什么是闰秒:为什么全世界要多加一秒

闰秒(Leap Second),是指在协调世界时(UTC)中人为插入或删除的 1 秒,目的是让基于原子钟的高精度时间,与基于地球自转的天文时间保持同步。它通常出现在 6 月 30 日或 12 月 31 日的最后一刻,表现为 23:59:60 这一特殊时刻。

一、为什么需要闰秒

人类用原子钟定义的秒极其稳定:铯-133 原子基态两个超精细能级间跃迁所对应的辐射振荡 9192631770 个周期,就是 1 秒。而地球自转并不稳定,受潮汐摩擦影响,地球转速长期在变慢,一天的实际长度平均比 86400 个原子秒略长一点点。

日积月累,纯原子时(TAI)就会逐渐跑在天文时间前面。国际规定 UTC 与世界时 UT1 的差值必须保持在 0.9 秒以内,一旦逼近这个阈值,国际地球自转服务组织(IERS)就会宣布在下一个 6 月末或 12 月末插入一个正闰秒。理论上,如果地球突然转快,也可以插入负闰秒,但历史上从未发生过。

二、闰秒是怎么加进去的

正闰秒插入时,UTC 的时间序列会是:23:59:59 → 23:59:60 → 00:00:00。也就是说,这一天有 86401 秒。全球各国的授时机构会在同一时刻同步这一操作,中国由国家授时中心负责发播。

自 1972 年 UTC 制度正式实施以来,全球已经插入了 27 次闰秒,最近一次是 2016 年 12 月 31 日。值得注意的是,近年来地球自转出现轻微加快的迹象,科学界一度讨论是否需要首次引入负闰秒。

三、闰秒给计算机系统带来的麻烦

闰秒对普通人几乎无感,但对计算机系统却是个不小的挑战。很多程序假设一分钟永远是 60 秒、一天永远是 86400 秒,遇到 23:59:60 就可能出现解析失败、日志错乱甚至服务崩溃。2012 年闰秒期间,多家航空订票系统、社交平台和 Linux 服务器都出现过故障。

因此业界发展出多种应对策略:Google 采用"闰秒抹平"(leap smear)技术,把这一秒均匀分摊到前后 24 小时内,让系统时间平滑过渡;更多的系统则选择直接以 UTC 或 Unix 时间戳 记录时间,绕开本地时间的闰秒问题。

四、闰秒会被取消吗

2022 年,第 27 届国际计量大会通过决议,建议到 2035 年之前放宽 UTC 与 UT1 的差值上限,并推动各方就取消闰秒达成共识。主要原因正是闰秒给数字基础设施带来的成本越来越高,而民用领域对"时钟与太阳位置严格对齐"的需求其实并不强烈。

不过在正式决议落地之前,闰秒仍然有效。对普通用户而言,只要设备开启了网络时间同步,闰秒的调整会自动完成,无需手动干预。想了解设备如何自动校时,可以阅读本站关于 NTP 网络时间协议 的介绍。