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“闰秒”:弥补“世界时”与“原子时”之间的误差

http://dengxiaojin.com.cn | 2018/4/2 20:29:29

  科学答疑

  如果有人在告诉你时间的时候说,现在是某时某分60秒,你一定认为他可以进入不正常人类研究中心去了。但是在2015年的7月1日,这个说法会变得正常,届时,在7时59分59秒之后将会出现7时59分60秒,然后再跳到8时0分0秒。多的1秒就是闰秒,用以调整世界时与原子时之间的误差。

  7月1日多出1秒

  2015年1月5日,设在法国巴黎的国际地球自转和参考系统服务地球定向中心发布闰秒公告:国际标准时间UTC(协调世界时)将在格林尼治时间2015年6月30日实施一个正闰秒,即增加1秒。

  根据中国科学院国家授时中心公布的通知,由于时差的原因,我国将在北京时间2015年7月1日的7时59分59秒和全球同步进行闰秒调整,届时会出现7时59分60秒的特殊现象。上一次闰秒出现在北京时间2012年7月1日。

  正闰秒中多出来的一秒从哪里来?首先要了解我们用以计量时间的两个标准:世界时与原子时。

  世界时的时间计量系统是基于地球自转时间。太阳的东升西落是长期以来人们计算时间的主要依据,太阳走到天空中最正中的位置时,就是12时。

  在世界时的计量系统中,一秒有多长,取决于(地球自转一周的时间)有多长,如果地球的自转速度保持不变,一秒的长度就不会变。那么问题来了,地球的自转速度并不是恒定的,它有时快,有时慢,一秒真正的长度也会随之改变。时间实际上变得不准确了,误差可以达到千分之几秒。

  1948年,英国制造出世界上第一台原子钟,随后,美国、加拿大等国也相继研制出原子钟。取微观世界的铯原子两个超精细能级间跃迁频率9192631770周来定义1秒。由于原子内部振荡不受外界环境影响,因此非常稳定和。

  1967年,第十三届国际度量衡大会定义和引进了原子时系统,将1958年1月1日零时零分零秒作为原子时的计时起点,并与世界时重合。但是由于度的原因,两者之间的差异逐渐增大,已经存在36秒的“钟差”。

  因此,以更为准确的原子时取代世界时的建议越来越多。

  协调世界时的诞生

  如果让原子时取代世界时,在“钟差”的作用下,遥远的将来太阳将在下午1时或者更晚的时间升至头顶,而且以此类推,所有我们现在认为的今日都将在原子时的计量系统中变成昨日。

  很显然,已经习惯了以太阳的东升西落来划分每的人们不会同意这一改变。长久的争论之后迎来了妥协——协调世界时的诞生。

  1971年,国际计量大会通过决议,以一种协调的时间作为人类所使用的时间,这就是协调世界时。“它使用原子时稳定的速率,而时刻上逼近世界时,当协调世界时与原子时的偏差超过0.9秒时,给予协调世界时一个整秒的调整,这就是闰秒。”国家授时中心副主任窦忠说。

  由于地球自转有长期减慢的趋势,所以通常情况下,每过一至两年,就需要“闰秒”一次,截至目前一直是增加1秒,也就是正闰秒。相反,当地球自转加速的时候,将会出现负闰秒。

  窦忠表示,闰秒的规律基本上是“三年两闰”,但也不一定,比如,2006年元旦发生的闰秒与1999年时隔7年。自转速率的不稳定性,也决定了我们无法预测下一个1秒会在何时出现。

  闰秒是一个全球行动,国际地球自转服务组织根据监测,对全球发布公告,一般在格林尼治时间(即世界时)12月31日的最后1秒实施“闰秒”。由于北京时间比格林尼治时间提早8小时,因此中国时钟将通过以下方式同步“拨慢”:7时59分59秒—7时59分60秒—8时00分00秒。

  在普通人眼里,1秒钟的差异不足挂齿,但对于通讯、航空航天来说,这1秒足以酿成大乱。1秒钟其实也和人们的密切相关,在证券交易、银行转账等过程中完全不能忽视1秒的重要性。例如汇率变动的时间单位介于秒和毫秒之间,1秒之内,汇率可以跳动好几次。


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