我們都知道,如果時間走到每天的23:59:59,下一秒鐘就是第二天的00:00:00。可是從1972年至今,49年的時間裡,一共有27天,當時間達到23:59:59時,下一秒卻是23:59:60,然後才是第二天的00:00:00。
有趣的是,2012年6月30號深夜,全球包括領英在內的許多網站突然就崩潰瞭,出現瞭網頁加載緩慢甚至是直接無法打開的情況。至於原因,後來調查才發現,2012年6月30日晚上23:59:59的下一秒是23:59:60,然後再一下秒才是2012年7月1日的00:00:00。因為多出瞭這一秒,直接導致許多網站的服務器過載。
那麼問題來瞭,為什麼會有這麼27天要去加上這一“秒”?這麼做到底有什麼意義?
“秒”的定義
這要從我們如何計時說起瞭。在中國春秋戰國時期,諸子百傢中有一個叫做屍佼的學者,江湖人稱屍子,他的代表作就是《屍子》,在這部典籍中記載著一句極為深刻的話,是對宇宙的定義:
四方上下曰宇,往古來今曰宙。
這句話的意思就是:宇宙的“宇”代表空間,宇宙的“宙”代表時間,宇宙就是時間和空間的集合。
這個定義已經和如今宇宙學中對於宇宙的定義十分接近瞭。而古人得出這樣的結論是有根據的。這個根據就在於他們對於時間的判斷來自於天象。
比如,一年就是太陽在天球上轉一圈的所花費的時間,一個月就是月球在天球上轉一圈的時間。而一個晝夜則是一天。
後來的人們也基本繼承瞭古人的看法。隻不過,由於科學的發展,我們對天象的理解要比古人更深刻一些。我們知道,是地球繞太陽轉一圈是一年,月球繞地球轉一圈是一個月,地球自轉一圈是一天。
之所以我們還會以地球自轉為基礎,是因為地球質量足夠大,足夠穩定,可以作為“鐘表”來衡量“一天的時間”,一天的時間也就是24小時,這也被稱為:世界時。因為一天是24小時,86400秒。所以,一秒鐘的定義就是地球自轉周期的1/86400。
可問題是, 隨著科技的進步,科學傢開始對地球自轉周期進行更加精確地測量,結果就發現地球的自轉周期並不是準確的86400秒。所以,用地球自轉周期來定義秒就不夠準確瞭,必須找其他更加精準的方式來定義。而到現在為止,科學傢發明的最精準的鐘其實是:原子鐘。原子鐘具體的原理是:
利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來進行計時。
由於這種電磁波非常穩定,而且科學傢設計瞭非常精密的儀器來進行控制。所以,原子鐘的精度超級高,2000萬年才誤差1秒。
1967年,第13屆國際度量衡大會就利用銫原子鐘來對秒定義:
銫133原子基態的兩個超精細能級間躍遷對應輻射的9,192,631,770個周期的持續時間。
在這之後,全球開始使用這個定義。這種定義也被稱為:原子時。
地球自轉在變慢
隨著新定義出現,新的麻煩也出現瞭。這是因為科學傢發現地球自轉並不是不變的,而是一直在變慢。舉個例子,科學傢發現在恐龍稱霸的時代,也就是距今2億年前,地球自轉一圈大概是23.5小時,要比現在快。那具體是咋回事呢?
影響地球自轉速度的原因有很多,不過最大的影響因素來自於月球。月球繞地球轉一周是一個月的時間,而地球自轉一周隻有1天的時間,這之間相差瞭接近30倍。
於是,在月球繞地球轉時,由於地球自轉更慢,這就導致月球的引力會拖拽著地球,海水會和地殼發生摩擦,巖石之間以及巖石和巖漿之間也會發生摩擦,這就會間接減小地球自轉的能量,導致地球的自轉速度變慢。
從長期來看,地球的自轉會越來越慢,不過短期內,可能也會因為某些因素突然快一些。
閏秒
為瞭修正地球自轉變化和“秒”的新定義之間的差異,科學傢提出,當地球自轉所代表的“世界時”與銫原子鐘對秒定義下的“原子時”相差累積大於0.9秒時,就要進行一次全球性的調表。為瞭方便,這種調表行為主要集中在每年的6月30日或者12月31日的晚上。
如果是自轉變慢1秒,就是在23:59:59後面加一個23:59:60,這也被稱為正閏秒;如果是地球自轉突然變快,那就是在23:59:58之後,下一秒直接到第二天的00:00:00,也就是減去瞭一秒,這也叫做負閏秒。到目前為止,還未出現負閏秒的情況發生,過去發生過的調表都是正閏秒。
而2012年夜晚裡各大網站發生瞭宕機實際上就是因為要進行全球性的調表,這次就是正閏秒,要加上一秒,這一秒導致這些平臺出現瞭許多網站的服務器過載。