【摘 要】
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每天24小时,每小时60分鐘,每分钟60秒,一天86400秒,日复一日,年复一年,似乎每天都是如此。可是,在科学严谨的计时工作者看来,并非如此。 以我们熟悉的钟表为例,机械表的误差每天小于45秒,石英表的误差每天小于0.5秒。虽然这些误差对人们的日常生活影响不大,但在科研领域,这样的计时工具就不行了,因为科学家需要掌握精确的时间。 为了适应这一需求,1956年,一种新型的计时工具——原子钟研制
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每天24小时,每小时60分鐘,每分钟60秒,一天86400秒,日复一日,年复一年,似乎每天都是如此。可是,在科学严谨的计时工作者看来,并非如此。
以我们熟悉的钟表为例,机械表的误差每天小于45秒,石英表的误差每天小于0.5秒。虽然这些误差对人们的日常生活影响不大,但在科研领域,这样的计时工具就不行了,因为科学家需要掌握精确的时间。
为了适应这一需求,1956年,一种新型的计时工具——原子钟研制成功。它用原子吸收或者释放能量时所产生的电磁波计时,这种电磁波非常稳定,再加上一系列精密仪器的控制,使得原子钟计时非常准确。随着研究的不断深入,原子钟的计时精度不断打破纪录:1999年研制成功的铯原子钟计时精度是每2000万年误差1秒;2013年研制成功的镱原子钟计时精度是每150亿年误差小于1秒,这也是迄今为止最精准的原子钟。
有了原子钟这一计时利器,人们可以更加精确地掌握时间,研究自然。但是,计时人员发现,地球自转一周并非绝对的86400秒,而是比24小时略长。比如,2015年1月,设在巴黎的国际地球自转学会就宣布,由于地球自转放缓的原因,2015年将多出1秒。这多出来的1秒将会被加在协调世界时当中,以使原子钟与地球自转相符。
因此,国际计量局于2015年6月30日23点59分59秒让原子钟停留了1秒,也就是增加了1闰秒。实际上,这种情况并非第一次发生。和日晷等计时工具不同,原子时与地球自转没有直接联系。由于地球自转长期变慢的趋势,1972年,国际计量大会提出了一个新的定义——协调世界时,又称世界标准时间,它的秒长严格等于原子时秒长。当原子钟与地球自转的时间差累计到达0.9秒时,国际计量局将做出1整秒的调整,即增加或减去1秒。从1972年至今,该局累计27次给原子钟增加了“闰秒”。
但是在2020年,地球自转速度略慢的现象改变了,地球自转一周的时间少于86400秒。尤其是2020年7月19日,地球自转一周的时间和原子钟相比,整整少了1.4602毫秒。可以说,这是人类使用原子钟计时以来,创纪录的最短的一天。在此之前,最短的一天出现在2005年7月5日。但在2020年这一年中,最短一天的纪录被打破了28次,也就是说,现在地球自转的速度比过去50年的任何时候都要快,并且这一趋势仍在继续。2021年,地球自转的速度将进一步加快,平均每天比原子钟少0.05毫秒,全年累计减少19毫秒。
这个误差对于个人生活而言,没有什么影响,但对于科学研究来说,是一个亟待解决的问题。这是因为许多领域,比如航天、通信、金融等对时间的精度要求很高,1秒的误差就可以造成很大的损失。为了解决这一问题,科学家正在争论是否增加1个负闰秒,也就是减少1闰秒,来校正日益明显的时间差。
也有科学家认为,讨论是否增加1个负闰秒或许意味着将促使人类永久地废除闰秒。因为从20世纪70年代增加闰秒以来,科学界一直就有反对的声音,认为增加或减少1秒会给各类精密仪器带来各种问题,并且会耗费大量的人力物力,这样做得不偿失,不如干脆取消闰秒,直接采用原子时。
宋末元初词人蒋捷曾写道:“流光容易把人抛。”现在看来,这句词是有道理的。科学家将如何挽回这些被“偷走”的时间?让我们拭目以待吧。
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