閏秒（Leap Second），又稱跳秒，是為協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）與基于地球自轉(zhuǎn)的世界時(shí)（UT）之間的差異而進(jìn)行的時(shí)間調(diào)整機(jī)制。通過在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一實(shí)施閏秒，確保UTC盡可能接近UT時(shí)刻，從而維持時(shí)間的精確度和統(tǒng)一性。

時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)

世界上有兩種主要的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)：

世界時(shí)（UT）：基于地球自轉(zhuǎn)，反映晝夜變化。

原子時(shí)（TAI）：基于原子振蕩周期，具有高度精確性和穩(wěn)定性。

由于地球自轉(zhuǎn)的不均勻性和長(zhǎng)期變慢性（主要由潮汐摩擦引起），UT與TAI之間會(huì)逐漸產(chǎn)生誤差。為協(xié)調(diào)這兩種計(jì)時(shí)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）應(yīng)運(yùn)而生。UTC以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，力求在時(shí)刻上盡可能接近UT。

閏秒定義

自1972年起，國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定，當(dāng)UTC與UT的時(shí)刻相差達(dá)到±0.9秒時(shí)，對(duì)UTC進(jìn)行調(diào)整，增加或減少1秒，即正閏秒或負(fù)閏秒，以盡量接近UT。這種調(diào)整被稱為閏秒。

置閏規(guī)則

時(shí)間的單位長(zhǎng)度嚴(yán)格固定，一秒鐘定義為原子幾十億次振動(dòng)的時(shí)間。然而，為確保UTC與人們通常使用的時(shí)間基本同步，兩者之間的差距不得超過±0.9秒。

正閏秒：當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)變慢，導(dǎo)致UTC與UT的誤差超過0.9秒時(shí)，人為添加1秒鐘。具體做法為，在當(dāng)天23:59:59的下一秒記為23:59:60，然后才是第二天的00:00:00。

負(fù)閏秒：當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)變快，導(dǎo)致UTC與UT的誤差超過0.9秒時(shí)，扣除1秒鐘。此時(shí)，23:59:58的下一秒即為第二天的00:00:00。

置閏時(shí)刻

國(guó)際規(guī)定，閏秒由國(guó)際時(shí)間局根據(jù)實(shí)際情況處理，但調(diào)整必須在特定時(shí)刻進(jìn)行，即12月31日或6月30日最后一分鐘的最后一秒之后。

秒的產(chǎn)生

古代細(xì)分：公元140年左右，亞歷山大的天文學(xué)家托勒密對(duì)平太陽日和真太陽日進(jìn)行了六十進(jìn)制的細(xì)分，但與現(xiàn)代的“秒”不相似。

中世紀(jì)創(chuàng)造：包括伊本·比魯尼在內(nèi)的穆斯林學(xué)者將平太陽日平分為24小時(shí)，再以60進(jìn)制為基礎(chǔ)，創(chuàng)造了現(xiàn)代的一秒鐘，即平太陽日的1?86400。

國(guó)際單位制：1874年，秒被提議為CGS國(guó)際單位制中時(shí)間的基本單位。1952年，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將秒定義為恒星年的一個(gè)分?jǐn)?shù)。1955年，重新定義秒為自歷書時(shí)1900年1月1日12時(shí)起算的回歸年的1?31556925.975。1956年和1960年，國(guó)際度量衡委員會(huì)和國(guó)際度量衡大會(huì)對(duì)秒的定義采用了更為精確的1?31556925.9747這一數(shù)值，成為國(guó)際單位制（SI）的一部分。

原子時(shí)定義：1967年，秒再次被重新定義為一個(gè)銫-133原子在基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能階之間的躍遷中發(fā)射輻射的9,192,631,770個(gè)周期。

閏秒的引入和使用

協(xié)調(diào)世界時(shí)的制定：1960年，在原子鐘的基礎(chǔ)上制定UTC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，人們認(rèn)為有必要與UT保持一致。1960年至1971年，國(guó)際時(shí)間局通過減慢UTC原子鐘的速度來與UT2保持同步，這種做法被稱為“彈性秒”。

