本来各国采用的时间计量系统是以地球自转为基准的世界时(UT),世界时借助天文观测到地球自转的平均周期(1日),然后将其等分864000份(24*60*60),得到秒长。长期以来科学界一直认为地球自转速率非常均匀,是一台相当靠谱的时钟。20世纪中叶,人们发现地球其实并不靠谱,自转、公转的速率并不稳定,时快时慢,一天的长度并非恒定不变。随着量子物理理论的发展,科学家发现,某些量子现象的时间稳定性远远优于天文现象,于是出现了利用量子现象测量时间的建议,即原子时。1967年,国际计量大会(CIPM)定义秒为铯133原子(Cs133)基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9,192,631,770个周期所持续的时间,国际原子时(TAI)诞生。这是目前为止最精确的时间测量方式,因为铯原子钟的误差为1,400,000年1秒,基本上可以忽略不计。这不同步的两个时间开始渐行渐远,两个时间积累的差异大了,则会给人类生活带来不便。

于是有了一个“折中”的时间—协调世界时(UTC).1972年国际计量大会通过决议,设立协调世界时作为全球通用的标准时间。UTC以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时。闰秒的概念来自UTC,当设在巴黎的国际地球自转局通过原子时与天文时的监测数据,发现两者之差达到0.9秒时,就会向全世界发布公告,会在下一个6月或者12月最后一天的最后一分钟,对协调世界时拨快或拨慢一秒,闰秒就这样产生了。当要增加正闰秒时,这一秒是增加在第二天的00:00:00之前,效果是延缓UTC第二天的开始。当天23:59:59的下一秒被记为23:59:60,然后才是第二天的00:00:00。如果是负闰秒的话,23:59:58的下一秒就是第二天的00:00:00了,但目前还没有负闰秒调整的需求。自1972年协调世界时正式使用至今,全球已经进行了25次闰秒调整,而这25次都是在等待赶不上趟的地球自转。
会对地球自转速度产生影响的因素包括潮汐、地壳运动、冰川融化、地震等自然现象,这些作用的叠加使得地球自转速度的变化并不均匀,有时变快有时变慢,因此每次闰秒的间隔不固定且无法预测(这也是为什么只能提前6个月再确定是否有闰秒)。但从长远来看,地球的自传速度是在不断变慢的,原因来自地球和月亮构成的地月系统:地月之间的潮汐力会造成潮汐加速现象。简单来说,由于月亮在顺行轨道上运行,会逐渐退行和远离地球。这一结果导致月球的角动量增加,而地月系统由于角动量守恒,地球的自传速度便会减慢。

一些对时间精度要求很高的航天、通讯、电子领域,调校时间并不是很容易的事情。
航天发射对时间精度要求很高,飞船1秒钟可飞行将近8公里,如果无规律的差了1秒,可能造成飞船偏离原定轨道,威胁其安全。不过,发射基地的时间系统与国家时间基本同步,会自动进行闰秒调整,而“天宫一号”、“神舟十号”等天上的卫星和飞船上的时间,是受控于地面的,进行时间比对后,“天上”和“天下”的时间将是一致的。
而全球卫星导航系统(GPS)的时标如果引入闰秒,势必中断定位、导航、授时的连续性。为了保持系统的连续性,美国GPS、中国北斗系统、欧洲伽利略都采用了不**闰秒的时标。实际上GPS的时间系统和协调世界时有一个公式,因为这两个时间系统在1980年1月6日0时是一致的,所以GPS时间系统=协调时+(闰秒次数)秒。GPS的时间被转化后被用作协调时供全球使用。
日常生活方面,电信公司的系统时间一旦不准确,接收器和传输器的频率就会不相符,人们在传送电邮或通话时,就会出现数据流失的现象。当然既然提前说了要同步,调整过后,你的手机会根据通信基站发来的讯息自动调整。就连我们看电视,如果播出时钟系统不恰当地引入闰秒,也极有可能由于同样的原因造成传输网络中断、控制系统紊乱,甚至数据库系统故障崩溃,从而出现停播、错播等。
金融领域方面,外汇汇率几乎每秒在改变,一旦时间出现误差,交易员就无法按理想汇率进行交易。上一秒买下一秒卖的系统可能被这多出来的一秒扰乱思路,发现不对劲然后当掉。
在计算机领域方面,Linux系统的时间戳,代表的是1970年到现在的秒数。到了某一年的时候突然要增加一秒的时间,对于一些非常依赖时间的计算机来说,它们不知道如何灵活处理这忽然加进来的奇怪分子,原有的换算方法也会算错一秒,于是引起无法正常工作的连锁反应。2012年的那次闰秒,许多使用Linux操作系统和Java应用平台的软件基础平台无法处理这一秒,导致包括Reddit,Mozilla,FourSquare,Yelp,LinkedIn等在内一些流行网站和互联网企业服务中断。全球同步闰秒的调整还造成芬兰航空管理系统的瘫痪。

(转载参考至:https://sanwen8.cn/p/p1bhFQ.html)

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