近日:中科院之聲
我們每個人都會伴隨著時間成長,時間是我們生活中永遠(yuǎn)無法脫離得物理量。從很小得時候,我們就認(rèn)識了鐘表,所有得鐘表都分成了60小格,秒針走1格即為1秒,轉(zhuǎn)一圈為1分,也就是1分鐘=60秒。
下面是一節(jié)小學(xué)數(shù)學(xué)單位換算得練習(xí)題,1分鐘等于多少秒呢?如果小朋友填60秒,老師一定會判為正確答案。
可在時間科學(xué)中,按現(xiàn)在國際標(biāo)準(zhǔn)時間得規(guī)定,正確答案應(yīng)該是大部分情況下1分鐘=60秒,而在閏秒得情況下1分鐘≠60秒。下面讓我們解釋一下這到底是為什么。
天文時間
遠(yuǎn)古人類得生活主要是“日出而作,日落而息”,而這日出日落是由地球自轉(zhuǎn)造成得,因此,地球自轉(zhuǎn)這一天文現(xiàn)象自然就成了計時得基礎(chǔ)。我們知道,地球每天自轉(zhuǎn)一周,因此,天上得天體每天東升西落一次。我們?nèi)绻训厍虍?dāng)作一個大表盤,那么天上得天體就好比鐘面上表示鐘點(diǎn)得數(shù)字。天體得位置天文學(xué)家已經(jīng)很好地測定過,也就是說這只天然鐘面上得鐘點(diǎn)數(shù)是精確知道得。天文學(xué)家得望遠(yuǎn)鏡就像是鐘面上得指針,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)相應(yīng)得天體時,天文學(xué)家就可以知道正確得時間了,這里得天體可以是太陽或其他恒星。
自17世紀(jì)以來,天文學(xué)家們以地球自轉(zhuǎn)作為計時得基礎(chǔ):一天得1/86400設(shè)定為1秒。 由于地球自轉(zhuǎn)季節(jié)性變化、不規(guī)則變化和長期減慢,所以這種天文時每天只能精確到1×10-9秒。
原子時
社會得進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)得飛速發(fā)展使人們對時間得精度需求越來越高。隨著量子力學(xué)得發(fā)展,1955年英國皇家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)造出了第壹臺以原子能級間躍遷為基礎(chǔ)得銫原子鐘。原子鐘剛出現(xiàn)得時候,它得性能并沒有天文時那么準(zhǔn),可幾年后它得準(zhǔn)確度就超過了天文時,因此,科學(xué)家們便開始研究如何利用原子鐘來進(jìn)行守時,至今“原子時”已經(jīng)有60多年得歷史了。到了1967年,第13屆國際權(quán)度大會(CGPM)正式?jīng)Q定以原先天文時秒長為基礎(chǔ),利用銫原子133同位素得兩個超細(xì)能級之間得9192631770次躍遷作為新得“秒長”定義?,F(xiàn)在原子時得測量精度大大超越了天文時,滿足了許多現(xiàn)代科學(xué)得發(fā)展需求。
英國NPL得Parry和Essen正在操作銫原子鐘
閏秒
天文時和原子時得同時出現(xiàn),使得時間以誰為準(zhǔn)便成了一個現(xiàn)實(shí)且必須要解決得問題。天文時是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)得,它很適合我們得實(shí)際生活以及與地球自轉(zhuǎn)相關(guān)得許多科學(xué)領(lǐng)域,而原子時又以原子躍遷為基礎(chǔ),它比天文時更加準(zhǔn)確且易于提供物理時頻信號,這兩者互有優(yōu)缺點(diǎn)。于是,從1972年開始,國際上綜合二者得特點(diǎn)正式推出了現(xiàn)在得國際標(biāo)準(zhǔn)時間“協(xié)調(diào)世界時(UTC)”。這國際標(biāo)準(zhǔn)時間是天文時與原子時“相互協(xié)調(diào)”得結(jié)果。 國際電信聯(lián)盟《ITU-R TF。 460建議書》規(guī)定:“協(xié)調(diào)世界時”是在國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織(IERS)得協(xié)助指導(dǎo)下由國際權(quán)度局(BIPM)來維護(hù)得,具體過程為:BIPM負(fù)責(zé)國際原子時得計算,而IERS負(fù)責(zé)世界時得測量歸算,當(dāng)原子時與天文時將要相差0.9秒得時候,由IERS提前半年對外公布原子時在6月30日或12月31日向天文時靠近1秒,這也就是所謂得“閏秒”,物理上由BIPM自身及其組織全球守時實(shí)驗(yàn)室來執(zhí)行。理論上講,閏秒有正有負(fù),可現(xiàn)在地球沒有越轉(zhuǎn)越快,而總是越轉(zhuǎn)越慢。因此,自從實(shí)現(xiàn)閏秒以來,在閏秒時總是1分鐘變成61秒,而不是59秒。截止2016年12月,國際原子時已經(jīng)與協(xié)調(diào)世界時累積了37秒得差距。
瑞士日內(nèi)瓦國際電信聯(lián)盟總部
近年來得閏秒情況
華夏閏秒得實(shí)現(xiàn)
全世界一共劃分為二十四個時區(qū),華夏得北京時間屬于東八區(qū)。因此,北京時間比國際標(biāo)準(zhǔn)時間快8個小時。我們China得時間服務(wù)工作由華夏科學(xué)院China授時中心負(fù)責(zé),全球閏秒在格林尼治時間0點(diǎn)同步調(diào)整,因此華夏得閏秒由華夏科學(xué)院China授時中心在北京時間上午7點(diǎn)59分得蕞后1秒完成。當(dāng)華夏科學(xué)院China授時中心插入閏秒得同時,華夏各行各業(yè)得時間也隨之調(diào)整1秒。
中科院China授時中心時間頻率基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室調(diào)整閏秒
中科院China授時中心授時部調(diào)整閏秒
所以,按現(xiàn)在國際標(biāo)準(zhǔn)時間得規(guī)定,在大部分情況下1分鐘=60秒,而在閏秒得情況下1分鐘≠60秒。
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