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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  潤秒、另一個Y2K?
  那福忠 July 06, 2015
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   潤年,是每隔四年多一天,這一天就是 2 月 29 日。中國的農曆有潤月,每隔幾年就多出來一個月,但不是固定的,依節期的算法大約每隔三年一潤、五年兩潤、十九年七潤。但「潤秒」,多出來一秒鐘,似乎與日常生活沒什麼關連,也不需要把鐘錶的秒針往回撥一秒,知道或在意的人就少了,或者根本不知道。就在上周二,2015 年 6 月 30 日,最後一分鐘不是 60 秒,是 61 秒,如果有這樣的鐘,顯示的順序就是: "23:59:59"、"23:59:60"、"00:00:00"、"00:00:01" .......。


(2015年6月30日最後一分鐘多出了一秒鐘。取自澳洲科學頻道)

   我們地球時間是與太陽相對位置計算的,地球自轉一周為一天,也就是 24 小時,以太陽的最高點跨過英國格林威治子午線(0 度經線)為正午,就是大家熟悉的格林威治標準時間 (Greenwich Mean Time),簡稱 GMT,1885 年為國際採用,全球分 24 個時區,但因為國界與便利,各地仍有自行劃分的時區。

   如果地球每轉一周的時間是相同的,GMT 就非常的準確,只是地球的轉速有快有慢,但平均來說越轉越慢,每一天比 24 小時多了千分之 2.5 秒。慢的原因很多,受太陽與月亮的重力牽引,有點像煞車,可能是主要原因,地球本身的季節、冰山、氣候、地心的變化,也會影響地球旋轉一周的時間。

   1955 年出現了原子鐘 (Atomic Clock),用銫 (Caesium-133) 原子的震動頻率次數來計時,比以前各種計時器更為精確,銫原子特性穩定,每秒鐘震動 90 多億次,而且 300 萬年的誤差僅有一秒,所以就把每秒震動次數定義為一秒鐘 (9,192,631,770 次)。也正因為原子鐘的精確與穩定,許多需要精準計時的科技就開始採用,而民間也在 1972 年採用,稱為協調世界時間 UTC (Coordinated Universal Time),作為標準時間。而相對的 GMT 是一個時區,雖然在使用上與 UTC 可以互通,除少數地區之外,GMT 已不再用作標準時間。

   現在問題來了,UTC 的原子鐘時間精準不變,但與地球轉速關連的 GMT 卻因為地球轉速不穩定,平均每年比 UTC 慢一秒鐘,為了要與地球的旋轉對齊,所以 UTC 每年要增加一秒鐘,這就是「潤秒」的起源。自 1972 年起,每次潤秒都在 6 月 30 日、或 1 月 1 日,過去 43 年來潤秒了 25 次,由巴黎的國際地球自轉服務中心決定,而且在四、五個月以前宣佈讓大家準備。

   為多一秒鐘做準備,應該不至於像公元 2000 年的 Y2K 那麼緊張吧?2012 年是上一次潤秒,許多電腦不知道如何處理這多出來的一秒鐘,讓網站與軟體出了不少狀況,Linux 操作系統故障,多家航空公司使用的 Amadius 訂位系統失靈,導致澳洲航空公司航班混亂,另外像輸電網、醫療、衛星導航、通訊的運作,也都受到影響。波及的範圍也許沒有 Y2K 那麼廣泛,但一旦波及嚴重性不亞於 Y2K。

   上周二的潤秒,雖然大家有了準備,還是發生一些問題。根據媒體報導,推特的推文混亂,有的 Android 日期早幾小時跳到 7 月 1 日,主要網站如 Instagram、Pinterest、Netflix、Amazon 受到牽連,有的當機高達 40 分鐘,使用 Amazon AWS 的數千個用戶也受到波及。全球許多證券市場,在潤秒的時段停止交易,避開這多餘的一秒鐘可能帶來的在災難。

   潤秒與 Y2K 的基本差異在沒有固定規則,而且要用人工修改程式,也不是做一次就一勞永逸。潤秒雖然仍有四、五個月的準備時間,今天依賴電腦的工作越來越多,電腦程式也越來越複雜,這仍是與時間賽跑的挑戰。

   潤秒既然產生這麼多問題為什麼還要「潤」?早就有人提議直接使用 UCT 不是很好嗎?用 GMT 的人越來越少,兩個時間對齊的意義在哪裡?有兩派人持不同意見,天文學家、航海學家、大地測量學家,需要的是地球旋轉與宇宙天體的相對連接,所以潤秒是必需的;而物理學家、工程師,僅需要精準的時間做運算,所以不需要潤秒。

   兩派最大的爭議在「天」的定義,我們把地球自轉一周定義為一「天」,如果 UCT 不加潤秒,就等於把「天」的定義改為銫原子震動的次數,也就是每天 794,243,384,928,000 次,而永遠與宇宙的運行脫勾,不但影響天文與氣象的觀測,對歷史上時間的紀錄也會模糊,因為歷史的時刻都是以太陽的相對關係計時。

   地球自轉越來越慢,也就是潤秒的次數或越來越多,有人估算到了 2100 年每年要潤秒兩次,更改電腦程式的複雜度可想而知。另一方面,如果直接使用沒有潤秒的單純 UTC,到了 2100 年會與地球的計時約有 2 分鐘的差異,這兩分鐘對天文的研究真的有顯著的差別嗎?今年 11 月相關單位要開會決定潤秒的存廢,上周二的潤秒可能是最後一次。






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