thumb|追加する場合は、通常は存在しない23時59分60秒(協定世界時での時刻)を追加し調整する 閏秒(うるうびょう、)は、現行の協定世界時 (UTC) において、世界時のUT1との差を調整するために追加された秒である規約上は秒の削除もあり得たが、実際に実施されたことはない。。この方式によるUTCは1972年に始まり、2017年までの計27回の閏秒は、いずれも1秒追加による調整であった。なお、「閏」は常用漢字ではなく人名用漢字のため、「うるう秒」と表記されることもある。

最後の閏秒の挿入は、日本においては2017年1月1日午前9時直前(日本標準時)に行われた。結局、1972年から2017年まで、全部で27回の閏秒の追加が行われたことになる。

閏秒の調整はシステム上の様々な問題を引き起こしているため(#コンピューターソフトウェアへの影響参照)、この閏秒方式は、その廃止について議論が続けられてきた。その結果、2022年の第27回国際度量衡総会 (CGPM) において、2035年までにUT1とUTCの差分、すなわち UT1-UTC の許容値(現在は0.9秒)を増加させることが決議された。2023年12月には国際電気通信連合 (ITU) が同様の決議を行った。

2026年10月に開催された第28回国際度量衡総会 (CGPM) において、UT1-UTC の許容値(現在は0.9秒)を大幅に増加させて3600秒(1時間)とし、2027年5月20日から施行することが決議された(後述、#第28回国際度量衡総会(2026年10月)の決議を参照)。この決議は閏秒を廃止して、閏時(うるうじ、)に置き換えるものである「うるう秒」を廃止→「うるう時」の導入決定 調整は数百年後か 毎日新聞、2026年10月15日うるう秒を27年に廃止、速まる地球の自転に対応 システム障害回避 日本経済新聞、2026年10月15日。

なお、閏日は「地球の公転」に基づく調整であり、「地球の自転」に基づく閏秒とは直接の関係は無い。

概要 1日の長さ LOD (Length of Day) thumb|1962年から2021年までの1日の長さ (LOD) の変動(緑線が一日の長さから86 400秒を差し引いたものの365日移動平均) 地球の自転に基づく世界時は、太陽が朝に出て夕方に沈むといった、日常生活に関係する時間観念からは便利である。しかし、地球の自転の角速度、すなわち「1日の長さ (LOD : Length of Day)」は一定ではない質問4-4) 1日の長さは変化しているの? 国立天文台 2012年12月7日閲覧。なお「LOD」は、1日の長さそのもの(例えば、)をいう場合もあるが、1日の長さからを差し引いたもの(例えば、または)をいうことが多い length of day (LOD)、IERS Glossaryので注意が必要である。

24時間×60分×60秒 = 86 400秒であるから、歴史的には1秒の長さは1日の長さの86 400分の1と定義されてきた。問題は、この1日の長さとして、いつの時点における1日の長さを採用するかである。

1956年、秒の長さを1900年1月1日時点の地球の公転速度によって定義した(これを暦表秒という)とき、その秒の長さは、1750年から1892年までの間(約140年間)のLODの天文観測結果によっていた(これはほぼ1820年時点でのLODの1/86 400を1秒と定めたことになる)。

1955年頃、アメリカ海軍天文台 (USNO) のウィリアム・マーコウィッツとイギリス国立物理学研究所 (NPL) のルイ・エッセンは、セシウム原子の超微細遷移周波数と暦表秒との関係を研究し、1秒が周期だという数値を得たが、彼らが基準とした秒の長さは、上記の暦表秒であった。

そして、1967年に国際原子時 (TAI) における秒の長さを決めたとき、その長さは、マーコウィッツとエッセンが求めた周期の通りに定義された。

LODは長期的な傾向として100年間(正確にはユリウス世紀 = 36 525日)につき約1.4ミリ秒/日だけ長くなる LEAP SECONDS, USNO "Through the use of ancient observations of eclipses, it is possible to determine the average deceleration of the Earth to be roughly 1.4 milliseconds per day per century. "。1967年は、暦表秒の基準であった1820年から約150年が経過しており、この時点ですでに、LODは86 400.002秒(つまり2ミリ秒だけ長い)程度になっていたアメリカ海軍天文台 (USNO) によるLEAP SECONDS の解説 「The Earth is constantly undergoing」から始まるパラグラフ及び次の「The length of the mean solar day has increased」から始まるパラグラフ "The length of the mean solar day has increased by roughly 2 milliseconds since it was exactly 86,400 seconds of atomic time about 1.88 centuries ago (i.e. the 188 year difference between 2008 and 1820). That is, the length of the mean solar day is at present about 86,400.002 seconds instead of exactly 86,400 seconds."。

