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科技科普|2020年开始时间少了一秒 所以地球自转变快了？真相来了( 二 )


1967年，第十三届国际计量大会定义了“原子时”：以铯原子Cs133基态两个超精细能级在海平面上零磁场下跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒 。
这一新的定义彻底脱离了天文观测，时间的快慢与地球自转的快慢从概念到实际测定都再无关系，为判断地球自转快慢提供了从物理逻辑、实际效果到直接感觉，都客观独立的标准 。
02 地球的公转自转有弹性 因此存在闰秒与跳秒
有了历书时、原子时这样的固定时间间隔定义，我们就可以准确客观、胸有成竹地判别地球自转的快慢了——即一天时间的长短，当然，也可以判断地球公转的快慢——即一年时间的长短 。
 
不过，从基本概念上说，“某一年的时间少了一秒”并不能直接等价于地球自转变快了，因为这里有两种可能，或者更准确地说，是一种必然的可能——我们从历书时和原子时的定义可以看到，它们对于秒的定义都没有以保证与天文年的整数关系为基础，那么一年下来，即便地球自转、公转都完全像原子物理中能级跃迁一样稳定准确，由于每年只能取秒的整数，正如地球公转一周时间（年）不是自转一周（日）的整数倍、数年累积下来必然形成“闰年、闰月”一样，也必然产生更精细地“闰日、闰时……” 。
这也是中文“闰”字的含义 。从这一原意和历法道理来说，闰年、闰月只有增加“月”、“日”而没有减少的，精细到“秒”也应如此 。
当然，地球公转、自转都并非严格稳定不变的 。在时间的长河与宇宙的空间中，它受到各种内部、外部因素的影响，跟原子核辐射比起来，真就是有张有弛 。
而当这些旋转快慢积累到一定程度，为了使计时年的起始时刻与天文（观测）年的起始时刻相差不多于1秒，也必须在前述历法与时间定义引起的闰秒之外另行再加减“秒” 。
这个计时操作在英语使用的单词为“Leap”，意思是“跳跃”，计时科技中原本常将其译为“跳秒”，应该说这个翻译比较贴合原意 。
不过或许由于形成的概念更加倾向于跳过、减少一秒的情况，而且在英语里对应闰年、闰月用的都是这个单词，现在多将其译称为“闰秒” 。
闰秒或者跳秒一般都安排在季末进行，优先选择年末（12月31日）或者年中（6月30日）月末结束时进行 。其中又分正闰秒/正跳秒与负闰秒/负跳秒两种情况，如下图所示 。
科技科普|2020年开始时间少了一秒 所以地球自转变快了？真相来了
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通常情况下，前一日的23:59:59的结束时刻23:59:60即24:00:00就是次日的0:00:00；而在加闰秒/正跳秒过程中，月末的23:59:59结束时刻24:00:00并不是次月首日的开始时刻，而是延续1秒至23:59:60之后才是24:00:00，即0:00:00，这才是新的一日开始时刻；
反之在减闰秒/负跳秒过程中，月末23:59:58结束时刻23:59:59就是次月首日的0:00:00，即缺少了23:59:59～60这1秒，即直接在23:59:58秒结束后变成0:00:00 。
03地球转快或转慢 都会在人类计时工作中留下印记
秒定义脱离对地球自转的依赖距今已经有半个多世纪的时间了 。为了兼顾独立稳定的物理定义与实际生活生产活动，计时工作一直都包含原子时和天文/世界时 。作为国际统一的标准时间的协调世界时（UTC），就是原子时和世界时结合的产物 。
 
这几十年来，国际计时机构一共实行了二十多次闰秒操作，确保我们所使用的的时间与地球自转速度相匹配，具体如下表 。
这二十多次皆为“正”闰秒操作，就是增加一秒 。可见地球自转这么多年的大趋势，总的来说还是变慢的 。至于本庚子年的突然变快会不会继续下去、会不会造成“负”闰秒，还需要继续进行观测 。
目前国际计时机构表示2021年6月底之前还不会进行闰秒操作，未来的地球自转是变快还是变慢，我们只有耐心地拭目以待了 。
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