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閏秒的誕生 │ 科學史上的今天:06/30

1972 年的今天,就在要結束跨入第二天的那一剎那(格林威治標準時間的 6 月 30 日午夜),發生了一件神奇的事:世界各國標準實驗室的時鐘竟然同時出現不可能的時間!

以台灣為例,當時的時間是 7 月 1 日的 07:59:59,但下一秒時鐘顯示的竟然是 07:59:60!然後再下一秒才是 08:00:00。這是某種時空扭曲嗎?還是甚麼跨國組織的巨大陰謀?

這起事件的背後推手的確是個國際組織──國際時間局。但目的純粹是為了校正秒的標準定義改變後所造成的誤差。

一秒最初的定義是平均太陽日的 1/86400,純粹就是按一天 24小時 x 60分鐘 x 60秒劃分而來。但是地球自轉的速度並不穩定,事實上,長期而言,地球自轉會越來越慢,因此自 1960 年起改以 1900 年的地球公轉週期為計算基準,將一秒的定義改為那一年的 1/31,556,925.9747。

另一方面,波蘭裔的美國物理學家拉比(Isidor Rabi)在三○年代時就提議利用原子束穿過電磁場時,電子在兩個能階間躍遷所輻射之電磁波與電磁場達到共振時的頻率做為計時器。直到 1955 年,一些技術成熟後,英美兩國才做出銫原子鐘,共振頻率達 9,192,631,770 Hz,代表誤差幾乎只有十億分之一秒。

1967 年,國際度量衡大會通過改以銫原子鐘所用的原理定義秒,從此擺脫了與日、年的關係。然而我們日常生活還是沿用傳統的的計時方式,因此與原子鐘會有些微誤差,於是國際時間局(現已由國際度量衡局取代)遂決議每當誤差累積超過 0.9 秒,就得在每年的 6 月 30 日或 12 月 31 日的最後一秒鐘增減一秒,以便與原子鐘同步。多出來的一秒就是閏秒。1972年的 6 月 30 日就是第一次調整,至今一共已經多增加了 27 秒。最近一次的閏秒是台灣時間 2017 年 1 月 1 日 7:59:60,至於下一次……可就得問問地球囉。

不過在目前這樣的網路時代,閏秒的調整卻會造成許多不便,甚至引發災難;2012 年的那次調整就造成許多知名網站的當機。因此,早有許多聲浪主張取消閏秒,不過 2015 年國際電信聯盟的無線通信大會已表決決定,閏秒機制至少會維持到 2023 年,至於 2023 年之後會怎麼發展,就讓我們拭目以待吧!

編按:本文原完成於 2015 年,於 2018 年 6 月根據後續實際情況對內文作調整,因此與收錄版有差異。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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