中国工程院院士、中国计量科学研究院首席研究员在中国计量科学研究院守时实验室向记者讲解如何认知“闰秒”。
很多人对闰年、闰月比较熟悉,但对闰秒却知之甚少。世界飞速发展,时间就是生命,时间就是财富。人们对于时间经济的认知也不断嬗变。今天,记者从质检总局了解到,国际计量局近日发布了闰秒调整预报,我国将于北京时间2017年1月1日的7时59分59秒进行闰秒调整。在世界时间的调整上,中国计量科学研究院研制并运行的“激光冷却-铯原子喷泉钟”参与了国际标准时间修正,对国际原子时的最终确定拥有“表决权”。我国将于北京时间2017年1月1日的7时59分59秒进行闰秒调整。
为什么会增加一秒?
一秒之差,如何形成的?对我们会带来什么影响?中国工程院院士、中国计量科学研究院首席研究员告诉中国经济网记者,根据闰秒调整预报,格林尼治时间2016年12月31日23时59分59秒实施一个正闰秒,即增加1秒。因为时区差别,我国将于北京时间2017年1月1日的7时59分59秒进行闰秒调整,届时将出现7时59分60秒的特殊现象。上一次“闰秒”出现在北京时间2015年7月1日。
闰秒是如何产生的呢?国家时间频率计量中心研究员张爱敏介绍说,当前,全球使用两套时间计量系统:一是以地球自转运动计量的世界标准时即世界时;二是国际原子时,由全球70余个守时实验室提供原子钟数据,经包括我国在内的少数先进实验室研制的铯基准钟校准后确定。
张爱敏介绍说,地球自转速率时快时慢导致了世界时的秒长变化,每天快慢可达千分之几秒。国际原子时则是均匀的时间尺度,与地球的空间位置无关,其秒长由碱金属铯133同位素基态在两个超精细能级间跃迁辐射的频率来定义,精确度千万年不差一秒。
随着时间的迁延,世界时和原子时在两种时间尺度下的时间差越来越大。为了解决这一矛盾,协调世界时应运而生。国际电信联盟于1971年颁布相关国际建议书,定义协调世界时为国际标准时间,规定从1972年1月1日0时起,世界时秒长采用原子时秒长。协调世界时与世界时的时刻之差保持在±0.9秒以内,否则就用阶跃1整秒的方式对协调世界时进行调整。这个1整秒,称为闰秒。
1972年1月,协调世界时正式成为国际标准时间,代表了国际原子时和世界时两种时间尺度的结合,已经成为当今世界各国时间服务的基础。
一秒之差带来哪些风险?
那么,闰秒现象会对我们的现实环境带来哪些影响?“许多重要领域,如卫星导航、通讯、电力、交通、金融等的安全运行都要将受到影响。”李天初告诉记者。
李天初院士指出,在众多领域,特别是新近发展的许多现代科学技术中,闰秒反而显示了负面作用。比如,飞船1秒钟要飞行将近8公里, 如果无规律的差了1秒, 可能造成飞船偏离原定轨道, 安全受到威胁。
“大到科学研究和国民经济建设,小至黎民百姓的日常生活,都会受到影响,比如,高速宽带通讯网络将处于瘫痪,所有的计算机都不能上网;手机基站间无法同步,也将无法正常工作,我们的手机也无法通话……”李天初院士向中国经济网记者解释到。
国家时间频率计量中心副主任段宇宁介绍说,闰秒出现时最大的风险在于原子时标不连续,这个不连续或许我们感知不到,但是大数据时代,一秒之差带给百姓危害也是巨大的。比如金融系统,大量的交易数据拥挤在信息高速路端,一秒之差不仅影响世界贸易的正常进行。对我们日常生活最的影响也很明显, “双十一”贸易数字在一秒钟的变化令人惊叹;再比如,在股票交易市场,一秒之差,有人可以“秒”进斗金,而有人可以被“秒”杀以致倾家荡产。
“正如人们所说的,时间流就是生命流。危急时刻,一秒钟决定人的生死;一秒钟可以决定导航系统的精确与否,决定一个人开始是否迷失方向;一秒钟决定你乘坐的高铁是否精准安全运行等等。”段宇宁总结到。
能否取消“闰秒”?
人们面临的一个现实问题是,闰秒不但耗费人力物力, 而且存在诸多风险。能否取消闰秒计量呢?
专家们介绍,取消了闰秒的协调世界时(UTC)将回归成为一个连续的原子时标,与以美国的GPS 和中国的北斗系统为代表的原本就不闰秒的高准确时间频率应用相一致,从而促成全世界使用一个统一的时标体系。
在国际上, 国际计量组织在2007 年已经同意取消闰秒,国际电信联盟将在2015 年就取消闰秒进行表决,但并没有通过。未来,一旦决定取消闰秒,可能会有一个5 年的缓冲期,届时,我们最多可能再经历5 次闰秒了。
我国具有驾驭世界时间的话语权
段宇宁表示,产生国际原子时的70多个实验室中有3个是中国实验室,在原子时的产生上都具有话语权。其中,国家时间频率中心于2014年自主研发的“激光冷却-铯原子喷泉钟”准确度达到1.5×10-15,即2000万年不差1秒,被国际计量局接收为基准钟,使中国成为第8个参与驾驭国际原子时的国家,与法、德、美、英、俄等一起,正式参与国际原子时的校准工作。
“激光冷却-铯原子喷泉钟”的运行使用不但保证了中国在国际原子时合作中的话语权,而且具备了“表决权”,改变了我国只能被动接收国际标准时间的窘境,也为协调世界时的发展做出了重要贡献。