地球自转速度为何不恒定？
在千年的时间尺度上，地球自转速度的变化受三个地球物理过程的影响。
首先，海水和海底之间的摩擦会逐渐消耗地球自转的动能，从而减缓地球的自转速度，这就是所谓的潮汐效应。
其次，由于冰期后回弹，地球形状会发生变化，变得更为扁平，使地球的惯性矩发生变化，降低了其自转速度。这类似于滑冰运动员在旋转时将手臂向身体两侧平伸以减速旋转的原理。
最后，地球内部的一些过程，即地核和其外层（地幔、地壳）之间的相互作用和相互影响，例如地磁场变化和地幔对流，也会导致地球自转速度产生变化。
根据美国国家航空航天局（NASA）和国际地球自转和参考系统服务（IERS）的数据，地球的自转速度确实在缓慢减慢。研究表明，地球自转周期每个世纪增加大约1.8毫秒。虽然这个变化看似微小，但在长时间尺度上，其累积效应却非常显著。
例如，古代天文学家记录的日食时间与我们今天计算的时间存在显著差异。2500年前（大约春秋战国时期）观测到的日食时间与现代时钟相比，时钟误差约为4小时。
原本，科学家预计由于这些地球物理过程的作用，地球自转速度的减缓将使得首个“负闰秒”在2026年到来。
然而，卫星测量数据显示，从1986年开始，随着全球气候变暖加剧，格陵兰和南极的冰盖正在加速融化。这一现象导致海平面加速上升，进一步减缓了地球自转速度。由于冰盖融化和海平面上升的双重效应，地球的惯性矩增加，自转速度变得更慢，从而推迟了负闰秒的到来。
闰秒会带来什么影响？
闰秒通常在世界协调时（UTC）6月30日或12月31日的23:59:60实施。闰秒的调整对日常生活的直接影响较小，人们往往感受不到闰秒所带来的变化。
但对依赖精确时间同步的技术系统和应用领域，如计算机、金融、航空航天等领域，闰秒却有重要影响。
例如，闰秒的加入或删除需要全球同步，对计算机系统的时间管理提出了挑战。
2012年，多个大型网站就因为时间同步错误，导致服务器崩溃，出现了短暂的服务中断。2015年，闰秒再度来临时，工程师们修复了部分2012年出现的问题，但发现了新的问题。又如，每次闰秒调整，GNSS系统需要更新时间数据，以保证授时精度。如果未能及时调整，可能导致导航电文的不准确。
与传统的增加一秒的闰秒不同，史无前例的负闰秒将会给许多依赖精确时间同步的系统带来新的挑战和不确定性。计算机和网络系统、金融系统等等往往已经设计好如何处理增加的正闰秒，但对如何处理减少的负闰秒则可能缺乏足够的准备。科学家们正在呼吁各界共同努力，为负闰秒的实施做好充分准备，以确保全球技术系统的稳定和安全。
尽管闰秒的初衷是保持UTC与地球自转时间UT1同步，但闰秒的调整，特别是潜在的负闰秒，正不断增加时间同步系统的复杂性。有人提议实施幅度更大的校正，如闰分、闰时，以将调整时间延长至百年、千年；也有人建议停止校正，同时公布世界时和国际原子时之间不断增长的时刻差。
2022年第27届国际计量大会决定，最迟不晚于2035年废除闰秒，改为闰分，即允许国际原子时与世界时的时刻相差在1分钟以内。并要求各方协商提出一个可以将“协调世界时”持续至少百年的新方案。
随着科技的发展，新的时间同步技术会不断涌现，例如更精准的光钟和更加智能的网络时间协议，都可能为解决闰秒问题提供新的途径。
参考文献
[1] Tavella, Patrizia, and Jerry X. Mitrovica. "Melting ice solves leap-second problem—for now." (2024).
[2]Agnew, Duncan Carr. "A global timekeeping problem postponed by global warming." Nature 628.8007 (2024): 333-336.
[3] Gibney, Elizabeth. "Climate change has slowed Earth’s rotation—and could affect how we keep time." Nature 628.8007 (2024): 243-244.
来源：科普中国 作者：Denovo 物理化学专业博士生
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