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你见过23时59分60秒吗?

没错,在人类使用的计时规则里,一分钟确实可能出现第61秒,这就是闰秒。

如今,这个沿用了54年的特殊安排,终于走到了退场时刻。10月15日,国际计量大会通过决议,自2027年5月20日起,不再人为增减闰秒,启用连续协调世界时。原先不晚于2035年推进的改革,如今确定提前落地。

一秒钟,眨眼就过去了,为什么值得全球计量专家反复讨论?既然闰秒原本是为了让时间更准确,取消以后,我们的钟表会不会越走越偏?

人类最早判断时间,靠的是太阳和星星。太阳升起、落下,影子变长、缩短,昼夜轮换构成了生活最基本的时间节奏。后来有了机械钟、石英钟,我们仍然习惯认为,一天就是地球自转一圈,分成24小时,再分成86400秒。

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生活中这样理解足够方便,但精密计时却很快碰到了问题。因为地球自转并非绝对均匀,它有时稍快,有时稍慢,而且这些变化不是均匀的。从长期看,潮汐摩擦会让地球自转逐渐减慢,但具体到某些年份、某些时段,变化又会复杂得多。

假设某段时间,地球自转所对应的一天,比86400个标准秒长了1毫秒。一天看不出什么,连续1000天,就会累积出大约1秒的差距。

人类找到了更稳定的计时依据,原子。1967年,秒的定义使用了铯原子。利用铯133原子特定跃迁对应辐射的周期来确定秒长,9192631770个这样的周期对应1秒,时间单位由此有了比地球自转更稳定的物理依据。

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协调世界时,也就是UTC,承担起了协调任务。它采用稳定的原子秒,同时通过必要的调整,保持与地球自转时间的接近。闰秒,这似乎就出现了。

按照现行机制,UTC与反映地球自转的UT1之间,差值要保持在正负0.9秒以内。为了维持这个范围,必要时就要给UTC增加或减少一秒。1972年6月30日,第一枚闰秒被加入UTC。此后全球共实施了27次正闰秒调整,最近一次发生在2016年12月31日。

正闰秒出现时,UTC的时刻顺序会变得很特别。23时59分59秒之后,先经过23时59分60秒,然后才进入第二天的0时0分0秒。平常一分钟只有60秒,这一分钟却有61秒。它让原本均匀前进的民用计时时标,多等了一秒。

目前国际原子时比UTC快37秒,为什么实施的正闰秒只有27次?因为1972年这套机制开始运行时,两者就已有10秒的差值。之后再加入27秒,才形成了今天的37秒。

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对于日常生活来说,多出一秒,几乎没有感觉。但对于计算机来说,问题就会出现了。

计算机程序需要记录事情发生的先后,计算请求耗时,判断任务有没有超时。如果时间突然出现一次特殊调整,而软件没有正确处理,原本看起来十分可靠的计算,就可能得到意外结果。

2017年元旦,Cloudflare就公布过一次由闰秒触发的故障。其部分DNS软件在计算时间差时得到了负数,随后触发程序异常,造成部分域名解析失败。

随后的复盘指出,相关代码曾默认两次读时之间的差值至少为零。闰秒及相应处理方式,让这个假设失效了。原本要算一次网络请求用了多久,结果却算出了负的耗时。人类看到这里,能够判断是计时出了问题。但计算机程序如果缺少对应的处理,就可能继续把这个异常数值传下去。

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现代网络还会放大协调难度,一个服务背后,可能有许多分布在不同地区的系统。每个系统单独运行正常,并不意味着它们在特殊的一秒里仍能保持一致。为减轻冲击,一些服务商采用平滑处理,把一秒的调整分摊到一段时间内。但不同处理方案之间又可能出现差异,让系统之间的时间对齐更加复杂。

因此,闰秒给计算机的运行带来了相应成本。越是依赖精密同步的系统,越容易受到闰秒的影响。

如果说正闰秒已经让工程师头疼,那么负闰秒,更是棘手的问题。正闰秒是增加一秒,负闰秒则要直接跳过一秒。按照既有规则,负闰秒出现时,UTC会从23时59分58秒,直接进入第二天的0时0分0秒。原本应当出现的23时59分59秒,被跳过去了。

截至目前,实际执行过的闰秒全部为正,负闰秒从未实施。一项写进规则几十年、却从未在全球真实运行中执行过的操作,要让大量关键系统同时适应,难度可想而知。

为什么现在必须认真面对负闰秒?

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因为近年的观测发现,地球自转出现加快现象。如果相关变化持续,按照原有机制,未来就可能需要负闰秒。国际计量局与国际地球自转相关机构在2025年组织技术研讨,对这一风险进行了评估。相关专家估计,到2035年,出现负闰秒需求的概率将达到30%。

与其为一次可能到来、又缺乏实际运行经验的特殊操作投入大量改造成本,计量界选择调整UTC与地球自转时间之间的约束,让UTC保持连续。

从这个角度看,闰秒退场,是人类重新权衡了两种需求。一方面,钟表要与地球昼夜保持联系。另一方面,全球技术系统需要统一、稳定、连续的时间。今天,后一种需求的分量明显变得更重了。

国际计量大会确定,从2027年5月20日起,连续UTC正式生效,UT1与UTC允许的最大差值放宽至3600秒,也就是1小时,这个范围旨在支持未来数百年的连续计时。

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这里改变的是两套时标之间允许存在的差值上限,原来需要紧紧保持在不到一秒的范围内,今后允许差值在更长时间里逐步累积。原子计时仍然保持稳定,变化的是它与地球自转之间的协调方式。

实际上,我们日常看表,本来就不是直接读取太阳的位置。同一时区内,不同经度的地方可以使用同一套钟表时间,而太阳经过当地天空最高位置的时刻并不相同。

对于日常生活来说,大家遵守一致的时间约定,远比每块表都紧贴当地太阳的位置更方便。真正需要精确掌握地球转到哪里的专业用户,仍然可以获取UT1与UTC的差值,进行相应换算。

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国际地球自转与参考系统服务此前已经宣布,2026年12月底不安排闰秒。因此,今年跨年不用等待那个特殊的第61秒。

从1972年开始,27次正闰秒留下了一段特殊的计时历史。如今,闰秒的退场表明,当我们的生产、通信与科学活动深入到毫秒甚至更小的尺度,过去几乎可以忽略的一秒,也需要一套更适合今天的安排。