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何以多出这一秒?

科普小知识2021-08-21 00:56:26
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2015年1月5日,国际地球自转局(IERS)宣布,世界将在2015年6月30日实现正闰秒(也称为第二次跳跃)。位于第八东区的中国(北京)时间将在7月1日上午8点增加1秒。到那时,全国的钟表将会慢一秒钟。这是历史上第26次“闰秒”现象。那么,“闰秒”现象是什么?宇宙中恒星的运动不是一致的吗?

谈到闰秒,人们不得不提到测量时间的人类工具。在古代,人类用地球上白天和黑夜的变化来记录时间。后来,人类进入了工具时代。有创造力的人类发明了一种叫做漏壶的计时工具。这是考古学家迄今发现的最早的计时工具,考古学家无法证实它的起源和年代。人类的智力在实践中逐步提高。越来越多的精确计时工具被发明出来。其中,沙漏和日晷出现了。直到现在,大家都知道手表是基于秒的。

何以多出这一秒?

漏壶

由此,我们可以看出,人类感知时间的方式是通过周期性往复循环的工具来感知时间的流逝。然而,由于古代前辈的影响,我们现在在记录时间的尺度上使用两种完全不同的时间测量系统,分别是原子时间和天文时间。第二个是用原子时间记录的,原子时间产生分钟和小时,而天是用天文时间记录的,天文时间产生月和年,时间和天之间有一个转换系统。正是秒、分、小时、天、月和年之间的紧密联系使它们无法区分。

顾名思义,原子时间是由铯原子的振荡周期决定的。由于铯原子有一个固定的振荡周期,不容易改变,用它来记录秒是没有问题的。在天文学中,地球的自转和公转被用来确定日期和年份,类似于我们古代的前辈。高中时学过地理的小朋友都知道地球的自转不是周期性的。因为我们的祖先没有精确的测量工具,他们把一天的变化误认为是等长的。

地球是一个“怪物”(相对于地球上的生物而言)。如果我们从旋转速度的角度来看地球,事实上,它也是一个崭露头角的怪物。地球的转速有三种不同的变化。首先,地球的转速长期以来一直在减慢。这一变化使2000年根据地球自转周期测量的时间减少了2个多小时。看来地球也会变懒。当然,这并不意味着懒惰,主要是因为潮汐摩擦减缓了它。第二,地球的自转速度有季节性的周期性变化,除了半年的周期性变化外,春季较慢,秋季较快。第三,地球的自转周期有不规则的变化,这使得人们无法预测。目前,科学家们正在对此做进一步的研究和分析。

何以多出这一秒?

铯原子计

正是因为原子时间和天文时间在秒和天之间的差异,人们发明了闰秒的方法。是否加入闰秒由巴黎的国际地球自转和参考坐标系服务决定。闰秒或闰秒将在公历每年六月或十二月最后一天的最后一分钟举行。换句话说,每年的这两个一分钟不一定等于60秒,而是在60秒左右变化。

目前,科学界有一个普遍的建议,希望废除闰秒。因为这一秒对于普通大众的生活来说是多一秒或少一秒,生活并没有改变多少,但它有许多负面影响。首先,由于闰秒的年龄是不规则的,它不能自动执行,只能依靠人工干预,这将消耗人力和物力。其次,在许多领域,尤其是在许多新兴的现代科技领域,闰秒已经显示出负面影响。例如,宇宙飞船将在一秒钟内飞行近8公里。如果它被不规则地延迟一秒钟,它可能导致航天器偏离其原始轨道,其安全将受到威胁。此外,以全球定位系统和北斗为代表的高精度时间和频率应用不需要闰秒。从目前的情况来看,闰秒可以说是有害而无益的。

因此,涉及时间和频率的两个国际组织:BIPM和国际电联也研究了取消闰秒的可行性。2007年,大多数国际计量组织批准了取消闰秒的提议,国家质检总局代表中国支持取消闰秒。国际电信联盟将在2015年下半年投票取消闰秒。代表中国的工业和信息化部已经就取消闰秒达成共识,并将投票支持取消闰秒。无论2015年下半年的投票是否通过,大家都一致同意取消闰秒,闰秒将成为历史。