多個著名網站同時癱瘓,全因一個「 不存在的時間 」 出現了

文: 張二七  

2012年6月30日的深夜,許多人正在Reddit上快樂水貼,突然發現,自己的回復發不出去了。就在同一時間,除了Reddit之外,yelp、領英等許多其他的著名網站也突然崩潰。有的只是網頁加載速度慢,而嚴重一些的則直接出現了網頁無法打開的問題。

很快,事件的原因被查明了:在6月30日23時59分59秒之後,全球都在這一刻加了1秒。如果你看手機時間或是能自動校準的電腦時間,則可能會出現一個「 不存在 」 的數字——23:59:60。正是這多出來的1秒鐘,讓沒有準備好同時加一的網站,服務器過載並暫時癱瘓。

世界時與原子時

加1秒這件事,解釋起來其實非常簡單,就是地球自轉的一天並不是標準的86400秒。

想知道時間,我們就需要一塊走得準的表。什麼叫走得準?就是它在單位時間內只會走過相同的一格,不多也不少。過去,我們把地球當作最準確的那塊表。因為地球的質量足夠大,它自轉一周需要的時間也比較穩定,正好作為一天的標準,這個時間也被稱為「 世界時 」 。但隨後,人們發現地球的自轉速度是會變的,這樣一來,一天的長度也會變化。尤其從20世紀六七十年代開始,科學家可以利用衛星來精確測量地球自轉的速度,他們發現,總體來說地球自轉一周所需的時間長於24小時。

為了解決這個問題,科學家們研發了一種新的時間測量裝置——原子鐘。原子鐘主要是靠原子發射和吸收光子的這個穩定頻率來計時,用得最多的是銫原子。目前全球統一的1秒定義為「 海平面上的銫133原子基態的兩個超精細能級間,在零磁場中躍遷振盪91億9263萬1770個週期所持續的時間 」 。和地球一轉就是一天不一樣,銫原子要振盪近92億個週期才有一秒。但原子鐘的精度也比地球自轉高了很多,幾千萬年才可能有1秒的誤差。而目前精度最高的原子鐘,頻率準確度可以達到小數點後18位。

目前全球大約有400台原子鐘,分散在近70個國家的授時實驗室裡。這些原子鐘的數據被統一發送給位於法國的國際計量局,由國際計量局匯總處理成統一的時間,叫作「 協調世界時 」 或是「 國際原子時 」 ,再發回給各個實驗室。我們手機、電腦上的系統時間,還有電視電台的整點報時,就都來自於這個「 協調世界時 」 。

但是問題又來了,我們有了更準確的「 秒 」 ,但地球並不按原子時走。理想情況下,地球自轉一周應該需要24小時,即86400秒。但地球的自轉會受許多因素影響,總體上呈現出一個減慢的趨勢。這會怎麼樣呢?比如,我們假設地球自轉變慢,轉一圈要86400.001秒。那麼如果每天都多出1毫秒,等一千天過去,我們手錶上的時間,就會比地球自轉快出整整1秒。

閏秒的誕生

考慮到我們無法改變地球自轉速度,更無法控制原子振蕩的週期,那麼想要處理這1秒的差異就只好調表了。所以科學家會攢著這個時間差,當世界時和原子時的差異大於0.9秒的時候,就在全球範圍內統一調一次表,大家一起加一秒,讓人類的時鐘等一等地球的自轉,這也就是我們所說的「 閏秒 」 。

一般情況下,閏秒都會加在6月30日或者是12月31日的深夜,此時,一些時鐘會出現23:59:60的奇怪時間。

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在意識到閏秒的問題之後,1972年第一次加了閏秒。事實上,在有記錄以來到1972年,世界時和原子時已經差出了10秒,但當時只補了當年差出的兩個閏秒。在這之後的不到50年裡,又陸續加了25次閏秒。也就是說,從有記錄以來,原子時和世界時已經差出了37秒。按這個速度算,你下次遲到,如果在半分鐘內,就可以說自己是提前閏出了下半個世紀的時差。

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到這裡,你可能已經註意到了,在過去的50年裡都是加1秒。的確,地球自轉的總體趨勢是減慢的,大多數情況下一天會比24小時長一點點。不過你有沒有一種2020年過得格外快的感覺呢?這也不一定是你的錯覺,從科學的角度來說,剛過去的2020年的確是半個世紀以來最短的一年。

多國授時實驗室的記錄顯示,從2020年中開始,地球自轉呈加快的趨勢,並且達到了過去50年來的最快。記錄顯示,平均下來,2020年累計快了1.3毫秒。這聽起來可能不多,但要知道在過去50年裡,每年都會慢出幾百毫秒,相比之下2020年過得這麼快還是有記錄以來的第一次。

去年的7月19日更是成為了有記錄以來最短的一天——比24小時短了1.4602毫秒,相當於1秒的千分之一多一點。那天是個週日,那麼要恭喜週日加班的朋友們,你們得到了最短的加班日。

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難解的+1s

到這裡,你最大的疑問可能是,​​為什麼地球自轉突然加速了呢?如果一直加速下去的話,未來會不會變成23小時甚至更短呢?

可能要讓你失望了,因為科學家們對地球自轉是怎麼變的還不夠了解。影響地球自轉速度的因素有很多。其中最主要的影響因素就是月球。一種比較簡單但形象的解釋就是月球的引力拖住了海洋,那麼海水與地殼的摩擦就會阻礙地球自轉。

但除此之外,影響地球自轉的因素還有很多,比如地震、火山噴發這類地質活動。甚至全球變暖導致的冰川融化也可能會加速地球自轉——冰川融化後高於海平面的冰川會融化成低處的水,角動量守恆會導致地球自轉加速。這個過程有點像旋轉中的花樣滑冰選手,他們收起手臂後,旋轉速度就會明顯加快。然而這些因素的影響有多大?還有沒有其他因素呢?這些問題我們仍然沒有足夠的了解。

不過從整體上講,月球依然是影響最大也最持續的一個因素,所以地球自轉總體仍然呈現出減速的趨勢。我們可能無法期待一天變成23個小時了,但根據預測,2021年地球自轉仍會加速。如果這個加速趨勢能在短期內維持住的話,我們或許能期待首個「 負閏秒 」 出現。

可能又有小伙伴要問了?加減一秒這麼麻煩,真的有必要嗎?

要不要取消閏秒這個問題,其實已經在國際上爭論了二十年。參考有記錄以來的調整速度,在幾千年後,原子時與世界時才可能差出1小時以上,並對人類的作息造成明顯影響。這樣看來,加閏秒來等等地球自轉更像是一種人類的浪漫,而不是計時的剛需。

對於我們的日常生活來說,手動加減一秒的影響微乎其微,但對於那些對時間精度有較高要求的行業,比如航天、通信、金融等等,一秒的誤差就能帶來巨大損失。而要做到讓全世界同時增加或是減少一秒,也需要付出大量的人力物力。因此,許多專家也呼籲取消閏秒,直接使用原子時。 2023年,國際計量組織計劃再次針對閏秒的去留進行討論。

可能還有一些打工人比較在意,一天都不夠24小時了,那我工作時間是不是也不夠8小時呢?

我們來算一筆賬。按過去半個世紀裡最短的這天來算。一天比24小時短了1.4602毫秒,那麼你的工作時間就縮短到了7小時59分59.9995133秒,比標準的八小時少了足足0.4867毫秒。只要攢上5917萬4029天,也就是16萬2120年,就能白嫖出一個八小時工作日。如何,現在是不是覺得很有盼頭!加油,打工人!

 

來源     環球科學

 

    

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