闰秒

闰秒（Leap Second），又称跳秒，是为协调世界时（UTC）与基于地球自转的世界时（UT）之间的差异而进行的时间调整机制。通过在全球范围内统一实施闰秒，确保UTC尽可能接近UT时刻，从而维持时间的精确度和统一性。

时间计量系统

世界上有两种主要的时间计量系统：

世界时（UT）：基于地球自转，反映昼夜变化。

原子时（TAI）：基于原子振荡周期，具有高度精确性和稳定性。

由于地球自转的不均匀性和长期变慢性（主要由潮汐摩擦引起），UT与TAI之间会逐渐产生误差。为协调这两种计时系统，协调世界时（UTC）应运而生。UTC以原子时秒长为基础，力求在时刻上尽可能接近UT。

闰秒定义

自1972年起，国际计量大会规定，当UTC与UT的时刻相差达到±0.9秒时，对UTC进行调整，增加或减少1秒，即正闰秒或负闰秒，以尽量接近UT。这种调整被称为闰秒。

置闰规则

时间的单位长度严格固定，一秒钟定义为原子几十亿次振动的时间。然而，为确保UTC与人们通常使用的时间基本同步，两者之间的差距不得超过±0.9秒。

正闰秒：当地球自转变慢，导致UTC与UT的误差超过0.9秒时，人为添加1秒钟。具体做法为，在当天23:59:59的下一秒记为23:59:60，然后才是第二天的00:00:00。

负闰秒：当地球自转变快，导致UTC与UT的误差超过0.9秒时，扣除1秒钟。此时，23:59:58的下一秒即为第二天的00:00:00。

置闰时刻

国际规定，闰秒由国际时间局根据实际情况处理，但调整必须在特定时刻进行，即12月31日或6月30日最后一分钟的最后一秒之后。

秒的产生

古代细分：公元140年左右，亚历山大的天文学家托勒密对平太阳日和真太阳日进行了六十进制的细分，但与现代的“秒”不相似。

中世纪创造：包括伊本·比鲁尼在内的穆斯林学者将平太阳日平分为24小时，再以60进制为基础，创造了现代的一秒钟，即平太阳日的1⁄86400。

国际单位制：1874年，秒被提议为CGS国际单位制中时间的基本单位。1952年，国际天文学联合会将秒定义为恒星年的一个分数。1955年，重新定义秒为自历书时1900年1月1日12时起算的回归年的1⁄31556925.975。1956年和1960年，国际度量衡委员会和国际度量衡大会对秒的定义采用了更为精确的1⁄31556925.9747这一数值，成为国际单位制（SI）的一部分。

原子时定义：1967年，秒再次被重新定义为一个铯-133原子在基态的两个超精细能阶之间的跃迁中发射辐射的9,192,631,770个周期。

闰秒的引入和使用

协调世界时的制定：1960年，在原子钟的基础上制定UTC标准时，人们认为有必要与UT保持一致。1960年至1971年，国际时间局通过减慢UTC原子钟的速度来与UT2保持同步，这种做法被称为“弹性秒”。

阶梯原子时的引入：1966年，国际电视广播电台委员会批准了“阶梯原子时”，通过更频繁的0.2秒调整来使原子时和UT2的差异保持在0.1秒以内。

闰秒系统的引入：1972年，引入了闰秒系统，以便将UTC秒设定为与标准SI秒完全相等，同时仍然保持与UT1的时间和UTC日期的变化同步。

闰秒的实施

实施情况：自1972年首次引入闰秒以来，截至2023年11月，全球已经经历了27次闰秒，均为正闰秒。最近一次闰秒出现在北京时间2017年1月1日7时59分59秒（时钟显示07:59:60），这也是21世纪的第五次闰秒。

未来趋势：近期的科学研究表明，自2020年年中以来，地球自转速率有加快的趋势，这意味着将来也可能会出现负闰秒。

国际提案

2005年提案：IERS地球定向中心的负责人向IERS公报的订户发送通知，征求在美国国际电信联盟无线电通信部门第7研究小组的WP7-A之前提出在2008年之前从UTC广播标准中取消闰秒的建议意见。该建议遭到不少反对。

