2008年是个闰年，366天，金融危机弄得人心惶惶，可这一年还将以延长1秒的方式戏剧化地结束

　　文|孙正凡

　　如果聚会时你出题考考朋友：一天有多少个小时？很多人会不假思索地回答，当然是24小时。不过更精确的回答是 ：“眼下，我们的地球平均每天是24.0000003小时，并且每天略有变化。”或许你会说，这又有什么意义呢？这个 新年，你就会注意到它的影响。

　　伦敦所在的“零时区”国家的人过新年守岁时会发现，他们的时间在2008年即将结束时居然会多出来一秒。这就 是国际统一安排的“跳秒”，也叫做“闰秒”。仿佛跟西半球的人开了个玩笑，很多人恨不得早点过去的金融危机和经济衰退 、失业充斥的2008年，竟然会以这样戏剧化的方式结束。

　　还好，对于使用“北京时间”的我们来说，伦敦时间新旧交替时已经是2009年元旦，你会发现这天的7点59分 59秒之后，多了一个59分60秒，然后才会跳到8点整。

　　这是怎么回事？是不是全世界的计时仪器出了什么问题？别担心，这只是一种科学上的安排。

　　时间的由来

　　小小的地球在宇宙中不停旋转，我们就生活在这个蓝色星球上，仰观星移斗转，日升月落，根据太阳的升起与落下来 安排自己的生活，并把一天划分为24小时。根据地球自转确定的时间称为“世界时”(universaltime)，它 是基于天文观测确定的。“秒”的现代定义起源于1820年，即每天有86400秒。1960年以前，世界时是基本的时 间计量系统。计算和发布时间信号称为守时和授时。

　　但是后来人们发现，地球自转速度并不均匀，而是一个忽快忽慢的不稳定系统，因而世界时每天有数毫秒(千分之一 秒)的误差——而且，地球自转还在变慢。上世纪70年代开始采用了更为精确的原子钟来进行守时，规定以铯元素的一种同 位素(Cs133)基态的两个超精细能级之间跃迁9192631770个周期所持续的时间为1秒，它等于1820年时 一秒的平均长度。

　　“原子时之所以更精准，是由于原子内部的运动受外界的影响更小，一个振动着的原子系统不会因外界条件的变化而 改变它的振动频率。”中国科学院上海光学精密机械研究所院士王育竹说。原子钟的发明，使得天文台的守时误差达到30万 年不超过一秒。而守时授时工作起源于天文台，这也就是为什么瑞士名牌机械手表都要力争得到瑞士天文台认证的原因。

　　但是应用原子钟守时也产生了一个问题，那就是它的时间事实上跟地球自转没有关系，只是按照它自己高达万亿分之 一的精度在走。如果仍然按照一天24小时、一小时3600秒来计算，原子时与世界时之间则存在着不小的误差，大约每两 年就会差1秒，为了两个不同的时间系统尽量保持一致，在误差较大的时候，就要调整民用时间，以适应地球自转的变化，这 就产生了我们所使用的时间，称为协调世界时(CoordinatedUniversalTime，UTC)，也就是平 时所说的“格林尼治标准时间”。

　　地球自转在变慢

　　当你在海边观看潮起潮落，甚至是壮观的钱塘大潮时，你是否会想到“跳秒”有可能是它引起的？

　　潮汐摩擦是引起地球自转速度变化的主要因素。中科院国家天文台从事地球长期自转变化研究的学者韩延本介绍说， 自20世纪以来由于天文观测技术的发展，人们发现地球自转是不均匀的。通过对古代日月食资料和古代珊瑚化石的分析研究 ，大约在6亿年前，地球上一年大约有424天，在4亿年前大约是400天，表明地球自转要比现在快得多。

　　如果可以把地球放在X光机下，我们会发现，看似坚实的地球并不完美，而是有着复杂的结构。地理学家经常把地球 内部结构比喻为鸡蛋，地壳相当于蛋壳，地幔相当于蛋白，地核则相当于蛋黄。地壳是不均匀的，山脉之下的地壳平均厚度达 到32公里，海洋之下的地壳则只有5~10公里，而且地幔物质分布也是不均匀的，不同位置的成分、密度都存在很大差别 。

