一秒鐘有多久是怎麼確定的?
一秒鐘有多久?
劉翔可以跑8.5米
蜂鳥可以振翅55次
甚至足以愛上一個人
當然,也可能幾十萬上下
不過一秒鐘到底有多久
也是隨著科學家們的認知
而不斷改變的
你知道今天的時間是怎麼確定下來的嗎?
世界時:使用地球自轉周期
世界時(Universal Time,簡稱UT)使用地球自轉周期,以日為基礎,分出秒的單位
。而世界時的時間就是著名的格林尼治天文台中間的本初子午線的時間。世界時是不均勻的
,如果大家對於陀螺的運動比較了解的話,就會知道,我們的極軸在畫圈。為了減少極軸對於時間的影響,人們將世界時進行修正,產生了UT1;接著,對四季的變化進行修正,產生了UT2
。
穿過格林威治天文台的本初子午線
但是隨著地球越轉越慢,使用世界時的累計誤差會讓人們逐漸陷入一種晝夜顛倒的生活中。因此,又產生了曆書時。
曆書時:使用地球公轉周期
1960年開始採用曆書時。曆書時的起始時刻是世界時1900年1月1日0時,在時刻上嚴格與世界時銜接起來;
曆書時的秒是回歸年長度的1/31556925.9747
。曆書時的基本單位是年,將年分成秒,是將一個大周期分成了小周期。但是曆書時也存在著問題。因為曆書時的觀測難度非常之大,是通過觀察月亮得到的,但是通過望遠鏡看月亮,想找到準確的邊緣那是相當困難的,因此精度非常低,只有10^(-9)s
為此,科學家們開始尋找更加穩定的時間。
原子時-TAI:
極其穩定
隨著量子理論和電子學的發展,人們認識到,原子或分子振蕩的周期相當穩定,遠遠超過世界時和曆書時所依據的天文標準,若用其來定義秒,可以使秒的精度大大提高。利用原子振蕩頻率確定的時間標準稱為原子時。
銫133原子在基態的兩個超精細能級結構間零磁場躍遷時,輻射頻率的9192631770個周期持續的時間為1秒
。原子時的特點就是極其穩定,能達到10^(-12),比曆書時高1000倍
。世界上第一台銫133原子鐘
但是,使用原子時也是有問題的:
如果完全使用原子時,由於地球自轉會逐漸變慢,每5000年就會差一個小時!這麼算下來,三萬年後,太陽升起來後,才是午夜零時!
為了解決這個問題,科學家們又發明了協調世界時。
協調世界時:你每天看到的時間
協調世界時(Coordinated Universal Time),又稱世界統一時間、世界標準時間、國際協調時間
。由於英文(CUT)和法文(TUC)的縮寫不同,作為妥協,簡稱UTC
。也就是我們現在看到的時間,包括手機上的、電腦上的、新聞聯播上面的時間。協調世界時是以原子時秒長為基礎,在時刻上盡量接近於世界時的一種時間計量系統。
世界時區
不過隨著地球自轉的變慢,世界時和原子時之差就會逐漸積累,當相差0.9秒的時候,協調世界時就會選擇加一秒或者減一秒。
一般放在6月30號或者12月31號的最後一分鐘的最後一秒
。比如2016年12月31日的60秒。
然鵝
不管一秒是世界時、曆書時
還是原子時
都匆匆溜走了
正如朱自清的《匆匆》里的——
「你聰明的,告訴我,
我們的日子為什麼一去不復返呢?」
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