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闰秒

发布日期: 2015-07-06 14:45 浏览次数:

名词释义

闰秒(或称为跳秒)是对协调世界时作出加一秒或减一秒的调整。国际原子时的准确度为每日数纳秒,而世界时的准确度为每日数毫秒。对于这种情况,一种称为协调世界时的折中时标于1972年面世。为确保协调世界时与世界时相差不会超过0.9秒,在有需要的情况下会在协调世界时内加上正或负一整秒。这一技术措施就称为闰秒。

闰秒方法

是否加入闰秒由位于巴黎的国际地球自转和参考坐标系统服务决定,在格里历的每年6月或12月的最后一天的最后一分钟进行跳秒或不跳秒,也就是说每年的这两个一分钟并不就是等于60秒,而是在60秒上下变化。

如果正闰秒,则这一秒是被加在第二天的00:00:00前的。当决定加入正闰秒的时候,当天23:59:59的下一秒当记为23:59:60,然后才是第二天的00:00:00。如果是负闰秒的话,23:59:58的下一秒就是第二天的00:00:00了。

现时所有闰秒都是正闰秒。

成因原理

科学上有两种时间计量系统:基于地球自转的天文测量而得出的"世界时"和以原子振荡周期确定的"原子时"。"世界时"由于地球自转的不稳定(由地球物质分布不均匀和其它星球的摄动力等引起的)会带来时间的差异,"原子时"(一种较恒定的时制,由原子钟得出)则是相对恒定不变的。这两种时间尺度速率上的差异,一般来说一至二年会差大约1秒时间。

1971年国际计量大会通过决议:使用"协调世界时"来计量时间。当"协调世界时"和"世界时"之差超过0.9秒时,国际地球自转服务组织(IERS)就负责对"协调世界时"拨快或拨慢1秒,这就是闰秒。

作用影响

按照这几十年来已知的差异来测算,大约5000年后"原子时"会比"世界时"快1个小时,所以就要通过闰秒来进行调整。自1971年首次增加闰秒以来,"协调世界时"已经调整了24个闰秒。事实上,从1958年"原子时"诞生至2006年,两个计时系统之间已累计差了33秒,也就是说地球自转慢了半分钟左右。

日常生活影响:快一秒慢一秒感觉不出来

闰秒调整对普通民众的日常生活不会产生影响,时间快一秒慢一秒大家都感觉不出来,更不会出现千禧年千年虫那样的问题。到了闰秒这一天,我们的手机时间来自通信基站,会自动调整。一般手表需要对照电视台、电台手调,电波表可自动调整。大部分电脑需要手动调时,如果电脑安装了一个校时软件,就可自动对准了。

航天、军事影响:一秒钟飞船已飞过8公里

增加的这"一秒",对于一些特殊行业来说,足以带来很大的影响。地球转了那么多年,误差日积月累,从量变到质变,如果不设法校准,那么所有的当日都有可能变成昨日。

专家表示,对于航空航天和军事、潜水、电力部门等科研单位,一秒钟的误差足以引起系列影响。

比如在航天领域,飞船1秒钟就要飞将近8公里的路程,要是差了这1秒,误差可就大了:飞船轨道可能偏移,飞船着陆地点可能差上十万八千里,更糟糕的是飞船的安全会受到巨大的威胁。再比如,网络通信上,协调世界时被用在很多互联网标准中,像网络时间协议就是其中的一种。如果出现1秒的误差,全世界那么多台电脑一下子都乱了套。

另外,电网故障的维修、电网与电网之间的并网,都需要使用精密时间,如果出了1秒钟的误差,甚至有可能是整张电网的停电甚至崩溃。

不增加闰秒的影响

如果不增加闰秒会有什么影响呢?如果按照世界时与原子时之间时差的累积速度来看(39年减慢了24秒),大概在七八千年后,太阳升起的时间可能就会与现在相差2个小时了本来中午12点太阳当头照,而七八千年后就要下午2点太阳才当头照了。

不足之处

对于授时机构、通信、航天、电子等时间精度要求较高的领域而言需要时间的连续性。有些领域的科研需要"原子时",全球卫星导航精确到纳秒,而卫星发射需要精确到微秒以上。

因此,时间作为一个系统内部参数要求尽可能的连续,闰秒的出现,只能起到弥补和修正的作用,但客观上导致了时间的中断。

闰秒频率

多少年会闰秒?要根据地球自转速度而定。

对闰秒不了解的朋友可能会问,这个闰秒是不是有固定的添加频率?比如说,从2008年到2012年相隔四年再次添加一秒,那么这个四年是不是闰秒的添加频率?对此,中国科学院南京紫金山天文台研究员王思潮解释,闰秒的添加频率是不固定的,有时一年添加两次闰秒,有时7年添加一次闰秒,而这一次添加闰秒的时间是4年,如此"漂浮不定",这个频率到底如何计算?

地球的转速越来越慢,相比几亿年之前,慢了很多,同时地球绕太阳公转的轨道并不是均匀的圆形,而是椭圆形。

大家都知道,椭圆形的轨道有两个焦点,而太阳只处于其中一个,根据开普勒定律,相等的时间内扫过相等的面积,地球在相等的时间里走过的轨道的长度其实是不一样的,这造成地球离太阳的距离总是变化的,而地球离太阳的远近,会影响两者之间的力量对比,从而影响地球自转的速度。其次,地球本身不是一个正球体,而是一个近似梨形的扁球体,内里的物质不均匀,造成其转动过程中的不规律性。第三,地球的地轴与太阳之间有个角度,是"歪着脖子"转动,因为这个夹角,太阳会产生一种想要纠正它的拉力,想使其垂直转动,但实际上并不可能,地球会产生一种反拉力,使得地球在自转过程中像陀螺一样转动,在每年都会产生岁差,虽然看似可以忽略,但是每两万六千年,这个误差就有一圈。

专家表示,因为潮汐作用的影响,地球的转速正越来越慢,为了调整我们的计时时间和"地球时间"的差异,会有增添闰秒的现象,从1972年开始,每一次,都是增加闰秒,没有减少闰秒,因为减少一秒,就是得让地球转动变快需要巨大的能量,我们地球上发生的地震、海啸都不足以产生"秒"一级的能量。

 

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