今年冬天,新年的到来将稍晚一些。原因是:为了使日历与地球自转重新同步,需要增加一秒。闰秒并不新鲜:自 1972 年以来,已在 6 月 30 日或 12 月 31 日增加了 22 秒。但是,根据将在国际电信联盟无线电通信部门 11 月会议上讨论的提案——该机构是负责广播官方时间的联合国机构——这个闰秒可能是最后一个。天文学家、历史学家和其他人对失去闰秒的前景感到不安,并已发起一场激烈的辩论,以保持时间与地球自转的联系。
人们可以在争论一秒钟上花费多长时间? “已经持续大约五年了,”科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究院 (NIST) 时间和频率部门的物理学家犹大·莱文说。由于丹尼尔·甘比斯(Daniel Gambis)向计时官员发送了一封电子邮件提示,拟议废除闰秒的消息于 7 月公开,甘比斯是德国法兰克福国际地球自转和参考系统服务(IERS)地球定向中心的负责人,该中心决定何时添加闰秒。
需要闰秒是因为地球自转正在减慢,逐渐且不均匀地减慢。自转变化是由于月球施加的潮汐力以及与液体外核晃动以及蒸发周期相关的惯性效应引起的,在蒸发周期中,赤道的水作为冰沉积在两极,冰会季节性融化。
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目前的系统是在利用最精确的计时器(即原子钟)和尊重通过太阳位置进行的传统计时之间的一种折衷方案。对于想要结束闰秒的人,莱文解释说,“真正基本的量不是时间而是频率——频率来自量子力学;它是原子的特性。而这些人真正想要的是让时间以平滑、连续的方式表示频率。” 莱文并非代表 NIST 正式发言,但他是在 12 月 1 日正式通知当局在本月底添加闰秒的人。
频率标准的主要倡导者是现代电信系统背后的人员。例如,GPS 不会针对闰秒进行调整——这个问题在 2003 年变得明显,当时自上次闰秒以来经过的时间长度导致某些 GPS 接收器中的时钟发生故障,以至于它们将时间显示为 62:28:15。
为了说明闰秒造成的问题,莱文指出了导航。“每次有闰秒时,移动的东西继续移动,但时钟停止了,”他解释说。“因此,处理物理过程的人不希望有闰秒。” NIST 时间和频率部门主管汤姆·奥布莱恩补充说,闰秒的发生是不可预测的。 IERS 直到 2005 年 7 月才决定今年的闰秒,这是七年来的第一个闰秒。为了防止时钟偏离昼夜循环太远,废除主义者大概需要每几百年增加几个闰分。
莱文指出,现有的折衷系统也会造成混乱。首先,闰秒发生在亚洲和澳大利亚的白天,导致股票交易期间出现时间中断。其次,时间尺度越多,程序员在计算中就越容易出错。
天文学家对这一前景深感失望,这将使时间与地球自转脱钩,就像放弃金本位制对货币的影响一样。“我们需要知道地球指向哪里,这样我们才能为航天器通信指向无线电,”英国皇家天文学会地球物理秘书迈克·哈普古德说。他认为,修改设备可能会变得昂贵。
并非每位天文学家都认为调整会很困难。康奈尔大学前阿雷西博射电望远镜中心主任唐纳德·坎贝尔表示,重写软件以调整原子时间和世界时之间的差异没什么大不了的。[中断]
即使成本最终微不足道,历史感和传统感也可能并非如此。毕竟,数千年来,人类一直通过太阳的位置而不是原子的振荡来跟踪时间。