【科普】閏秒,對衛星有什麼影響?

2021-02-15 上海航天


由於地球自轉放緩,2015 年,地球迎來了自 1972 年以來第 26 次閏秒。格林尼治時間 6 月 30 日的午夜,也就是北京時間 7 月 1 日 7:59:59 之後,人們經歷了一個特別的 7:59:60。

這多出的滴答 1 秒,會有什麼影響?天文學家表示,一般不會對日常生活和工作造成任何影響。公眾只要了解這 1 秒時間並非憑空增加,而是「世界時」與「原子時」之間的「協調」就足夠了。但在航空、航天等時間精確到毫秒的行業和領域,這 1 秒,是一個不能忽視的存在。

時間是衛星運行的重要基準。在太空中運行的衛星,基本都會相對某個基準時間建立一個以毫秒計數的星上時鐘。這個星上時鐘需要與地面時間進行校對,以避免由於星地時間差,星上數據在使用地面時間進行處理時,衛星位置、姿態、載荷的測向定位、地面圖像配準出現的偏差。對近地軌道衛星,閏秒導致的位置偏差一般有7 公裡之多。


對在軌衛星進行閏秒操作到底怎麼進行呢?其實並不複雜,只要編寫好閏秒操作的具體要求,因「星」而異,在衛星測控弧段擇機上注命令,給星上時鐘做數學運算,強制扣除一秒,把衛星走快的腳步拉回來一步就行了。其實,對在軌衛星進行閏秒操作今年並不是第一次。就拿八院實踐系列衛星來說,如 2005 年發射的實踐七號衛星在 2006 年元旦就執行了閏秒操作,此後又分別在 2009 年元旦、2012 年 7 月 1 日及今年 7 月 1 日進行閏秒操作。

相對於早先的衛星採用時間基準進行集中、均勻校時的方式,實踐七號的時間通過 GPS 的廣播數據將時間穩定控制在 20 毫秒指標內,實踐十二號通過 GPS 秒信號將時間控制在 10 毫秒內,實踐十六號通過 GPS 時差測量及秒信號將時間控制到 2 毫秒內,均在軌自動校正而不需地面幹預。到了實踐十六號,閏秒修正更簡單了。該星設置了定時授時功能,可實現每分鐘 GPS授時校時操作,發生閏秒後 1 分鐘內就能完成衛星閏秒的自動校正。