したがって、1967年に国際原子時による秒の定義がスタートしたときには、1日の長さ (LOD) と86 400秒(国際原子時によるもの)との間には、すでに数ミリ秒の差が存在していた。

現在の秒の定義の基であるセシウム原子の振動数(精度は10-11)は、地球の自転(1日の長さ)(精度は10-8)とは全く無関係であり、かつ精度が1000倍も違うので、国際原子時と世界時との差が1950年代からすでに生じていたことと、その差(マイクロ秒 - ミリ秒単位)がそれ以降は不安定になることは、当初から想定されていた。

LODの変化 LODは、1820年から150年後の1967年に約2ミリ秒/日程度長くなっていた。そして閏秒が導入された1972年のLODは約3ミリ秒/日に、1990年のLODは約2ミリ秒/日となり、1820年時点と比べて約2 - 3ミリ秒程度長くなってしまった質問4-4) 1日の長さは変化しているの? 国立天文台 2012年12月7日閲覧。1秒 ÷ 3ミリ秒/日 = 333日 であるから1972年頃には約1年( = 約365日)おきに、1秒 ÷ 2ミリ秒/日 = 500日 であるから1990年頃には約1年半( = 約548日)おきに閏秒を挿入する必要があった。

更に2003年のLODは 約86 400.001秒であり、1990年頃と比べてLODは更に短くなった。1秒 ÷ 1ミリ秒/日 = 1000日 であるから、2003年頃には、約3年( = 約1095日)おきに閏秒を挿入することとなった。LODが約86 400.001秒程度である傾向は、2015年に至っても継続している。

LODが長期的には100年間につき約1.4ミリ秒/日だけ長くなることは前述のとおりであるが、上記の1972年(3ミリ秒/日)、1990年(2ミリ秒/日)、2003年以降(1ミリ秒/日)の値からわかるように、ここ40年間では、一日の長さ (LOD) はむしろ短くなっている(地球自転速度が速くなっている)。日々のLODが86 400秒と比べてどれほど長いかは、IERS(後述)のウェブページで見ることができる LATEST EARTH ORIENTATION PARAMETERS Excess of the length of day. y軸が、観測されたLODと86 400秒との差(ミリ秒単位)を示している。 左側のグラフが最近1年間のLODと86 400秒との差を秒単位で示している。。また、これまでの約50年間のLODの変動も、IERSのウェブページで見ることができる Length of Day (Earth rotation rate)。これらによれば、現在(2015年)の平均的なLODは、86 400.001秒程度であり、年間を通じると86 400秒より長いが、6月 - 8月にかけては86 400秒より短くなる期間もある。

精度と歩度のずれ 上記のように、「1日の長さ」LODは一定でなく、10-8程度の精度しかない。このためUT1における1秒も一定しておらず、時間の精密な標準としては不適当である。

この点では1秒の長さに10-11以上の精度がある国際原子時の方が適切である。しかし国際原子時の歩度(時間の進み方)は地球の自転とは全く無関係なので、両者の歩度のずれは避けられない。

LODの変動要因 LODの変動に最も大きな影響を及ぼすのは、潮汐であり、朔望月の周期で0.6-0.8ミリ秒程度の変動があるTIDAL VARIATIONS OF UT1 & LOD 潮汐によるLODの変動状況を見ることができる。。

1年から数年程度の周期のLOD変動の原因は、その大部分が大気(地殻と風の相互作用)によることが確かめられている 測地学テキスト、2-3-4-3自転速度の変化、日本測地学会。

一方、年単位を超える長周期のLODの変動の原因は分かっておらず、未解決の課題である 未解決の課題 川崎一朗(京都大学防災研究所)京都大学理学部(理学研究科)地球物理学教室同窓のつどい、2010年2月13日。月による潮汐摩擦、地震による地球内部の質量の分布変化、マントルと外核の相互作用 ニュートン 2012年6月29日閲覧、氷床の消長 自転速度の変動が地球磁場に与える影響を解明、独立行政法人 海洋研究開発機構、2013年9月11日、地球内部の核、風、海水などによる影響が考えられているが、定量的には分かっていない。

閏秒による調整の概要 現行の協定世界時 (UTC) は、国際原子時 (TAI) とUT1という2つの時刻系を基にしており、TAIと同一のSI秒の定義を用いている。

国際原子時は「原子や分子が2つのエネルギー準位間の遷移によって、ある特定の振動数を持つマイクロ波を放射する」原理を利用した原子時計に基づいており、他方、世界時であるUT1は地球の自転に基いている。

