上世纪27日,时间倒退一秒。
或者至少我们的手表有。
这些额外的“闰秒”用于使我们的超精密原子钟与地球稍微更可靠的自转保持一致。
但我们可能已经跳过了最后一刻。
本周晚些时候,代表们将在法国凡尔赛宫外举行会议,决定是否彻底放弃第二次跳跃。
相反,如果投票成功,他将要求人们观察未来的“闰时”。
地球自转如何影响时钟
根据传统的定义,一秒是一天的八万六千四百分之一。
但地球的自转并不完全均匀。我们一天 24 小时的变化可能有千分之一秒(毫秒)。
造成这种差异的原因有很多。
地球自转普遍减慢,主要是由于月球的引力。天文学家在 3000 多年前的日食历史记录中就看到了这一点。
天文学家发现,古代中国和近东的日食书面记录并不符合天文模型——除非考虑到地球的缓慢自转。 (维基共享资源:Kalan,CC BY 3.0)
但在较短的时间内,我们的星球有时会旋转得更快。
自2020年以来,地球加速运转。
塔斯马尼亚大学的大地测量学家露西娅·麦卡勒姆表示,有很多因素可能会影响地球的自转。
“大气层、风、大洋流、冰川融化、大火山、地球内部的质量分布,”麦卡勒姆博士说。
这种细微的变化意味着传统的秒定义对于 GPS 等技术来说是不够的,因为 GPS 需要测量毫秒的分数才能发挥作用。
原子时间更准确
20 世纪 60 年代末,负责全球测量标准化的国际计量局 (BIPM) 的管理机构根据铯原子的测量,采用了秒的精确定义。
这就是协调世界时 (UTC)。
UTC 由原子钟跟踪,原子钟是目前最准确的时间测量单位,尽管较新的“原子钟”可能很快就会超越它们。
国家测量研究所维护着原子钟,这是最准确的计时方法。 (提供:国家计量院)
澳大利亚国家测量研究所(NMI)时间标准负责人迈克尔·沃特斯(Michael Wouters)表示,原子秒尽可能接近传统秒。
”一开始并没有确切的值,因为它一直在变化。”
麦卡勒姆博士使用指向非常遥远的黑洞的望远镜帮助测量地球的旋转速度。
“我们使用这些黑洞作为锚点,”麦卡勒姆博士说。
射电望远镜,例如霍巴特普莱森特山天文台的射电望远镜,可以观测超远黑洞并比较它们的信号,以确定地球旋转的速度。 (提供者:吉姆·洛弗尔)
这些观测对于卫星导航非常重要,它们还用于确定地球自转何时与 UTC 不同步,从而导致闰秒。
自 1972 年推出以来,我们的腕表已添加了 27 次闰秒功能,最近一次是在 2016 年底。
干扰现代生活多少秒
在计算机时代,处理闰秒变得越来越困难。
悉尼科技大学计算机网络研究员 Darryl Veitch 表示,闰秒打破了软件对时间的一些假设,比如它只会向前移动,一分钟有 60 秒。。
但沃特斯博士表示,人们“忘记了这个问题,他们编写了可以在回到过去后运行的软件”。
有几个因素会减缓地球的自转,但月球和潮汐的影响是主要因素。 (图片来源:美国宇航局)
与时区或夏令时不同,闰秒是不规则的,并且仅提前六个月安排。
过去,它们曾导致互联网技术提供商 Cloudflare 和社交媒体网站 Reddit 等平台崩溃。
2022年,BIPM管理机构决定放弃2035年的第二次飞跃,开始讨论另一种将地球日与UTC同步的方法。
但当地球开始加速时,必须快速做出决定,因为这意味着下一个闰秒可能是“负的”。
日益互联的系统意味着某个地方的计时错误可能会像滚雪球一样越滚越大。 (演出:卢卡斯·布拉泽克)
沃特斯博士表示,负闰秒不太可能引起问题,因为它涉及向前跳跃而不是向后跳跃,但维奇教授不太确定。
“这以前从未发生过,因此用于此目的的软件从未经过测试,”维奇教授说。
由于闰秒即将退役,引入负数似乎是一种不必要的风险。
沃特斯博士说:“这是一个导致时间加速的不寻常事件的警示故事。”
除了让软件工程师忙碌之外,没有明确的经济或实际原因来保留闰秒。
“有些人对此持哲学上的反对意见 [losing leap seconds]这是因为我们将计算时间的方式与我们的实际经验分开,”沃特斯博士说。
”但手表本身是一个非常人造的东西。”
投票可以创造一个“跳跃时钟”。
BIPM 管理机构将于 10 月 12 日至 15 日举行的会议上以闰秒进行投票。
一项主要提议是允许 UTC 与地球自转不同步最多一小时,然后观察“闰钟”将其恢复。
闰秒的停止意味着地球的昼夜慢慢与官方时间不同步,但需要一个多世纪才能弥补一分钟的差距。 (ESO:安东·扬科维,CC BY 4.40)
目前,地球自转每年损失不到一秒,因此可能需要一千多年才能需要这种闰钟。
我们目前的计时系统只有不到一个世纪的历史,到那时它们很可能会非常不同。
“我想象 100 年后,软件将完全自动化,我们将不会遇到现在所遇到的同样问题,”维奇教授说。
麦卡勒姆博士表示,即使 UTC 比地球日晚几秒也没关系。
”我们还要做的就是测量地球的自转。”
沃特斯博士表示,如果投票通过,他的工作将会发生变化。
过去,闰秒经常在12月31日添加,因此一些NMI工作人员不得不在元旦工作以检查是否存在计时问题。
“我并不因为不再需要它而感到不高兴。”