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多个著名网站同时瘫痪,全因一个“不存在的时间”出现了

添加时间:2021-04-06 作者:张二七 来源:环球科学 点击:710 收藏 打印 字体:



2012年6月30日的深夜,许多人正在Reddit上快乐水贴,突然发现,自己的回复发不出去了。就在同一时间,除了Reddit之外,yelp、领英等许多其他的著名网站也突然崩溃。有的只是网页加载速度慢,而严重一些的则直接出现了网页无法打开的问题。


很快,事件的原因被查明了:在6月30日23时59分59秒之后,全球都在这一刻加了1秒。如果你看手机时间或是能自动校准的电脑时间,则可能会出现一个“不存在”的数字——23:59:60。正是这多出来的1秒钟,让没有准备好同时加一的网站,服务器过载并暂时瘫痪。


世界时与原子时


加1秒这件事,解释起来其实非常简单,就是地球自转的一天并不是标准的86400秒。


想知道时间,我们就需要一块走得准的表。什么叫走得准?就是它在单位时间内只会走过相同的一格,不多也不少。过去,我们把地球当作最准确的那块表。因为地球的质量足够大,它自转一周需要的时间也比较稳定,正好作为一天的标准,这个时间也被称为“世界时”。但随后,人们发现地球的自转速度是会变的,这样一来,一天的长度也会变化。尤其从20世纪六七十年代开始,科学家可以利用卫星来精确测量地球自转的速度,他们发现,总体来说地球自转一周所需的时间长于24小时。


为了解决这个问题,科学家们研发了一种新的时间测量装置——原子钟。原子钟主要是靠原子发射和吸收光子的这个稳定频率来计时,用得最多的是铯原子。目前全球统一的1秒定义为“海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级间,在零磁场中跃迁振荡91亿9263万1770个周期所持续的时间”。和地球一转就是一天不一样,铯原子要振荡近92亿个周期才有一秒。但原子钟的精度也比地球自转高了很多,几千万年才可能有1秒的误差。而目前精度最高的原子钟,频率准确度可以达到小数点后18位。


目前全球大约有400台原子钟,分散在近70个国家的授时实验室里。这些原子钟的数据被统一发送给位于法国的国际计量局,由国际计量局汇总处理成统一的时间,叫作“协调世界时”或是“国际原子时”,再发回给各个实验室。我们手机、电脑上的系统时间,还有电视电台的整点报时,就都来自于这个“协调世界时”。


但是问题又来了,我们有了更准确的“秒”,但地球并不按原子时走。理想情况下,地球自转一周应该需要24小时,即86400秒。但地球的自转会受许多因素影响,总体上呈现出一个减慢的趋势。这会怎么样呢?比如,我们假设地球自转变慢,转一圈要86400.001秒。那么如果每天都多出1毫秒,等一千天过去,我们手表上的时间,就会比地球自转快出整整1秒。


闰秒的诞生


考虑到我们无法改变地球自转速度,更无法控制原子振荡的周期,那么想要处理这1秒的差异就只好调表了。所以科学家会攒着这个时间差,当世界时和原子时的差异大于0.9秒的时候,就在全球范围内统一调一次表,大家一起加一秒,让人类的时钟等一等地球的自转,这也就是我们所说的“闰秒”。


一般情况下,闰秒都会加在6月30日或者是12月31日的深夜,此时,一些时钟会出现23:59:60的奇怪时间。



在意识到闰秒的问题之后,1972年第一次加了闰秒。事实上,在有记录以来到1972年,世界时和原子时已经差出了10秒,但当时只补了当年差出的两个闰秒。在这之后的不到50年里,又陆续加了25次闰秒。也就是说,从有记录以来,原子时和世界时已经差出了37秒。按这个速度算,你下次迟到,如果在半分钟内,就可以说自己是提前闰出了下半个世纪的时差。



到这里,你可能已经注意到了,在过去的50年里都是加1秒。的确,地球自转的总体趋势是减慢的,大多数情况下一天会比24小时长一点点。不过你有没有一种2020年过得格外快的感觉呢?这也不一定是你的错觉,从科学的角度来说,刚过去的2020年的确是半个世纪以来最短的一年。


多国授时实验室的记录显示,从2020年中开始,地球自转呈加快的趋势,并且达到了过去50年来的最快。记录显示,平均下来,2020年累计快了1.3毫秒。这听起来可能不多,但要知道在过去50年里,每年都会慢出几百毫秒,相比之下2020年过得这么快还是有记录以来的第一次。


而去年的7月19日更是成为了有记录以来最短的一天——比24小时短了1.4602毫秒,相当于1秒的千分之一多一点。那天是个周日,那么要恭喜周日加班的朋友们,你们得到了最短的加班日。



难解的+1s


到这里,你最大的疑问可能是,为什么地球自转突然加速了呢?如果一直加速下去的话,未来会不会变成23小时甚至更短呢?


可能要让你失望了,因为科学家们对地球自转是怎么变的还不够了解。影响地球自转速度的因素有很多。其中最主要的影响因素就是月球。一种比较简单但形象的解释就是月球的引力拖住了海洋,那么海水与地壳的摩擦就会阻碍地球自转。


但除此之外,影响地球自转的因素还有很多,比如地震、火山喷发这类地质活动。甚至全球变暖导致的冰川融化也可能会加速地球自转——冰川融化后高于海平面的冰川会融化成低处的水,角动量守恒会导致地球自转加速。这个过程有点像旋转中的花样滑冰选手,他们收起手臂后,旋转速度就会明显加快。然而这些因素的影响有多大?还有没有其他因素呢?这些问题我们仍然没有足够的了解。


不过从整体上讲,月球依然是影响最大也最持续的一个因素,所以地球自转总体仍然呈现出减速的趋势。我们可能无法期待一天变成23个小时了,但根据预测,2021年地球自转仍会加速。如果这个加速趋势能在短期内维持住的话,我们或许能期待首个“负闰秒”出现。


可能又有小伙伴要问了?加减一秒这么麻烦,真的有必要吗?


要不要取消闰秒这个问题,其实已经在国际上争论了二十年。参考有记录以来的调整速度,在几千年后,原子时与世界时才可能差出1小时以上,并对人类的作息造成明显影响。这样看来,加闰秒来等等地球自转更像是一种人类的浪漫,而不是计时的刚需。


对于我们的日常生活来说,手动加减一秒的影响微乎其微,但对于那些对时间精度有较高要求的行业,比如航天、通信、金融等等,一秒的误差就能带来巨大损失。而要做到让全世界同时增加或是减少一秒,也需要付出大量的人力物力。因此,许多专家也呼吁取消闰秒,直接使用原子时。2023年,国际计量组织计划再次针对闰秒的去留进行讨论。


可能还有一些打工人比较在意,一天都不够24小时了,那我工作时间是不是也不够8小时呢?


我们来算一笔账。按过去半个世纪里最短的这天来算。一天比24小时短了1.4602毫秒,那么你的工作时间就缩短到了7小时59分59.9995133秒,比标准的八小时少了足足0.4867毫秒。只要攒上5917万4029天,也就是16万2120年,就能白嫖出一个八小时工作日。如何,现在是不是觉得很有盼头!加油,打工人!

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