我们都知道,如果时间走到每天的23:59:59,下一秒钟就是第二天的00:00:00。可是从1972年至今,49年的时间里,一共有27天,当时间达到23:59:59时,下一秒却是23:59:60,然后才是第二天的00:00:00。
有趣的是,2012年6月30号深夜,全球包括领英在内的许多网站突然就崩溃了,出现了网页加载缓慢甚至是直接无法打开的情况。至于原因,后来调查才发现,2012年6月30日晚上23:59:59的下一秒是23:59:60,然后再一下秒才是2012年7月1日的00:00:00。因为多出了这一秒,直接导致许多网站的服务器过载。
那么问题来了,为什么会有这么27天要去加上这一“秒”?这么做到底有什么意义?
“秒”的定义
这要从我们如何计时说起了。在中国春秋战国时期,诸子百家中有一个叫做尸佼的学者,江湖人称尸子,他的代表作就是《尸子》,在这部典籍中记载着一句极为深刻的话,是对宇宙的定义:
四方上下曰宇,往古来今曰宙。
这句话的意思就是:宇宙的“宇”代表空间,宇宙的“宙”代表时间,宇宙就是时间和空间的集合。
这个定义已经和如今宇宙学中对于宇宙的定义十分接近了。而古人得出这样的结论是有根据的。这个根据就在于他们对于时间的判断来自于天象。
比如,一年就是太阳在天球上转一圈的所花费的时间,一个月就是月球在天球上转一圈的时间。而一个昼夜则是一天。
后来的人们也基本继承了古人的看法。只不过,由于科学的发展,我们对天象的理解要比古人更深刻一些。我们知道,是地球绕太阳转一圈是一年,月球绕地球转一圈是一个月,地球自转一圈是一天。
之所以我们还会以地球自转为基础,是因为地球质量足够大,足够稳定,可以作为“钟表”来衡量“一天的时间”,一天的时间也就是24小时,这也被称为:世界时。因为一天是24小时,86400秒。所以,一秒钟的定义就是地球自转周期的1/86400。
可问题是, 随着科技的进步,科学家开始对地球自转周期进行更加精确地测量,结果就发现地球的自转周期并不是准确的86400秒。所以,用地球自转周期来定义秒就不够准确了,必须找其他更加精准的方式来定义。而到现在为止,科学家发明的最精准的钟其实是:原子钟。原子钟具体的原理是:
利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来进行计时。
由于这种电磁波非常稳定,而且科学家设计了非常精密的仪器来进行控制。所以,原子钟的精度超级高,2000万年才误差1秒。
1967年,第13届国际度量衡大会就利用铯原子钟来对秒定义:
铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。
在这之后,全球开始使用这个定义。这种定义也被称为:原子时。
地球自转在变慢
随着新定义出现,新的麻烦也出现了。这是因为科学家发现地球自转并不是不变的,而是一直在变慢。举个例子,科学家发现在恐龙称霸的时代,也就是距今2亿年前,地球自转一圈大概是23.5小时,要比现在快。那具体是咋回事呢?
影响地球自转速度的原因有很多,不过最大的影响因素来自于月球。月球绕地球转一周是一个月的时间,而地球自转一周只有1天的时间,这之间相差了接近30倍。
于是,在月球绕地球转时,由于地球自转更慢,这就导致月球的引力会拖拽着地球,海水会和地壳发生摩擦,岩石之间以及岩石和岩浆之间也会发生摩擦,这就会间接减小地球自转的能量,导致地球的自转速度变慢。
从长期来看,地球的自转会越来越慢,不过短期内,可能也会因为某些因素突然快一些。
闰秒
为了修正地球自转变化和“秒”的新定义之间的差异,科学家提出,当地球自转所代表的“世界时”与铯原子钟对秒定义下的“原子时”相差累积大于0.9秒时,就要进行一次全球性的调表。为了方便,这种调表行为主要集中在每年的6月30日或者12月31日的晚上。
如果是自转变慢1秒,就是在23:59:59后面加一个23:59:60,这也被称为正闰秒;如果是地球自转突然变快,那就是在23:59:58之后,下一秒直接到第二天的00:00:00,也就是减去了一秒,这也叫做负闰秒。到目前为止,还未出现负闰秒的情况发生,过去发生过的调表都是正闰秒。
而2012年夜晚里各大网站发生了宕机实际上就是因为要进行全球性的调表,这次就是正闰秒,要加上一秒,这一秒导致这些平台出现了许多网站的服务器过载。