搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第72期，对话南方科技大学地球与空间科学系助理教授田振粮。
嘉宾简介
田振粮，2011年于中国科学技术大学获地球物理学士学位，2017年于麻省理工学院获行星科学博士学位，2017-2019在美国加州大学桑塔克鲁兹分校做博士后，2020到南方科技大学地球与空间科学系工作，任助理教授。研究方向为天体动力学、行星轨道演化与热演化模拟，及行星磁场产生过程模拟。
划重点：
01
1分钟只有59秒这种表述是不确切的，并不是每1分钟都会差1秒，而是经过几百天积累，最终才会差1秒。
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地球自转速度会受到季风和洋流、潮汐等因素的影响，地球自转速度变快或变慢并不是匀速的。
03
我们一方面要使用基于原子振荡周期的国际原子时（TAI），又不能抛弃基于地球自转的世界时（UT），所以我们要插入1秒或减少1秒来协调世界时，这就会出现闰秒和负闰秒的情况。
04
迄今为止的闰秒调整都是正闰秒，没有任何程序提前预想过有负闰秒这种东西，所以现在要改写的话，很多程序都要改，这就会引起各种困难。
05
加减秒是人类自找的麻烦，时间变多或变少1秒对自然界是没有什么影响的，主要是对精确到秒的通信或计时系统有影响。
出品 | 搜狐科技
作者 | 周锦童
运营编辑 | 王一晴
时间真的可以视为“恒定”的数量吗？1分钟真的永远只有60秒吗？
近日，美国加州大学圣地亚哥分校的科学家通过研究发现，地球南北两极冰川加速融化，地球自转速率受到影响，到2029年可能会出现历史上首个“负闰秒”，也有不少媒体报道称预计2029年，1分钟只有59秒。
1分钟真的会少1秒吗？1秒的定义是什么？什么因素会影响到地球自转从而影响时间？负闰秒又是什么？1秒对我们的影响到底有多大？带着这些问题，搜狐科技对话了南方科技大学地球与空间科学系助理教授田振粮。
对此，他表示：“1分钟只有59秒这种表述是不确切的，并不是每1分钟都会差1秒，而是经过几百天积累，最终才会差1秒，至于是否要插入负闰秒，这只是一种猜测，需要等到2029观察真太阳日是否变短，再通过公式计算平太阳日是否变短才可以决定是否插入负闰秒。”
此外，田振粮还对文章进行了解读，研究发现冰盖融化流入大海这个过程会促进地球的自转变慢，而不是变快；另一方面，也发现近年来地核的自转在变慢，这会促进固态的地壳和地幔的自转加快 —— 我们脚下的地球，从浅到深依次是地壳、地幔、地核，其中，地 壳、地幔都是固体，而地核的外部（外核）是液态的，液体与固体之间可以有相对运动，所以地核的转速与地壳的转速（也就是我们所说的地球转速）是可以不同的。
而且该团队预测现在以后的时间，地球外壳变快的趋势会逐渐占据主导，最后总体效果会使得地球自转变快。
哪些因素可以影响地球自转速度？
田振粮指出，地球自转速度会受多种因素影响，比如季风和洋流因素，地球的自转周期会发生季节性变化，季风和洋流会使得质量重新分布，从而造成地球转动惯量的变化，由于角动量需要守恒，所以地球转速就会变化。
“再比如，地球深部地幔中也有物质在流动，这也会影响地球自转速度，除此之外，还有一个重要的影响因素，就是潮汐，潮汐会使得地球自转变慢，而且潮汐这个因素也是几十亿年来一直存在的稳定影响因素。”田振粮如是说。
另外，美国加州大学圣地亚哥分校的科学家在最近的研究中，重点讨论了冰盖消融、地核转速变化这两个因素对地球固态部分（地壳和地幔）转速的影响。
此外，地球自转速度的变化还会引起地球形态的变化。“无论是转动变快一点，还是变慢一点都就会引起形状的变化，如果我们把地球想象成宇宙中的一个橡皮泥球，再插入一根签子当自转轴，与自转轴相垂直的平面就是赤道平面。”田振粮比喻道。
我们不难想象，这个橡皮泥球转得越快，离中心最远的地方所受的离心力就越大，所以这个橡皮泥球越中间的地方就会变得越扁。
同理，如果地球自转速度越来越快的话，赤道地方的半径就会变大，南北极之间的距离就会越变越短，“就像土星一样，因为它自转速度非常快，所以太阳系里面土星最扁。”田振粮说道。