2007-2008年投票：民用全球定位系统服务界面委员会宣布将就停止闰秒进行邮寄投票。国际电信联合会第7A工作组也向国际电联第7研究组提交了关于停止使用闰秒的项目建议书，并在成员国中进行投票。

2011年网络调查：联合国机构进行了网络调查，征求对停用闰秒的意见，收到192个成员国的16份回复，其中13份赞成更改，3份反对。但最终，2012年会议的投票被推迟，闰秒继续使用。

2014-2015年支持：在国际无线电科学家联盟的大会上，美国海军天文台时间服务首席科学家支持废除闰秒。在亚太电信组织的一次特别会议上，中国以及出席会议的其他一些国家的代表也支持废除闰秒。

国际决定

2022年决定：在第27届国际计量大会上，科学家和政府代表投票决定到2035年取消闰秒。这一决定意味着未来将不再对UTC进行闰秒调整，对于全球时间统一和相关的科技发展将产生深远影响。

对日常生活的影响

闰秒对普通民众的日常生活并不会产生实质影响。在闰秒发生的那一天，手机和接收电波信号的手表会自动调整时间，无需人工干预。少数需要手动校准时间的设备可以使用校时软件实现自动对准。

对特定领域的影响

积极影响

维持时间精确度：闰秒能够确保UTC与地球自转时间的一致性，维持时间的精确度和统一性。

预防时间错乱：通过添加闰秒，可预防因时间累积误差导致的时间错乱现象，如太阳落山时间变为早上等极端情况。

闰秒

消极影响

航天领域：时间的准确性对飞行器轨道、着陆位置等方面至关重要。一秒钟的误差都可能导致飞行器偏离预定轨道或无法准确着陆，引发严重的安全威胁。

电网领域：电网故障的维修和电网之间的并网都需要精确的时间同步。一秒钟的误差可能导致整个电网的停电甚至崩溃，对供电稳定性和用户的用电需求造成严重后果。

计算机领域：闰秒的出现没有固定规律，时间调整无法事先写入计算机程序，可能导致全球范围内数以百万计的电脑时间混乱不堪，影响网络通信、交易系统等的正常运行。例如，在2012年的闰秒调整中，许多计算机出现故障，导致大面积“宕机”情况。

金融领域：时间同步对交易结算系统的稳定运行至关重要。时间错误可能导致交易系统的混乱和错乱。在闰秒调整时，即使采取预防措施，仍可能造成全球网络不稳和交易系统错乱。

没有规律

闰秒的诞生一定程度上满足了人们对计时的精确性需求，解决了UT与TAI之间的误差。然而，由于地球自转变慢的速度不规律，闰秒的出现也没有规律可循。这导致设备设置预留“置闰”功能相当复杂，且难以预测闰秒的出现时间。

成本巨大

全球拥有众多定位卫星和基于时间服务的机构，使得在同一时刻增减一个闰秒绝非易事。稍有疏忽就可能导致电脑、手机、空中交通管制以及金融交易市场因时间误差而陷入混乱。此外，解决闰秒问题需要全球投入大量人力和财力成本。随着全球化进程不断深化，若有国家拒绝采用闰秒或者未能精确完成置闰，许多高精度系统就无法在全球范围内实现有效衔接。

传统失落

以英国为代表的怀旧派坚决主张维护闰秒的必要性。他们认为取消闰秒意味着完全依赖原子时，将“割裂人类生活的时间与大自然之间的内在联系”。全面采用原子时，意味着人们可以完全摆脱地球自转与日月更替的束缚，但这也可能导致人类对于伴随自我进步的“时间文化”的一次抛弃。

中国调整

由于北京处于东八时区，当UTC显示6月30日23:59:60时，北京时间显示为7月1日7:59:60；当UTC显示12月31日23:59:60时，北京时间显示为下一年的1月1日7:59:60。

取消闰秒的决定反映了人类社会在追求时间标准化和科学精度方面的共同努力，为未来的时间标准化和全球时间同步带来新的机遇和挑战。然而，这一决定也引发了关于时间计量系统未来发展的深入思考和讨论。随着科技的进步和全球化进程的加速，如何平衡时间计量的精确性、统一性和文化传统将成为一个重要的议题。