　　这个“坏鸡蛋”旋转起来自然没有那么完美。除了潮汐摩擦原因之外，地球半径可能存在的变化，地核和地幔之间的 相互作用，地球表面物质分布的变化，以及地球与太阳和其他行星之间的相互作用也会引起地球自转长期变化。

　　与1820年相比，现在一天的长度已经延长了2.5毫秒，并且还在以每百年1.7毫秒的速度增加，如此累积的 效果，就需要用“跳秒”来调节，以便让手表上的时间与地球自转保持一致。

　　“跳秒”与否谁来安排

　　负责“掌管”全球时间安排的机构是设在法国巴黎天文台的“国际地球自转服务组织”(IERS)，这次“跳秒” 公告就是由这个组织的“地球定向中心”主任丹尼尔·甘比斯于2008年7月4日签署并公布的。根据约定，当协调世界时 和原子时之间相差接近0.6秒时，IERS就要判断这个差别会如何发展，是否会超过0.9秒。如果超过，就启动闰秒程 序，在当年的6月底或12月底把协调世界时拨慢(正闰秒)或者拨快(负闰秒)1秒钟，使协调世界时与原子时之间差别尽 量小。自1972年以来，已经实施了24次跳秒，并且都是正闰秒。

　　负责北京时间的守时和授时的机构是坐落在陕西的国家授时中心(原陕西天文台)，每天中央电视台和广播电台发布 的时间信号都是从这里发出。国家授时中心科技处的窦忠介绍说，当国际地球自转服务组织向全世界发布闰秒公告之后，国家 授时中心再通过《时间频率公告》向国内各时间用户发布闰秒的公告。跳秒的时间则与国际保持一致，因为我们处在时区的东 八区，也就是在2009年元旦早晨的8点实施跳秒。

　　具体跳秒的过程是这样实施的：国家授时中心在时间基准中通过事先设置好的程序在正确的时间插入1秒，同时，长 波授时台、短波授时台、低频时码台的时间信号发播控制系统中都会插入这1秒，接收时间信号的用户通过终端可以即时接收 到闰秒信息，使系统保持同步。

　　不能忽视的1秒钟

　　西方谚语说：“拿着一块表的人知道时间，拿着两块表的人不知道时间。”今天我们必须使用同样的时间标准才能保 证信息的通畅和行动一致，否则就会出现麻烦。

　　今天的原子时和世界时之间的差别已经累积达34秒，也就是自1820年以来，地球自转已经变慢了半分多钟。在 专业天文观测看来，这是相当显著的效应。安排“跳秒”之后，你手腕上的手表和电脑上的时钟都是与脚下的大地、天上的恒 星旋转保持一致的。

　　如今的“地球村”，全球互联网、金融等行业已经融为一体，要求时间上的高度一致，如果某个国家拒绝跳秒，就会 形成时间上的误差，对于高精度系统来说就无法跟其他国家相衔接，航天、电子通信、电力、金融、交通等行业都可能出现“ 卡壳”。而对于日常生活来说，汇率变动的时间单位介于秒和毫秒之间，证券交易中的1秒钟误差，也会影响交易的正常进行 。

　　地球经常随意打哈欠

　　细心的人会发现，自1972年到1999年，一共实施了22次跳秒，几乎每年一次。而1999年之后只有20 05年和2008年底实施跳秒，韩延本研究员介绍说，这是因为自转在上世纪80年代后期至90年代中期是相对减慢的， 后来相对加快，从前几年起又相对减慢。地球的行为竟然如此随意？

　　原来除了长期的自转变慢趋势之外，地球自转还存在时快时慢的不规则变化。在天文观测中已经发现，地球自转变化 的模式有十年到几十年，以及2~7年的不同周期，后者的模式与厄尔尼诺事件期间赤道东太平洋海水温度的异常变化具有相 当的一致性，可能与全球大气环流有关。30年代还证实，地球自转还具有季节性的变化，春天地球自转变慢，秋天加快。

　　影响地球自转变化的因素是多种多样的，有很多还没有完全弄清楚，有待进一步的深入研究。比如地球变暖导致的气 候模式的改变、两极冰盖融化等因素会在多大程度上影响地球自转，进而影响我们的时间调整，还不得而知。

　　2009年元旦早晨7点59分59秒，记得把你的手表拨慢一秒钟。这一个小小的动作或许能够提醒你，在广袤的 宇宙中，我们仅仅居住在一颗小小的星球上，还有很多的未知空间期待我们去探索。-