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    這一願望真的在格林尼治時間6月30日午夜(北京時間7月1日7:59:59),通過增加閏秒而實現。事實上,自1972年起,為幫助「世界時」追趕「原子時」,我們的鐘表已撥慢了26秒。    一秒,究竟能發生什麼?
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    兩次閏秒之間的時間間隔沒有規律,最短一次只間隔了6個月,最長一次間隔了7年。上次閏秒調整發生在格林尼治時間2015年6月30日。多一秒,能發生什麼對於普通人來說,增加一秒可能根本就不會被察覺;完美主義者們可以試著在2017年1月1日7時59分59秒時將自己手錶上的時間撥慢一秒。然而,對某些領域和行業,這短暫的一秒可能會使情況變得異常複雜。
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  • 有閏年、閏月,閏秒你知道是什麼嗎?
    閏秒通俗來說就是地球自轉的時間並不是穩定保持不變的,有一定的不均勻性和長期變慢性,所以世界時的一天可能會並不是精確地24小時;然而我們的原子時鐘24小時則是絕對的分秒不差。這樣就必然會有一個問題,世界時UTC(Coordinated Universal Time)和原子時IAT(International atomic time)之間會有一定誤差;當誤差達到一定程度時,閏秒就來了;
  • 你知道閏秒嗎?
    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。
  • 科普 閏秒是不是多了一秒?
    這多出的一秒,就是最近炒的很熱的閏秒了。不過時間並不會憑空多出一秒,所謂的閏秒,只是不同時間標準相互協調的產物。一天到底有多長並不確定自古以來,人類的生活規律都是「日出而作日落而息」,地球自轉一周就是一天——24個小時。這就是世界時(UT)的原始定義。把這24個小時繼續拆分,就會得到1分鐘和1秒鐘的長度。
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    閏秒來了!全世界將在2015年6月30日實施一次正閏秒。地處東八區的中國(北京)時間將在7月1日早上8時增加1秒,屆時我國的鐘表都會調慢一秒鐘。時間為什麼會「多」出一秒?閏秒對我們的生活會產生哪些影響?閏秒的實施為什麼會有爭議?我們還會經歷幾次閏秒?帶著這些問題,記者採訪了時間頻率專家。
  • 「閏秒」
    1990年,用於為國際標準時間計時的原子鐘將要加上一個額外的「閏秒」,以調整原子鐘計時與地球自轉的差別。世界各地的原子鐘將在格林威治時間12月31日23時59分60秒加上這個「閏秒」,那麼「閏秒」是如何產生的呢?它與天文氣象有什麼關係呢?這得從時間概念的演變說起。
  • 資料 | 閏秒是什麼及處理方法
    為確保協調世界時與原子時相差不會超過0.9s,在必要時會將協調世界時增加1s或去掉1s,這一技術措施被稱為閏秒。國際地球自轉服務組織決定加入閏秒的時間。加入閏秒的時間只能是每年的六月或十二月的最後一天的最後一分鐘。
  • 中美日等多國為今年「閏秒」博弈10餘年
    隨著地球自轉速度有減緩的趨勢,兩者的偏差也在不斷加大。1972年,一種折中的時間尺度——協調世界時(UTC)應運而生,取代世界時作為國際標準時間。UTC採用原子時的秒長,而時刻通過增加1秒或減去1秒(正閏秒或負閏秒)以儘量接近世界時,這就是「閏秒」。秒鐘時間能做什麼?
  • 2020年後,地球自轉周期為50年最快,這對我們有什麼影響?
    #科學了不起#有時候,有沒有這種感覺?一眨眼一天就過去了,這時間變快了嗎?地球晝夜旋轉圖應對這個變化多一秒鐘或者少一秒鐘,看似沒什麼影響,但是對國家的航空航天工程來說,確實影響重大。衛星系統最難的就是定位,地球時刻在轉接信號。
  • 世界時·原子時·閏秒
    由於地球不是一個以固定的速度運轉的剛性實體,大氣層、海洋和液態內核都有相對於地球整體的「獨立運動」,這些運動造成的摩擦力,會干擾地球自轉速度的均勻,使之偶爾呈現「變速」現象。這樣,平太陽秒對於要求精密計量的領域(如火箭、衛星、飛彈的發射工作和太空飛行器的對接工作等),就遠遠滿足不了需要。  1956年,科學家們利用物質的分子和原子內部的某種有規律的運動,製成了新型的計時儀器——原子鐘。
  • 「閏秒」事件全揭秘
    UTC採用原子時的秒長,而時刻則通過增加1秒或減去1秒(正閏秒或負閏秒)以儘量接近世界時,這就是閏秒。2016年7月6日,巴黎國際地球自轉服務組織IERS在第52期C公報向全球負責標準時間測量和發播的機構發布閏秒公告:國際標準時間UTC(Coordinated Universal Time,協調世界時)將在2017年1月1日實施一個正閏秒,即增加1秒。
  • 聽過閏年、閏月,那閏秒是怎麼回事?
    我國天文教育專家、天津市天文學會理事趙之珩介紹說,為了確定時間,世界上有兩種時間計量系統:基於地球自轉得出的「世界時」和基於原子振蕩周期確定的「原子時」。由於兩種時間尺度對秒的測量方法不同,隨著時間的推移,這兩個時間系統之間就會出現差異。為使人們的時鐘與地球的自轉同步,計時員會定期引入「閏秒」。
  • 運維注意,墨菲定律,閏秒又來了
    雖說年底的事,時間還早,但是可以先關注一下。分 60秒 2017 年1月1日,8時  0分  0秒     截止2016年12月31日,協調世界時UTC與國際原子時TAI的差為36秒。當前,全球使用兩種時間計量系統:基於地球自轉的世界時UT1和以原子振蕩周期確定的原子時TAI。世界時是以地球自轉運動來計量的時間,由於地球自轉速率的變化,世界時的秒長會有微小的變化,每天的快慢可以達到千分之幾秒。原子時是取微觀世界的銫原子兩個超精細能級間躍遷輻射頻率來定義的時間,其精確度每天快慢不超過千萬分之一秒。
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    2015年1月18日  常聽說過閏月和閏年的,但閏秒很少聽到過,閏秒是什麼,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」,以原子振蕩周期確定的「原子時」。「世界時」由於地球自轉的不穩定會帶來時間的差異,「原子時」則是相對恆定不變的。這兩種時間尺度速率上的差異,一般來說一至二年會差大約1秒時間。
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    「這次和上次閏秒相比,相隔了3年多,也是進入二十一世紀以來的第三次閏秒。」董紹武說。  下一個閏秒會是什麼時候?專家表示,並沒有規律可循,不好說,有時三五年閏1秒,有時六七年閏1秒。不過,這1秒不能輕易忽略,就像加拿大一位科學家所說:「由於閏秒的原因,每600年所積累的『多出來』的時間為30分鐘,1000年可多出1個小時。」