作者：马克·菲谢蒂

　　为了保持与地球自转同步，我们时不时地需要给原子钟记录的时间增加闰秒，但地球自转的加速导致我们将不得不减去一个闰秒，如此费力的调整还有必要吗？

　　一  原子钟与自然时间

　　很久以前，我们的祖先将一天定义为地球绕地轴自转一周的时间，包括了一次日出和一次日落，并将一天划分为24小时。如果地球自转的速度稍稍减慢，那么它自转一周所需的时间就会比一天长一些。但我们用来为互联网通信、GPS定位和自动股票交易等事务计时的原子钟却不会随之减慢，因此全球的计时器会定期增加一个闰秒，以保持与地球自转同步。自1972年以来，这种尴尬的加法已经进行了27次。

　　然而，历史上第一次，我们将不得不减去一个闰秒。因为自20世纪90年代以来，地球的自转一直在加速，这正在使一天的长度缩短。

　　二  为什么还要用闰秒

　　许多人不禁会产生疑问——我们为什么还要使用闰秒呢？每次调整闰秒，都要对数量惊人的计算机和电信业务进行操作。美国国家标准与技术研究所（NIST）负责维护美国的原子时，同时也为世界上大多数计算机提供时间同步服务。该机构每天会处理多达10亿台计算机超过1000亿次的时间协调请求。然而，闰秒的调整可能会产生问题。例如，2012年的闰秒调整导致论坛网站Reddit突然瘫痪，澳洲航空公司的操作系统也曾因此出现故障，造成澳大利亚范围内的航班长时间延误。

　　如果我们无视地球自转与原子钟的偏差，放任它们相差一秒甚至一分钟（据估计，积累到这样的偏差需要一个世纪），会发生什么？在我们这个高度数字化的世界里，地球自转一天的确切时长还重要吗？

　　三  稳定的数字世界与不稳定的大自然

　　随着地球的转动，月球的引力和太阳较小的引力产生了潮汐。当潮水碾过海底时，摩擦力会减慢地球的自转速度。恐龙时代一天的长度约为23.5小时，从那时起，潮汐摩擦一直在不断延长一天的长度。

　　对地震波的研究表明，地球有一个固态内核和一个液态外核，它们被固态的地幔和地壳包裹着。外核的流动会影响地幔的转速，有时让它更快，有时让它更慢。但在过去的几个世纪里，外核的影响基本能够相互抵消，因此潮汐摩擦成了影响地球自转速度最主要的原因。

　　潮汐对地球的减速作用相对稳定，但近年来，许多复杂的因素正在抵消潮汐的减速作用，因此增加闰秒的间隔也越来越长，从20世纪70年代的每一年左右加一秒，延长至21世纪10年代的每三到四年加一秒。计算表明，到2026年，加速的趋势将超过减速的趋势，我们将不得不减去一个闰秒。

　　但现在，全球变暖使这一预测变得更加复杂。在最近一次冰河时期结束时，随着横跨南北两极的巨大冰盖融化，冰的重量减少，被压缩在厚重冰层下的地壳开始反弹，这一影响已经延续至今，使地球变得更圆（地球并不是一个完美的球体，在赤道处略宽）。

　　四  多变的地球自转

　　由于角动量守恒，地球形状的改变不仅仅会影响地貌。如果地球的总质量分布更靠近自转轴，就会加快地球的自转速度，就像花滑选手在收拢手臂时旋转得更快一样。

　　然而，随着冰盖融化，更多的水扩散到了全球的海洋，尤其是中低纬度的海洋，这里比两极更远离自转轴，这会减缓自转速度（相当于花滑选手向外伸展双臂）。目前，这种效应的影响比较显著，推迟了加速效应超越潮汐减速效应的时间。最近的一项研究表明，气候变化的这种影响将首次减去闰秒的时间推迟到了2029年。

　　考虑到地球自转有如此多的变数，我们有理由质疑是否真的需要增加或减少闰秒。由于潮汐作用导致地球自转速度减慢将是长期趋势，我们在更遥远的未来可能永远都不再需要减去一秒，所以为什么要多经历一次麻烦呢？特别是，很少有计算机程序支持处理负闰秒。

　　五  闰秒调整与普通人

　　对地球日的尊重可能是让原子时与自转周期保持同步的唯一理由。“如果两个时间出现偏差，对大多数人来说，不会有什么实际影响。”美国加利福尼亚州斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家邓肯·卡尔·阿格纽说道，他2024年发表在《自然》杂志上的论文预测了2029年的负闰秒，但他并不主张频繁地调整闰秒，而是更倾向于在每个世纪统一进行一次大的调整，这样也方便全球各界提前做好准备。

　　这一想法已得到了一定的支持。2022年，国际度量衡大会各方投票决定在2035年之前停止闰秒调整。在此之后，大会可能会同意将调整的频率定为每20年或100年。无论如何选择，“我们都希望保持一致性，”美国国家标准与技术研究所时间和频率部门负责人、物理学家伊丽莎白·唐利说，“时间是国际单位制中最重要的单位，许多其他标准都依赖于它。”

　　一些大型互联网供应商已经在遵循自己的协议。谷歌没有等待任何统一的闰秒调整，而是每天将其时钟“微调”千分之一秒。这种独立的调整似乎不会造成任何全球性的时间问题，但如果越来越多的大型公司开始自行其是，“那就会产生混乱。”唐利说。

　　等待几十年的精心计划的调整意味着，基于地球自转的一类世界时（即UT1）与基于原子钟的协调世界时（UTC）的偏差将越来越大。但唐利认为这不会产生问题，因为“计算机网络并不关心太阳正位于天空中的哪一处”。

　　本版图文由《环球科学》杂志社供稿

　　《光明日报》（2025年02月27日 14版）