一秒的威力有多大？
中科院国家授时中心于北京时间7月1日7点59分59秒和全球同步进行闰秒调整，我们的生活中出现了7∶59∶60的特殊现象。闰秒调整会对我们的生活产生什么影响？ 澳洲航空公司及维珍澳大利亚航空公司使用的办理乘客登机手续系统发生故障，数千名澳航旅客受困。Reddit、Gawker、LinkedIn、Foursquare和Yelp等网站全数崩溃。包括Liunx操作系统和Java应用平台在内的多个软件基础平台相继出故障。 击垮全球网络系统，仅仅只需一秒钟，它的名字叫“闰秒”。 闰秒调整具有必要性 “我们的时间计时一般有两种方式，一种是类似于古代日晷法的世界时，一种是利用原子振荡周期计算的原子时。世界时更符合人类对日出而作，日落而息的习惯，而原子时则更为精确，便于计算。”北京大学物理学院副教授雷奕安解释说，“因此，1972年便产生一种称为‘协调世界时’的折中时标来计算我们的时间。” 闰秒，就是为保持“协调世界时”接近于“世界时”时刻，由国际计量局统一规定在年底或年中(也可能在季末)对“协调世界时”增加或减少1秒。 然而，增加的这1秒我们似乎并没有什么感觉，几乎可以忽略不计，反而给诸多系统带来了烦恼，为何要费力去调整？ “1秒钟对于日常生活来说，好像觉得没有什么，可以忽略不计。但它有一个‘累积效应’。” 北京大学网络与信息系统研究所助理研究员谢正茂说，“如果从1972年第一次发生闰秒的时候便不调整的话，现在已经有25秒的偏差了。” “取消闰秒的一个办法就是放弃太阳时，而改用世界协调时。” 北京理工大学信息与电子学院博士生导师李海副研究员表示，“但是，原子时间‘太精确’也会带来问题，例如人类早已习惯以‘日居正中’作为中午的标准，但若改用原子钟计时，在地球越转越慢的情况下，千年后的人类将发现，‘日居正中’将是下午1时。” 据李海介绍，取消闰秒是否会带来其它不利因素，目前还不清楚，所以支持取消闰秒的国家目前还不是很多。 闰秒故障可提前防范 “闰秒对于所有需要精确计时并需知道全局时间的领域都会有影响，还包括天文精确测量。”雷奕安介绍道，“而各种电子设备能否很好地处理则取决于厂家有没有考虑到闰秒这一问题。” 据李海介绍，闰秒对于通信行业影响是很小的，大多数通信设备对时钟同步问题都有专门的设计，比如移动通信基站多数都会和GPS同步。而这次闰秒发生严重问题的，主要是网络系统。 “我们都有经验，如果一台计算机有几个月不校时，它的时钟可能会和标准时间差几秒甚至更长时间。”李海向我们介绍，“为了使计算机的时钟更准确，大多数计算机都会通过网络和采用原子钟授时的计时中心的网站进行时间校准，而校准的通信协议叫NTP。” “出现闰秒故障的计算机多数都是在采用NTP进行校时，不能正确处理闰秒调整所致的。其实这种故障只是一个编程的错误，完全是可以避免的。不仅仅是这次闰秒发生严重问题的Linux和Java，其实大多数操作系统和编程语言都无法表示闰秒。包括我们使用的Windows也会在一定程度上受影响。这是因为绝大多数操作系统和编程语言在设计时都没有考虑1分钟可能有61秒的情况。”李海补充说。 为了形象地解释原因，谢正茂打比方说：“比如你住在二楼，每天出门的时候有十个台阶，每天这么走已经习惯了。有一天突然出现了十一个台阶，如果你是清醒的话，那是没有问题的，就会多走一个台阶。但是如果你每天习惯了走十个台阶，而那时候又迷迷糊糊的话，就自然会摔一跤。” “将绝对时间和日历时间区别开就可以解决这一问题。”雷奕安告诉我们，“关键设备可以采用精确的绝对时间，比如从某一时刻开始以来的秒数，而不是多少天多少小时。” 谢正茂说：“闰秒有点像千年虫的问题，在写程序的时候有些问题不能完全考虑到，就需要对一些错误的代码进行修改。如果不进行修改的话，有些BUG会造成比较大的问题。不同的是，闰秒发生得比较频繁，不像千年虫一千年才发生一次，所以在这方面，人们应对的经验也正在丰富。” 可大致推算但无法精确预测 “因为地球的自转大致均匀减慢，但是地震等不规则活动对地球自转也有影响，因此闰秒不是非常规律的，需要实测。”雷奕安说。 “现在有人在给地球的基本时间，也就是太阳日的长度波动画了图，这个图有点像五线图，大体上有一定的趋势。”谢正茂告诉我们，“像70年代闰秒的长度波动现象就比较大，两千年以后开始趋于平缓。” 李海说：“通常，当世界协调时和平均太阳时之间的差别大于0.9秒时就会进行闰秒调整，而不会等着两者之间的差别达到两秒或者更多的时间再调整。另一方面，一年中有两次调整闰秒的机会，分别在6月底和年底，世界协调时和平均太阳时之间的差别变化非常缓慢，一年内的变化通常不足0.5秒，而不会突然由不足0.9秒一跃到两秒或者更多。” “我们需要区分闰秒和闰秒现象这两个不同的概念。”谢正茂提醒说，“闰秒现象是用来形容‘太阳日长度波动’的。‘长度波动’导致两个时间出现偏差，偏差每天都在发生，并产生累积。当累积到0.9秒的时候就会进行一下闰秒。这就有点像给小孩子买衣服，小孩子长个儿了，以前的衣服就不能穿了，你需要给他换大一号的衣服，虽然你没法提前很久预测，但是到了差不多时候就知道肯定要预备了。”（实习生 刘冰玉） |