階梯原子時(shí)的引入：1966年，國(guó)際電視廣播電臺(tái)委員會(huì)批準(zhǔn)了“階梯原子時(shí)”，通過更頻繁的0.2秒調(diào)整來使原子時(shí)和UT2的差異保持在0.1秒以內(nèi)。

閏秒系統(tǒng)的引入：1972年，引入了閏秒系統(tǒng)，以便將UTC秒設(shè)定為與標(biāo)準(zhǔn)SI秒完全相等，同時(shí)仍然保持與UT1的時(shí)間和UTC日期的變化同步。

閏秒的實(shí)施

實(shí)施情況：自1972年首次引入閏秒以來，截至2023年11月，全球已經(jīng)經(jīng)歷了27次閏秒，均為正閏秒。最近一次閏秒出現(xiàn)在北京時(shí)間2017年1月1日7時(shí)59分59秒（時(shí)鐘顯示07:59:60），這也是21世紀(jì)的第五次閏秒。

未來趨勢(shì)：近期的科學(xué)研究表明，自2020年年中以來，地球自轉(zhuǎn)速率有加快的趨勢(shì)，這意味著將來也可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)閏秒。

國(guó)際提案

2005年提案：IERS地球定向中心的負(fù)責(zé)人向IERS公報(bào)的訂戶發(fā)送通知，征求在美國(guó)國(guó)際電信聯(lián)盟無線電通信部門第7研究小組的WP7-A之前提出在2008年之前從UTC廣播標(biāo)準(zhǔn)中取消閏秒的建議意見。該建議遭到不少反對(duì)。

2007-2008年投票：民用全球定位系統(tǒng)服務(wù)界面委員會(huì)宣布將就停止閏秒進(jìn)行郵寄投票。國(guó)際電信聯(lián)合會(huì)第7A工作組也向國(guó)際電聯(lián)第7研究組提交了關(guān)于停止使用閏秒的項(xiàng)目建議書，并在成員國(guó)中進(jìn)行投票。

2011年網(wǎng)絡(luò)調(diào)查：聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，征求對(duì)停用閏秒的意見，收到192個(gè)成員國(guó)的16份回復(fù)，其中13份贊成更改，3份反對(duì)。但最終，2012年會(huì)議的投票被推遲，閏秒繼續(xù)使用。

2014-2015年支持：在國(guó)際無線電科學(xué)家聯(lián)盟的大會(huì)上，美國(guó)海軍天文臺(tái)時(shí)間服務(wù)首席科學(xué)家支持廢除閏秒。在亞太電信組織的一次特別會(huì)議上，中國(guó)以及出席會(huì)議的其他一些國(guó)家的代表也支持廢除閏秒。

國(guó)際決定

2022年決定：在第27屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上，科學(xué)家和政府代表投票決定到2035年取消閏秒。這一決定意味著未來將不再對(duì)UTC進(jìn)行閏秒調(diào)整，對(duì)于全球時(shí)間統(tǒng)一和相關(guān)的科技發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

對(duì)日常生活的影響

閏秒對(duì)普通民眾的日常生活并不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。在閏秒發(fā)生的那一天，手機(jī)和接收電波信號(hào)的手表會(huì)自動(dòng)調(diào)整時(shí)間，無需人工干預(yù)。少數(shù)需要手動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間的設(shè)備可以使用校時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

對(duì)特定領(lǐng)域的影響

積極影響

維持時(shí)間精確度：閏秒能夠確保UTC與地球自轉(zhuǎn)時(shí)間的一致性，維持時(shí)間的精確度和統(tǒng)一性。

預(yù)防時(shí)間錯(cuò)亂：通過添加閏秒，可預(yù)防因時(shí)間累積誤差導(dǎo)致的時(shí)間錯(cuò)亂現(xiàn)象，如太陽落山時(shí)間變?yōu)樵缟系葮O端情況。