国際原子時の利点を保ちつつ、昼と夜という生活感覚とずれないようにする方法が、閏秒による調整である。協定世界時は、1秒の長さは国際原子時に合わせつつ、UT1との時刻の差を閏秒によって調整している質問4-3) 「うるう秒」ってなに? 国立天文台 2011年10月4日。

閏秒挿入の理由についての間違った理解 閏秒の必要性や閏秒挿入の理由については、次のような説明がしばしば見られる。

地球の自転速度が徐々に遅くなっているために、これと国際原子時との差を調整するために閏秒を挿入している来月1日午前9時、3年半ぶりのうるう秒挿入 AstroArts、2012年6月29日付、2013年7月7日閲覧 NHK解説委員室 解説アーカイブス、くらし☆解説 水野倫之解説委員、「うるう秒と時をめぐる対立」2012年6月29日、2013年7月7日閲覧。 頻繁に閏秒が挿入されてきたのは、地球の自転が徐々に遅くなっており、この遅れを調整するためである。

以上の説明は、間違った理解に基づくものである国際原子時・協定世界時とうるう秒(日本標準時グループ) ここの記述にあるように「地球の自転が遅くなっているため」などの表現ではないことに注意。協定世界時(UTC )とうるう秒調整「地球の自転速度は、潮汐摩擦などの影響によって変化するため、世界時(UT)と協定世界時(UTC)との間には差が生じます。そこで、協定世界時(UTC)に1秒を挿入・削除して世界時UT1との差の絶対値が0.9秒以上にならないように調整しています。」「よく、閏秒が必要なのは、地球の自転が遅くなっているからだと言われている。本章や閏秒に関する他の文献を何の気なしに読めば、実際、地球は減速していて、時間がそれに合わせるために閏秒が必要になるのだと思うようになるかもしれない。しかしそうではない。1990年代の大半では、地球は速くなっていて(年ごとの比較だが)、この60年間でいちばん速くなっている。それでもこの27年間に22回の閏秒を置いてきた。となると、いったい閏秒はなぜ必要なのだろう。」、 アメリカ海軍天文台によるLEAP SECONDS の解説 "Confusion sometimes arises over the misconception that the regular insertion of leap seconds every few years indicates that the Earth should stop rotating within a few millennia. The confusion arises because some mistake leap seconds for a measure of the rate at which the Earth is slowing. The 1 second increments are, however, indications of the accumulated difference in time between the two systems. (Also, it is important to note that the current difference in the length of day from 86,400 seconds is the accumulation over nearly two centuries, not just the previous year.) As an example, the situation is similar to what would happen if a person owned a watch that lost 2 seconds per day. If it were set to a perfect clock today, the watch would be found to be slow by 2 seconds tomorrow. At the end of a month, the watch will be roughly a minute in error (30 days of 2 second error accumulated each day). The person would then find it convenient to reset the watch by one minute to have the correct time again. This scenario is analogous to that encountered with the leap second. The difference is that instead of setting the clock that is running slow, we choose to set the clock that is keeping a uniform, precise time. The reason for this is that we can change the time on an atomic clock, while it is not possible to alter the Earth's rotational speed to match the atomic clocks! Currently the Earth runs slow at roughly 2 milliseconds per day. After 500 days, the difference between the Earth rotation time and the atomic time would be 1 second. Instead of allowing this to happen, a leap second is inserted to bring the two times closer together."。

