来源:2021-01-08 00:00:00 热度:

2021年有望成为“史上最快一年”?原来你的时间被“它”动了手脚

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据英国《每日电讯报》1月5日报道,目前,地球自转的速度正在逐渐加快,平均一天的时间将会比以往快0.5毫秒,2021年有望成为“史上最快一年”。

报道称,如果地球自转速度继续加快,为了与地球自转的时间保持同步,世界各地的时钟可能都需要重新调整,或将首次出现全球时钟中删除一秒的场景。

你可能会觉得奇怪,一年365天,一天24小时,一小时60分钟,时间单位都是固定不变的,一年怎么就能变快?这删除一秒又是什么鬼?

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各国之前采用的时间计量系统是以地球自转为基准的天文时

天文时是借助天文观测到地球自转的平均周期(也就是1日),然后将其等分为86400份,即一天有24小时,一小时有60分钟,一分钟有60秒。长期以来科学界一直认为地球的自转速率很均匀,是一台相当靠谱的时钟,因此天文时就被作为当时通用的时间标准。

但20世纪中叶之后,人们发现地球其实并不靠谱,其自转的速率是不断变化的,因此一天的长度并非恒定不变。

由于地核熔化、海洋和大气的复杂运动,以及月球等天体的影响,地球自转的速度处于不断变化之中。

潮汐的摩擦力和地球与月球之间距离的变化,也造成了每日地球自转速度的不同。

此外,全球变暖对高海拔地区的冰雪融化产生的影响,也会导致地球自转速度加快,尽管影响的幅度有限。

随着量子理论的发展,科学家引入了原子时作为时间计量标准。

相对于以地球自转为基础的天文时来说,原子时是均匀的计量系统,原子时用来衡量时间,本质是寻找一个稳定的周期现象。

但是涉及到人类日常生活的周期性变化,则取决于依地球自转速度而变化的天文时。

天文时

根据地球自转速度变化

白天黑夜的更替

原子时

无视任何地球运动

基于铯原子的震荡周期

相对恒定

为兼顾人类对天文时和原子时的需要,科学家们规定了协调世界时(UTC),也就是我们现在所使用的的世界标准时间。它不与任何地区位置相关,也不代表此刻某地的时间。

而这增加或删除一秒的说法就由此而来。

你可能纳闷了,我每天看着时间,还是一分钟60秒,这增加一秒或删除一秒又是如何发生的?

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闰秒就是在世界标准时间的基础上增加或减少一秒,它是天文时和原子时相协调的产物。

以原子时为标准,一天就是86400秒。由于地球自转的速度不断变化,从1.20年至2015年,天文时的一天如果用原子时来衡量,平均有86400.002秒。这千分之二秒的误差看似微不足道,但日积月累差异会越来越大。为了让二者的时间尽量保持一致,科学家在1972年,引入了闰秒系统。

闰秒一般被安插在23时59分59秒,以我们所用的时间标准来说,下一秒应为0时0分0秒,但加入闰秒之后,时钟则显示为23时59分60秒,之后再进入0时0分0秒。

而闰秒的安插日期一般为6月30日或12月31日,或者是3月31日或9月30日,这个并没有固定的规律,具体日期由国际地球自转服务局(IERS)通过监测地球的自转速度,统一规定和发布。一般是提前6个月通知各国何时需要增加或减少闰秒。

△1972年至今 已添加过闰秒的年份

从20世纪70年代以来,全球已经进行了27次闰秒调整,而这27次都是在等待赶不上趟的地球自转,也就是说我们的时间一共增加了27秒。

但是近几年来,由于地球自转速度正在加快。报道指出,发现过去50年里,地球完成一次旋转所需的时间慢于86400秒(24个小时)。然而在2020年中,这一长期趋势被逆转,现在一天的时长常短于86400秒。2020年7月19日,这一天的时长比24小时缩短了1.4602毫秒这是有记录以来最短的一天,因此2021年或将出现全球时钟中第一次删除一秒的情形。

那看到这儿,你或许又要问了:“闰秒对普通人有什么影响?”

简单来说,几乎没有任何影响

闰秒的设置与时区无关,全世界都在同一时刻发生。大部分民用设备本身就容易产生秒级的时间误差,闰秒的作用完全可以忽略不计。而我们的手机电脑,现在基本都可以与互联网同步时间,闰秒发生后系统会自动同步。

但从另一个层面来讲,闰秒或多或少会对时间精度要求较高的设备和应用,如现代卫星通信和导航系统,造成影响。主要原因是由于它的不可预测性,因为谁都不知道在未来几个月里会不会出现一次新的闰秒,所以系统的设置无法完美规避闰秒带来的影响。这些通信系统需要与太阳、月亮和恒星的常规位置绝对一致的时间,如果这些系统时间出错带来的影响不可想象。

有些国家机构曾经提出取消闰秒的议案并在国际大会上进行表决,但这些议案目前都处于驳回或延期决定的状态。学界至今提出的新方案也都还存在各种问题,不能完美替代闰秒。

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谁来守护时间?英法两国延续200多年的“相爱相杀”

取消闰秒的建议,曾一度得到了意大利、德国、日本等十几个国家的支持,其中法国最为坚定。法国和英国关于“谁来守护时间”的梁子早在1884年就结下了。在当年的华盛顿本初子午线会议上,法国力推“巴黎标准时间”,结果被英国的“格林尼治时间”打败。

而现今主要由法国人组成的国际计量局表示,世界标准时间应该完全基于原子钟的时间即原子时。“继续使用格林尼治时间即天文时,就等于允许世界上同时存在两个时间。”

作为格林尼治时间的发祥地,英国人可不这么看。包括英国在内的一些国家认为,依靠闰秒调节天文时和原子时的方法已经沿用了近50年,这一方法能够很好地继续发挥作用。

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