閏秒

消極影響

航天領(lǐng)域：時(shí)間的準(zhǔn)確性對(duì)飛行器軌道、著陸位置等方面至關(guān)重要。一秒鐘的誤差都可能導(dǎo)致飛行器偏離預(yù)定軌道或無法準(zhǔn)確著陸，引發(fā)嚴(yán)重的安全威脅。

電網(wǎng)領(lǐng)域：電網(wǎng)故障的維修和電網(wǎng)之間的并網(wǎng)都需要精確的時(shí)間同步。一秒鐘的誤差可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的停電甚至崩潰，對(duì)供電穩(wěn)定性和用戶的用電需求造成嚴(yán)重后果。

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域：閏秒的出現(xiàn)沒有固定規(guī)律，時(shí)間調(diào)整無法事先寫入計(jì)算機(jī)程序，可能導(dǎo)致全球范圍內(nèi)數(shù)以百萬計(jì)的電腦時(shí)間混亂不堪，影響網(wǎng)絡(luò)通信、交易系統(tǒng)等的正常運(yùn)行。例如，在2012年的閏秒調(diào)整中，許多計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致大面積“宕機(jī)”情況。

金融領(lǐng)域：時(shí)間同步對(duì)交易結(jié)算系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。時(shí)間錯(cuò)誤可能導(dǎo)致交易系統(tǒng)的混亂和錯(cuò)亂。在閏秒調(diào)整時(shí)，即使采取預(yù)防措施，仍可能造成全球網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)和交易系統(tǒng)錯(cuò)亂。

沒有規(guī)律

閏秒的誕生一定程度上滿足了人們對(duì)計(jì)時(shí)的精確性需求，解決了UT與TAI之間的誤差。然而，由于地球自轉(zhuǎn)變慢的速度不規(guī)律，閏秒的出現(xiàn)也沒有規(guī)律可循。這導(dǎo)致設(shè)備設(shè)置預(yù)留“置閏”功能相當(dāng)復(fù)雜，且難以預(yù)測(cè)閏秒的出現(xiàn)時(shí)間。

成本巨大

全球擁有眾多定位衛(wèi)星和基于時(shí)間服務(wù)的機(jī)構(gòu)，使得在同一時(shí)刻增減一個(gè)閏秒絕非易事。稍有疏忽就可能導(dǎo)致電腦、手機(jī)、空中交通管制以及金融交易市場(chǎng)因時(shí)間誤差而陷入混亂。此外，解決閏秒問題需要全球投入大量人力和財(cái)力成本。隨著全球化進(jìn)程不斷深化，若有國(guó)家拒絕采用閏秒或者未能精確完成置閏，許多高精度系統(tǒng)就無法在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效銜接。

傳統(tǒng)失落

以英國(guó)為代表的懷舊派堅(jiān)決主張維護(hù)閏秒的必要性。他們認(rèn)為取消閏秒意味著完全依賴原子時(shí)，將“割裂人類生活的時(shí)間與大自然之間的內(nèi)在聯(lián)系”。全面采用原子時(shí)，意味著人們可以完全擺脫地球自轉(zhuǎn)與日月更替的束縛，但這也可能導(dǎo)致人類對(duì)于伴隨自我進(jìn)步的“時(shí)間文化”的一次拋棄。

中國(guó)調(diào)整

由于北京處于東八時(shí)區(qū)，當(dāng)UTC顯示6月30日23:59:60時(shí)，北京時(shí)間顯示為7月1日7:59:60；當(dāng)UTC顯示12月31日23:59:60時(shí)，北京時(shí)間顯示為下一年的1月1日7:59:60。

取消閏秒的決定反映了人類社會(huì)在追求時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)精度方面的共同努力，為未來的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化和全球時(shí)間同步帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。然而，這一決定也引發(fā)了關(guān)于時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)未來發(fā)展的深入思考和討論。隨著科技的進(jìn)步和全球化進(jìn)程的加速，如何平衡時(shí)間計(jì)量的精確性、統(tǒng)一性和文化傳統(tǒng)將成為一個(gè)重要的議題。