平太阳日是什么？1秒钟如何定义的？
地球自转与时间又有什么关系？
田振粮解释道：“首先太阳落山再到下一次落山之间的时间叫真太阳日，而冬季和夏季的真太阳日长度是有所不同的，所以将一年太阳日平均下来，时间长度就是一个平太阳日，人类几千年以来都是以平太阳日为标准的，因为我们一直认为地球自转是非常稳定的。”
将一个平太阳日分成24份，24份就24个小时，然后再把每一份再分成60份，就是60分钟，之后再分成60份，这就是1秒的定义，“以前是以平太阳日的1/86400来定义1秒的。”田振粮如是说。
以平太阳日为基础的时间计量体系叫平太阳时，那么又该如何确定时间呢？田振粮向搜狐科技举例道，比如以前的教堂是通过看太阳来判断的，工人会进行换算，然后到中午12点的时候他就会敲钟，这样所有人都以这个钟声为准来对表。
后来20世纪30年代，人们发现由于各种因素影响，地球自转速度是有所变化的，冬季和夏季的太阳日时间并不相同，这就意味着平太阳时并不均匀，而且由于潮汐的影响，地球自转速度一直变慢，每个世纪地球自转周期都会增加2毫秒左右。
所以到1960年，世界计量大会就决定重新定义秒，决定不再以平太阳日的1/86400作为1秒的定义，而是以地球公转周期，即地球绕太阳公转周期来定义1秒。
田振粮继续讲述道：“虽然地球公转时间很稳定，但这种方法也是很短命的，到1967年，人类就寻找到了更好的方法，并沿用至今，就是以铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍的时间来定义1秒，这就是原子时。”
可自从我们开始使用原子时，问题也就出现了。地球自转有自己的规律，并不遵守原子时，从大趋势上来看地球自转是不断变慢的，所以尽管原子时到了新的一天，但还需要再花多1秒才能够在太阳东升西落的意义上真正地进入新一天。
简而言之，我们一方面要使用基于原子振荡周期的国际原子时（TAI），又不能抛弃基于地球自转的世界时（UT），所以我们要插入1秒或减少1秒来协调世界时，这就会出现闰秒和负闰秒的情况。
闰秒与负闰秒都是什么？
差1秒对生活有哪些影响？
“加闰秒的根本原因是地球自转变慢了。”田振粮如是说，地球自转一周花费的时间在86400个原子秒的基础上，还要加两三毫秒，这样几百天累积下来，最后就会多出1秒，所以要加1秒。
一直以来，地球到底是变快还是变慢备受关注，田振粮表示，地球并不是匀速地变快或变慢的，是许多因素共同造成的，所以闰秒在哪一年插入也没有办法提前计算，只能通过每年不间断的天文观测，提前几个月决定是否加入闰秒。
自1972年以来，标准时间（协调世界时）总共增加过27次“闰秒”，因为以前我们认为地球自转是一直不断地慢下去的，但现在这个研究表明地球自转是会变快的，那相反地，经过长时间积累，就需要在计时系统上减去1秒，也就是“负闰秒”。
所以，倘若地球自转一周的时间不是86400个原子秒，而是在86400个原子秒的基础上减去2毫秒，那么经过500多天的累积，就会少1秒，我们不用再等到23:59:60才进入下一天，我们应该在秒表读到59秒的时候，就自动进入下一天。
田振粮表示：“迄今为止的闰秒调整都是正闰秒，没有任何程序提前预想过有负闰秒这种东西，所以现在要改写的话，很多程序都要改，这就会引起各种困难。”
“加减秒是人类自找的麻烦，因为闰秒并不会对自然界的事物造成影响，它们会按照自己的规律演进，主要是对人的计量体系造成困扰。”田振粮笑称。
那么时间变多或者变少1秒又对我们生活有哪些影响呢？对此，田振粮表示：“其实对自然界是没有什么影响的，主要是对精确到秒的通信或计时系统有影响，比如电子交易、大宗的买卖期货，再比如说GPS定位和导航等。”
“当然这在军事上是更大的灾难，因为导弹在空中飞，需要实时计算它的实际位置，才能去锁定目标发射，否则的话导弹就乱飞了，所以1秒是非常重要的。”田振粮如是说。
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