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第27次閏秒來了!2017年元旦多一秒

文/胡佳伶

是不是總想著休假如果可以長一點有多好?你的願望就要實現了!因為明年的元旦假期真的可以多休一點,但是……只有一秒鐘!

全球將在世界時(UT)2016 年 12 月 31 日,統一加上 23:59:60 這一秒,英國的朋友跨年得要卡卡多數一秒鐘,不過在臺灣的時區是世界時 +8,因此這多出的一秒鐘會出現在 2017 年 1 月 1 日 7:59:60,當天在 7:59:59 之後會是 7:59:60,之後才是 8:00:00,賴床的朋友可以多睡一秒鐘!

leap

會造成閏秒(leap second)的原因是因為地球的自轉並非均勻等速,而一秒鐘的時間長度是根據銫-133 的振盪頻率來定義的,當這兩者不一致時,就必須加上閏秒來做調整。

下一次閏秒可以預測嗎?

自 1972 年實施閏秒制度以來,已經加上了 26 秒,今年世界標準時所加上的閏秒將會是史上第 27 次的閏秒。當一號世界時(UT1,註)與世界協調時(UTC)的差值在半年或一年內將超過 0.9 秒時,國際地球自轉組織(International Earth Rotation Service,簡稱 IRES)所屬設在法國之中央局,就會於八週前向世界各時頻機構發佈調解閏秒預告,在世界協調時的 6 月 30 日或是 12 月 31 日的最後一分鐘做閏秒調整。國內則由國家時間與頻率標準實驗室通告。

國際原子時(TAI)、零號世界時(UT0)、一號世界時(UT1)、二號世界時(UT2)、閏秒,與世界協調時(UTC)的關係。圖/取自國家時間與頻率標準實驗室。

國際原子時(TAI)、零號世界時(UT0)、一號世界時(UT1)、二號世界時(UT2)、閏秒,與世界協調時(UTC)的關係。圖/取自國家時間與頻率標準實驗室。

閏秒發生的時間並無規律性,因此無法預測。

地球會受到月球的潮汐力影響,而使得自轉變慢,一天的長度在每世紀增加約 2.3 毫秒。數十億年來,月亮的重力使得地球海洋有明顯的潮汐現象;然而也因這個潮汐作用,自轉速度較快的地球不斷地將月亮的公轉速度拉快,最後使得月亮以平均每年 4 公分的速度遠離地球,同時也會使得地球的自轉速度逐漸減慢。最後當月亮公轉地球一週的時間長達 47 天時(現在是 27.3 天),地球自轉一週的時間也慢成 47 天,換句話說:地球和月亮都將變成同步自轉的樣貌──永遠以同一面面對彼此。

但是會影響地球自轉速度的原因不只有月球的潮汐力,還與地殼與地核的相對運動所造成的地函對流有關,此外任何會讓地球質量重新分布的重大地理事件,也都會造成地球的轉動慣量改變,由於角動量守恆的關係,就會影響地球的自轉速度,有時候反而會讓地球的自轉速度變快。舉例來說,冰河反彈(glacial rebound,因冰河融化造成岩石圈和軟流圈上的負載減少,而反彈到其靜力平衡面的現象)就使得一天的長度在每世紀減少約 0.6 毫秒。2004 年的印尼大地震,也造成一天長度減少 2.68 微秒。

從下圖中,我們可以看出來,自從 1972 年開始實施現行的閏秒制度以來,加入閏秒的頻率有降低的趨勢,也就是說,地球自轉變慢的速度跟 1972 年比起來,其實稍微減緩了一些。

一號世界時(UT1)與世界協調時(UTC)的差值,垂直往上的線條代表加入閏秒修正。

一號世界時(UT1)與世界協調時(UTC)的差值,垂直往上的線條代表加入閏秒修正。

1962年至2015年間,一天的長度與86400秒的差值(灰色線條)、一年間的平均差值(綠色線條)、實施現行閏秒制度後的累計差值(紅色線條),以及加上閏秒的時間點(紅點)。

1962 年至 2015 年間,一天的長度與 86400 秒的差值(灰色線條)、一年間的平均差值(綠色線條)、實施現行閏秒制度後的累計差值(紅色線條),以及加上閏秒的時間點(紅點)。

如何校正時間?

根據國家時間與頻率標準實驗室指出,本次閏秒調整後,世界協調時(UTC)及國際原子時(TAI)之差,會從 UTC  時間 2015 年 7 月 1 日 0 時至 2017 年 1 月 1 日 0 時的 UTC – TAI = – 36 秒,改變為 UTC 時間 2017 年 1 月 1 日 0 時至下次發佈閏秒的之間的 UTC – TAI = – 37 秒。另外國家時間與頻率標準實驗室所提供的網路校時(Network Time Protocol,簡稱NTP)服務及中華電信電話語音報時(117)均將配合作閏秒調整。使用者可於 2017 年 1 月 1 日 8 時後查詢標準時間,確認系統時間與國家標準達成時間同步。

網路校時網址如下:

  1. time.stdtime.gov.tw
  2. clock.stdtime.gov.tw
  3. tick.stdtime.gov.tw
  4. tock.stdtime.gov.tw
  5. watch.stdtime.gov.tw

而 GPS 時序不作閏秒調整;2017 年 1 月 1 日前 GPS-UTC = +17秒,閏秒後 GPS-UTC = +18 秒,GPS 衛星系統將透過星曆廣播告知此時間差,使用的 GPS 接收機若無根據星曆廣播以修正 UTC 時間之功能,需於閏秒過後自行加上一秒,以免產生誤差。

註解:

  • 世界時(UT):根據地球自轉為準的時間尺度。
  • 零號世界時(UT0):依據地球自轉、公轉軌道效應,加上月地潮汐擾動的觀測結果計算產生。
  • 一號世界時(UT1):因地球自轉軸並非絕對穩定,而是像陀螺一般,緩慢的繞著一個假想軸進動,這會造成每日的長度變化,UT0 再加上修正地球極軸運動效應稱為UT1。

參考資料:

1972 年到目前所實行的閏秒狀況:

1972 年到目前所實行的閏秒狀況。

1972 年到目前所實行的閏秒狀況。

本文轉載自網路天文館

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