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有没有觉得一天时间不够用?事实证明,你可能正在做某事。地球的自转速度比过去半个世纪快,导致我们的日子比我们习惯的要短一些。而且,尽管这是一个非常小的差异,但它已成为物理学家、计算机程序员甚至股票经纪人的头疼问题。
地球为什么自转我们的太阳系形成于大约4亿年前,当时一团稠密的星际尘埃和气体云开始自行坍塌并开始旋转。由于角动量,我们星球当前的自转中存在这种原始运动的残余——本质上,“旋转体继续旋转的趋势,直到有东西积极试图阻止它,”英国高级研究科学家彼得·惠伯利解释说。国家物理实验室。
由于角动量,我们的星球已经旋转了数十亿年,我们经历着白天和黑夜。但是,它并不总是以相同的速度旋转。
数亿年前,地球绕太阳公转的时间大约为次;通过检查珊瑚化石上的生长线,我们可以看到每年都被额外的日子塞满的证据。尽管随着时间的推移,日子逐渐变长(部分原因是月球如何拉动地球的海洋,这让我们的速度有点慢),但在人类的观察期间,我们一直保持在大约24小时的时间来进行一次完整的自转——这相当于每次绕太阳转约36圈。
然而,随着科学家们在观察地球自转和跟踪时间方面做得更好,他们发现完成一次完整自转所需的时间只有很小的波动。
一种追踪时间的新方法科学家们在年代开发了原子钟,通过观察铯原子中的电子如何从高能激发态回到正常状态来计时。由于原子钟的周期是由这种不变的原子行为产生的,因此它们不会像传统时钟那样受到温度变化等外部变化的影响。
然而,多年来,科学家们发现了一个问题:无可指责的稳定原子钟与世界其他地方保持的时间略有不同。
“随着时间的推移,原子钟的时间与天文学测量的时间,即地球或月亮和星星的位置之间存在逐渐的分歧,”时间和频率物理学家JudahLevine说美国国家标准与技术研究院分部。基本上,原子钟记录的一年比根据地球运动计算的同年要快一点。“为了防止这种差异变得太大,年,决定定期为原子钟添加闰秒,”莱文说。
闰秒的功能类似于我们每四年添加到二月底的闰日,以补偿地球以36.2天绕太阳运行的事实。然而,与每四年定期发生的闰年不同,闰秒是不可预测的。
国际地球自转和参考系统服务通过向卫星发送激光束以测量其运动等方法来监测行星的自转速度。当地球运动绘制的时间与原子钟测量的时间不同步接近一秒时,世界各地的科学家在6月30日或12月31日晚上11时9分9秒协调停止原子钟一秒钟,以让天文钟赶上来。你有它-闰秒。
意外的变化自年添加第一个闰秒以来,科学家每隔几年就会添加闰秒。它们以不稳定的方式添加,因为地球的自转是不稳定的,间歇性的加速和减速周期扰乱了地球数百万年的渐进式减速。
“地球的自转速度是一项复杂的工作。它与地球和大气之间的角动量交换以及海洋的影响和月球的影响有关,”莱文说。“你无法预测很远的未来会发生什么。”
但是在过去十年左右的时间里,地球的自转减速已经……嗯,放慢了。自年以来没有增加过闰秒,我们的星球目前的旋转速度超过了半个世纪以来的速度。科学家们不确定为什么。
“没有预测到不需要闰秒,”莱文说。“事实上,假设是地球会继续减速,并且继续需要闰秒。所以这个效果,这个结果,非常令人惊讶。”
闰秒的问题科学家们可能不得不根据地球自转的速度以及这种趋势持续的时间来采取行动。“目前有人担心,如果地球的自转速度进一步增加,我们可能需要有所谓的负闰秒,”Whibberley说。“换句话说,我们必须从原子时间尺度中抽出一秒钟,让它恢复到与地球的状态,而不是插入额外的一秒来让地球赶上。”
另一方面,负闰秒会给科学家带来一系列全新的挑战。“以前从未出现过负闰秒,令人担忧的是,必须处理的软件以前从未在操作上进行过测试,”Whibberley补充道。
“互联网的主要支柱是时间是连续的,”莱文说。如果没有稳定、持续的信息流,事情就会崩溃。重复或跳过一秒钟会使系统感到困惑,并可能导致本应是连续数据流的间隙。闰秒也给金融业带来了一个问题,每笔交易都必须有自己独特的时间戳——如果23:9:9秒重复出现,就会出现这个问题。
一些公司,比如谷歌,已经在寻找自己的闰秒解决方案。在闰秒日,谷歌没有停止时钟让地球赶上原子时间,而是将每秒延长几分之一秒。“这是一种做法,”莱文说,“但这与时间定义的国际标准不符。”
时间作为工具然而,在宏伟的计划中,我们每两年只谈论几分之一秒。您可能已经经历了许多闰秒,甚至没有意识到这一点。而且,如果我们认为时间是衡量我们在周围世界中看到的事物的一种工具,例如从一天到下一天的过渡,那么就有理由支持遵循地球运动而不是电子设定的时间在原子钟里——不管它们有多精确。
Levine认为闰秒不值得它们造成的麻烦:“我个人的看法是,治疗比疾病更糟糕。”如果我们停止调整时钟以考虑闰秒,那么与原子钟记录的“真实”时间相差一分钟可能需要一个世纪。
尽管如此,他承认,虽然时间只是一种构想,是人类为了理解我们在一个巨大而陌生的宇宙中的经历而做出的明确尝试,“你也确实有这样的想法,即在中午12点,太阳在高架。”因此,即使您不经常考虑它,您也与天文时间有关。”闰秒只是保持该链接活跃的一种很小的、几乎难以察觉的方式。
耐透日积跬步