你知道閏秒嗎?

2021-01-18 新華網客戶端

什麼是閏秒?

科學上有兩種時間計量系統:基於地球自轉的天文測量而得出的「世界時」和以原子振蕩周期確定的「原子時」。

世界時的時間計量系統是基於地球自轉時間。太陽的東升西落是長期以來人們計算時間的主要依據,太陽走到天空中最正中的位置時,就是12時。

在世界時的計量系統中,一秒有多長,取決於一天(地球自轉一周的時間)有多長,如果地球的自轉速度保持不變,一秒的長度就不會變。那麼問題來了,地球的自轉速度並不是恆定的,它有時快、有時慢,一秒的長度也會隨之改變。時間實際上變得不準確了,誤差可以達到千分之幾秒。

1948年,英國製造出世界上第一臺原子鐘,隨後,美國、加拿大等國也相繼研製出原子鐘。取微觀世界的銫原子兩個超精細能級間躍遷頻率9192631770周來定義1秒。由於原子內部振蕩不受外界環境影響,因此非常穩定和精確。

1967年,第十三屆國際度量衡大會定義和引進了原子時系統,將1958年1月1日零時零分零秒作為原子時的計時起點,並與世界時重合。但是由於精確度的原因,兩者之間的差異逐漸增大。所以當原子時與世界時的監測數據相差0.9秒時,「協調世界時」便會增加或減少1秒,這就是閏秒。

閏秒的重要影響

時間快一秒或慢一秒不會對普通民眾的日常生活產生較大影響,但一些對時間精度要求較高的行業,例如航天、通信、金融等,一秒的差異則會產生巨大的影響。

航天飛船1秒鐘的飛行距離將近8公裡,如果無規律地相差1秒,飛船可能會偏離原定軌道,嚴重威脅其安全。電信行業也是對時間精度要求較高的行業,電信公司的系統時間一旦不準確,就會與接收器和傳輸器的頻率不符,人們在傳送電郵或通話時,會出現數據流失的現象。

另外,對於電子、金融、軍事等需要精密時間的領域,這一秒的誤差,也可能對整個系統造成重大損失,甚至導致系統崩潰。

閏秒的未來

目前,取消閏秒,直接使用原子時的呼聲較高。因為在同一瞬間,讓各種基於時間提供服務的機構增加或減少一個閏秒,絕非易事,需要投入大量的人力和財力,若稍有疏忽,電腦、手機、空中交通管制和金融交易市場等領域會因時間誤差而產生混亂。閏秒還會阻礙一些高精度系統在全球範圍內的銜接和普及。

如果取消閏秒,在未來,原子時意義上的正午,對應的可能是滿天星鬥的景象。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創,轉載時務請註明出處。

作者: 闞寶雲   [責任編輯: 李浩]

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