為何2015年7月1日“憑空”多一秒

葉清

為何2015年7月1日“憑空”多一秒

葉清

根據(jù)中國科學(xué)院國家授時中心宣布，由于地球自轉(zhuǎn)減慢，作為“北京時間”產(chǎn)生的中科院國家授時中心，在北京時間2015年7月1日上午8時前增加一秒鐘。本來7時59分59秒后，是8時整，卻出現(xiàn)了先有7時59分60秒，然后才是8時整的奇特現(xiàn)象。這多出的1秒鐘便稱為“閏秒”。

閏秒對大多數(shù)人還十分陌生，人們較為熟悉的是閏年、閏月。什么叫“閏”？從詞意上解有二層含義：其一是“余數(shù)”，多余出來的叫“閏”；其二對“正”而言是“副”或“偏”之意。

閏年對公歷或陽歷來講是“閏余”。太陽回歸年長度是365.2422天，而平年只有365天，4年約多出1天，便4年設(shè)1閏年。平年2月份只有28天，那么閏年的2月份便要“閏余”1天，即29天，這一天便叫“閏日”。2012年公歷閏年，便有2月29日。凡“閏日”這天出生的人，只能4年過一次生日。

閏年對農(nóng)歷或陰歷來講則不然。由于農(nóng)歷是以朔望月長度做為制歷的基本周期，如果每個農(nóng)歷年只有12個月，則比回歸年少11天多。因此采取19年七閏，每個閏年有13個月。這個月的設(shè)置要看不含“中氣”的朔望月，并稱為前一月份的“副月”、“偏月”，稱“閏某月”。如2006年農(nóng)歷（丙戌年）有閏七月，這個月在農(nóng)歷七月之后并且只有節(jié)氣“白露”沒有中氣。又如2014年農(nóng)歷（甲午年）有閏九月，這個月在農(nóng)歷九月之后，開始于10月24日，中氣“霜降”剛過；結(jié)束于11月21日，中氣“小雪”還沒來。這個月只有節(jié)氣“立冬”沒有中氣，稱閏九月。

“閏秒”是指為保持協(xié)調(diào)世界時接近于世界時時刻，由國際計量局統(tǒng)一規(guī)定在年底或年中（也可能在季末）對協(xié)調(diào)世界時增加或減少1秒的調(diào)整。由于地球自轉(zhuǎn)的不均勻性和長期變慢性（主要由潮汐摩擦引起的），會使世界時（民用時）和原子時之間相差超過到±0.9秒時，就把世界時向前撥1秒（負閏秒，最后一分鐘為59秒）或向后撥1秒（正閏秒，最后一分鐘為61秒）。 閏秒一般加在公歷年末12月31日午夜（格林尼治時間）；或者公歷六月末，也就是格林尼治時間6月30日午夜24時，由于北京處于東八時區(qū)，所以 “閏秒”在北京時間7月1日上午7時59分59秒后增加1秒，即先有7時59分60秒，然后7時59分61秒才是8時0分0秒。

為什么會出現(xiàn)“閏秒”呢？和目前世界通用的兩種時間計量系統(tǒng)有關(guān)，即“世界時”和“原子時”?！霸訒r”是由原子振蕩周期確定的，相對恒定不變。而“世界時”是根據(jù)地球自轉(zhuǎn)的天文測量而得出的。

公歷是按照地球自轉(zhuǎn)并繞太陽運行的時間來制定。但由于地球自轉(zhuǎn)速度減慢，公歷時間與1972年國際社會規(guī)定的原子鐘時間還有微小誤差。為了計時十分精確，設(shè)在巴黎的國際地球自轉(zhuǎn)委員會提出閏秒制，隨時進行校正。目前全世界使用的標準時間是“協(xié)調(diào)世界時(UTC)”,這是天文時和原子時兩個時標協(xié)調(diào)后的產(chǎn)物。當(dāng)“協(xié)調(diào)世界時”與天文時之差超過正負0.9秒時，就對“協(xié)調(diào)世界時”做出1整秒的調(diào)整，這一技術(shù)措施就稱為“閏秒”，又稱“跳秒”。1993年6月30日格林尼治時間最后1分鐘增加1“閏秒”，成為61秒。而2006年第一天也增加1閏秒。自1972年以來“協(xié)調(diào)世界時”總共加了25個閏秒。這種微小的增添對常人來講毫不察覺；但是 “閏秒”對從事航天工業(yè)或天文科學(xué)來講，就不是無關(guān)緊要了。尤其對于全球計算機及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)會造成極大影響，特別是衛(wèi)星通信、航空運輸、股票交易等對時間精準度要求極高的行業(yè)。

其實，地球發(fā)展史的近幾億年來，地球自轉(zhuǎn)速度逐漸變慢。那么，人們是如何知道這一情況的呢？是通過對各不同地質(zhì)時期珊瑚化石的測量得出這個結(jié)論。

1963年英國著名的地質(zhì)古生物學(xué)家威爾斯教授經(jīng)過研究首次發(fā)現(xiàn)，珊瑚的增長物與時間有密切聯(lián)系。珊瑚外壁每晝夜都會增長一細微石灰質(zhì)生長脊（厚度小于50微米），一年則成為一突出的生長環(huán)，這就是珊瑚的年輪。在每一生長環(huán)里，有與一年天數(shù)相等的生長脊。威爾斯在深入研究后驚人地發(fā)現(xiàn)，珊瑚的生長脊數(shù)目自地質(zhì)時期以來是不一樣的?，F(xiàn)在約365圈，說明一年約365天。而距今五億年的奧陶紀是412圈，距今四億年的志留紀為400圈，距今三億五千萬年的泥盆紀為398圈，距今三億年的石炭紀為393圈，距今二億五千萬年的二迭紀為390圈。所以奧陶紀一年412天，志留紀一年400天，泥盆紀一年398天，石炭紀一年393天，二迭紀一年390天，。

這說明古時候地球一年的天數(shù)比現(xiàn)在多。近代天文學(xué)研究認為，整個地質(zhì)時期地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期基本不變，只能得出這樣的結(jié)論--地球自轉(zhuǎn)速度逐漸變慢。如果現(xiàn)在地球自轉(zhuǎn)一周（一天）約24小時（23小時56分4秒），那么五億年前的奧陶紀一天只有：24×365÷412＝21.26小時。距今三億年的石炭紀一天只有：24×365÷393＝22.29小時。地球自轉(zhuǎn)速度逐漸變慢主要原因是由于地球上潮汐摩擦引起的。