正しくは以下のとおりである。 セシウム遷移の9 192 631 770周期を1秒とする国際原子時の歩度は、1750年 - 1892年の間(平均的には、1820年頃)に行われた天文観測から、サイモン・ニューカムが『太陽表』に基づいて計算した秒の長さに基づいて決められた。したがって、1958年当時の地球自転の歩度(86 400.0025 SI秒程度)とは合わなくなっていた "THE PHYSICAL BASIS OF THE LEAP SECOND" (The Astronomical Journal, 136:1906–1908, 2008 November)、2.2. Ephemeris Time 及び4. THE LEAP SECONDの章。 もし、国際原子時の歩度を、セシウム遷移の9 192 631 770周期ではなく、9 192 631 997周期にしておけば、1972年以降、2回のマイナス(閏秒の削除)と1回のプラス(閏秒の挿入)の3回だけの閏秒の削除・挿入で済んでいたはずである。ただし、仮に1967年時点で9 192 631 997周期にしていたとすると、(9 192 631 997 - 9 192 631 770)/9 192 631 770 = 2.469×10-8だけ、秒の長さを長く定義し直すことになり、1967年までに蓄積されていた様々な物理定数の値を変更する問題が生じていたはずである。 地球の自転が長期的な傾向としては徐々に遅くなる(LODが大きくなる)のは事実その詳細な解説については、「潮汐加速#地球-月の定量的記述」の「潮汐加速のもうひとつの結果は地球の自転を遅くすることである。」から先を参照。であるが、それは1ユリウス世紀につき1.7ms/日 程度の変化 "THE PHYSICAL BASIS OF THE LEAP SECOND" (The Astronomical Journal, 136:1906–1908, 2008 November)、4. THE LEAP SECONDの章、p.1907 右、下から6行目(USNOの解説では、1ユリウス世紀につき1.4ms/日 程度の変化としている 「The Earth is constantly undergoing」で始まるパラグラフの3行目)の極めて小さなものである「月」も参照。自転にともなう、月および太陽による潮汐現象による変形により、地球の角運動量の持つ運動エネルギーが熱エネルギーに変えられ発散していることと、変形のひきずりによる月の公転の加速(永年加速)により、月の公転軌道が遠くなっていることのカウンターである、とマクロには説明される。。1972年以降の地球自転速度の変化は、上記の遅れによるものではなく、数年ないし数十年周期の、もっと大きく、不規則な変動によるものである:File:Deviation_of_day_length_from_SI_day_.svg。

協定世界時の歴史

旧・協定世界時は、基本的に世界時 (UT1) の補正版である世界時 (UT2) を採用し、現在とは異なる秒の定義を用いており、1971年まで使用された。

国際原子時 (TAI) が1958年1月1日0時(世界時での時刻)に開始されたときはTAI=世界時 (UT2) と起点を定めた。その後1967年に1秒の定義がセシウム133原子を用いた現行の定義へ変更された。

1972年1月1日0時に現行の協定世界時 (UTC) が、TAIと同じくSI秒の定義を用い、UTC = TAI - 10秒として開始された。その後、1972年7月1日実施の第1回から最後に実施された2017年1月1日実施の第27回まで、いずれも正の閏秒(1秒追加)による調整が実施され、2026年時点でUTC = TAI - 37秒となっている。

閏秒による協定世界時調整の仕組み 以下の記述では、特に断らない限り、日本標準時 (JST) における時刻表示である。なお、協定世界時 (UTC) ではその前日の終わりにあたる。

+ 調整実施日(日本標準時の午前9時直前に実施)年1月1日7月1日1972年0+1秒1973年+1秒01974年+1秒01975年+1秒01976年+1秒01977年+1秒01978年+1秒01979年+1秒01980年+1秒01981年0+1秒1982年0+1秒1983年0+1秒1984年001985年0+1秒1986年001987年001988年+1秒01989年001990年+1秒01991年+1秒01992年0+1秒1993年0+1秒1994年0+1秒1995年001996年+1秒01997年0+1秒1998年001999年+1秒02000年002001年002002年002003年002004年002005年002006年+1秒02007年002008年002009年+1秒02010年002011年002012年0+1秒2013年002014年002015年「うるう秒」挿入のお知らせ 独立行政法人 情報通信研究機構、2015年1月16日0+1秒 2016年002017年(最後の閏秒調整)「うるう秒」挿入のお知らせ 独立行政法人 情報通信研究機構、2016年7月8日+1秒0 計16秒11秒27秒TAI−UTC37秒日本標準時 (JST) の実施日付。すべて正の閏秒による調整である。実施時刻はすべて当日の午前8時59分59秒(日本標準時)の直後である。UTCとUT1とのズレ。垂直な緑の線は閏秒が追加されたことを表す。赤の線は予測。

基準とタイミング UT1 と UTC との差 (DUT1) を±0.9秒以内に保つよう、閏秒による調整が実施された。実際の運用では、調整はすべて正の閏秒(後述)で、典型的にはUT1-UTCが-0.5秒程度のとき挿入され、そのためにUT1-UTCが+0.5秒程度にジャンプする。差が-0.2秒台で早々と挿入されて+0.7秒台にジャンプすることも、-0.6秒台になってからようやく挿入され+0.3秒台にジャンプすることもあった。しかし、差の絶対値が最大0.7秒台となることはあっても(1972年の導入直後の初期状態を例外として)0.8秒台にはならないように運用されてきている。これはDUT1が0.8秒を超えないようにするというCCIR勧告460-2(現 ITU-R勧告TF.460-6)とも合致している。

