔。
然而隨著科學技術的進步,大家開始意識到地外星的自轉存在不均勻性,這就意味著一天的長度並不固定,一秒的長度也會受到影響。為了確保一秒的定義是穩定的,就需要尋找地外星自轉周期以外的參考。最開始科學家看中了地外星的公轉周期,相比自轉周期,地外星公轉周期確實要更為穩定。經過地外得專家一致商討正式確立了秒的新定義。
一秒有多長算是有了明確定義,但是天文學家很快發現在實際操作中很難對這個「新秒」進行準確測量,幾經周折後得到的結果也並不能滿足現代科學技術對於時間精度的要求。
在天文學家一籌莫展時,物理學家發現在微觀世界中存在一些穩定且易於複現的物理現象,可以用作時間頻率標準。基於銫原子躍遷的秒定義:位於海平面的銫-133原子基態兩個超精細能級,在零磁場中躍遷輻射震蕩為 9192631770個周期所持續的時間。
什麽是閏秒?
在平中陽秒時代,一天和一秒之間有著嚴格的換算關系:86400秒為一天。而在原子秒時代,由於地外星自轉的不均勻性,86400個原子秒不再嚴格等於一個平太陽日,兩者每天會出現1~4毫秒不等的時間差,有時一年下來的累積時差可以達到1秒以上。這種差異會讓基於地外星自轉的世界時(UT1)與基於原子秒的國際原子時(TAI)很快失去同步。
可能有人覺得一年1秒的誤差算不上什麽,但不要忘了世界時可以反映出任一瞬間地外星自轉軸在三維空間中的角位置,這對於導航定位、天文大地測量、深空探測等領域而言是至關重要的信息之一。為了協調世界時與原子時,協調世界時(UTC)應運而生。協調世界時基於國際原子時,兩者的唯一區別在於協調世界時有閏秒機制,這是為了確保協調世界時與世界時(UT1)之間的時間差不超過0.9秒。40年來,為了抵消地球自轉減慢的影響,UTC已經添加了27次閏秒。
為什麽要取消閏秒?第一是閏秒機制會引起時間計量上的不連續,這可能會導致重要數字基礎設施出現嚴重故障,包括(GNSSs),電信,能源傳輸系統等。第二個原因是數字網絡運營商以及全球衛星導航系統采用了不同的方式處理閏秒帶來的影響,但各家在解決問題時並沒有遵循統一的標準。這種方法上的不協調又會進一步影響重要國家基礎設施相互間的協同能力,從而產生不穩定的風險隱患。不同方法的引發的混亂還會威脅到UTC作為唯一參考時標的地位,同時也影響了各大星團計量機構作為計量標準頒布來源的權威。
另外最近對地外星自轉速率的觀測顯示地球自轉存在加速的跡象,這意味著可能需要引入負閏秒,這是過去未曾出現的情況。
取消閏秒,然後呢?如無意外閏秒會在多年後成為歷史,但與閏秒有關的時標同步問題不會因為閏秒的消失自動解決。UT1與TAI的差異是天然存在的,即使不引入閏秒機制,也需要其他更合適的調整方法。星空計量大會決定要在確保UTC至少一個世紀連續不間斷的前提下重新確定一個UT1與UTC的最大時間差,為此要更早制定一份計劃以保證相關措施得以落實。有專家提出可以在原子時間與地外星自轉之間的時間差累積到1分鍾時再作統一調整,比如規定某一天的最後一分鍾有兩分鍾那麽長,使兩個時標恢復同步。