この調整は、国際地球回転・基準系事業(IERS。国際観測を実施する機関)が決定する。実施日は日本標準時の月の1日とされ、年12回の可能性があるが、第1優先が1月1日または7月1日、第2優先が4月1日または10月1日で、これまでの実際の運用では第1優先の1月1日または7月1日だけで間に合っている(UTCではいずれも前日)。実施日の8時59分59秒の後に1秒が追加または8時59分59秒が削除される(UTCでは23時59分59秒の後に1秒追加または削除)(英語) PDF p.10(原典p.4)。。

現行の協定世界時 (UTC) が始まった1972年当時は、世界時 (UT1) との差を±0.7秒以内に保つように調整することとされていたが、1975年1月1日から基準が緩和され、調整を実施しうる日も増やされた。

正の閏秒 計27回実施された閏秒調整はいずれも、追加される1秒(正の閏秒、)による調整で、日本時間の1月1日または7月1日に1秒が追加された。

実施日の8時59分59秒の直後に、通常であれば存在しない8時59分60秒を追加して、時間を1秒だけ遅らせる仕組みである。

実施例 2006年1月1日8時59分59秒の1秒後が、 2006年1月1日8時59分60秒、ここで1秒追加されて次が 2006年1月1日9時0分0秒となった。

負の閏秒 実施例は一度もないが、削除される1秒(負の閏秒、)による調整方法も次のように定められていた。

実施日の8時59分58秒の1秒後に通常なら毎日存在する8時59分59秒が削除され、9時0分0秒とされる。つまりは8時59分59秒を飛ばして、時間を1秒だけ進める仕組みであった。

y年m月1日8時59分58秒の1秒後が、 y年m月1日9時0分0秒となる(「8時59分59秒」を削除し飛ばす)。

2026年に協定世界時に1秒の「負の閏秒」を導入する必要があるとされてきたが、地球の自転が遅くなっている結果、その時期を2029年まで延ばすことになるかもしれないとする研究もあった。

時刻情報サービスでの対応 協定世界時と日本標準時 日本では、総務省が所管する(担当部局課は国際戦略局技術政策課)、国立研究開発法人情報通信研究機構 (NICT) 電磁波計測研究所の時空標準研究室が協定世界時 (UTC) を高精度で生成し ("UTC (NICT)")、これに9時間を加えたものを日本標準時 (JST) として提供している総務省組織令第六十九条 六。

日本標準時では、閏秒による調整のタイミングは、実施日の8時台の最後(午前8時59分)となっていた(協定世界時での調整タイミングは日本標準時における実施日前日の終わりにあたる23時59分〈午後11時59分〉)。

標準電波 NICTによって運用されている、日本標準時を提供する標準電波(無線局コールサインJJY)は、電波時計の時刻校正などに広く利用されている。

標準電波の時刻送信フォーマットには、閏秒の挿入(または削除)を予告する情報が含まれている。実際の電波時計では、単に00秒の1秒前(通常は59秒)を示すP0マーカーの次の1秒で00秒にリセットする動作だけが実装されていて、表示としては「9時00分00秒」(日本標準時。以下本節と次節で同じ)が2回繰り返される(または8時59分59秒が飛ばされる)という動作が多い。実際の電波時計は常時受信可能とは限らないため、1時間に1回、あるいは1日に1回程度しか校正しない場合がある。いずれの場合も、次の校正時刻でこのような動作になる。また標準電波を強制受信することにより、次回の校正時刻を待たずとも挿入後の時刻に合わせることができるうるう秒の対応 独立行政法人 情報通信研究機構 (NICT) 光・時空標準グループ 日本標準時プロジェクト 2011年10月4日閲覧。

NTTの時報サービス NTT東日本・NTT西日本の電話サービスにおける時報サービス(電話番号117)では、2012年7月現在、正の閏秒については標準電波と同様に「8時59分60秒」を挿入する形で対応している時報サービス「117」の「うるう秒」調整の実施について。

ただし、加入電話およびINSネットの電話サービスから発信された場合と、ひかり電話から発信された場合とで、9時のガイダンス方法が異なる。加入電話やINSネットから発信された場合は、8時59分57秒には予報音を鳴らさず、同58秒、同59秒および同60秒に予報音を鳴らし、9時に時報音(ポーン音)を1回鳴らす。これに対し、ひかり電話から発信された場合は、8時59分57秒、同58秒および同59秒に通常どおり予報音を鳴らし、時報音(ポーン音)を同60秒と9時に鳴らす(2回連続でポーン音が鳴る)【別紙】加入電話、INSネット(電話サービス)とひかり電話(電話サービス)のうるう秒における時報サービス「117」のガイダンスについて。