為什么時(shí)間會(huì)多出1秒 北京時(shí)間7月1日早上8時(shí)，全國(guó)的鐘表將調(diào)慢1秒鐘
發(fā)布時(shí)間：2015-06-30
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來(lái)源：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院
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根據(jù)國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織公告，格林尼治時(shí)間6月30日全世界的時(shí)間將多出一秒，即閏秒。地處東八時(shí)區(qū)的中國(guó)，將在北京時(shí)間7月1日早8時(shí)增加1秒，全國(guó)的鐘表將調(diào)慢一秒鐘。
為什么時(shí)間會(huì)多出一秒？這多出的1秒有必要嗎？26日，記者走進(jìn)了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，從事時(shí)間頻率研究的計(jì)量科學(xué)家們給出了解答。
這是第26次閏秒
中國(guó)計(jì)量院時(shí)間頻率所守時(shí)室主任張愛敏介紹，人類計(jì)時(shí)起初用的是天文時(shí)或天文秒，即借助天文觀測(cè)得到地球自轉(zhuǎn)的平均周期（日長(zhǎng)），將其等分為86400份（即一天24小時(shí)，一小時(shí)60分，一分60秒）得到秒長(zhǎng)。不過，由于地球自轉(zhuǎn)速率不穩(wěn)定，時(shí)快時(shí)慢，天文時(shí)并不穩(wěn)定。20世紀(jì)中葉，隨著量子理論的誕生和發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些量子現(xiàn)象的時(shí)間穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于天文現(xiàn)象，于是出現(xiàn)了利用量子現(xiàn)象測(cè)量時(shí)間的建議，即原子時(shí)或原子秒。
1967年，國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定用原子秒取代天文秒。在1個(gè)天文秒里，他們數(shù)出銫原子的133同位素“振動(dòng)”了9192631770次，于是銫原子輻射9192631770周期定義為1原子秒。
原子時(shí)基于銫原子振蕩周期確定，因此相對(duì)恒定不變。天文時(shí)則取決于地球自轉(zhuǎn)的速率，會(huì)隨地球自轉(zhuǎn)速率的變化而變化。隨著時(shí)間的推移，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩者逐漸出現(xiàn)了偏差。
“當(dāng)這個(gè)偏差達(dá)到0.9秒時(shí)，國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織就會(huì)向全世界公布，在下一個(gè)6月或12月最后一天的最后一分鐘，把時(shí)間撥快或撥慢1秒，這就是‘閏秒’?！睆垚勖艚忉尅?BR> 這個(gè)被“撥動(dòng)”過的時(shí)間才是我們目前所使用的時(shí)間，國(guó)際上將其稱之為協(xié)調(diào)世界時(shí)。
“協(xié)調(diào)世界時(shí)是原子時(shí)和天文時(shí)之間的‘妥協(xié)’和‘折中’。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)計(jì)量院研究員李天初說，1971年國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過決議，將協(xié)調(diào)世界時(shí)作為全世界通用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
1972年，協(xié)調(diào)世界時(shí)正式啟用，當(dāng)年6月世界上實(shí)施了第一次閏秒。最近一次閏秒在2012年，期間共進(jìn)行了25次閏秒調(diào)整，而且都是正閏秒（即加一秒），也就是說協(xié)調(diào)世界時(shí)一共增加了25秒。如果從1961年原子時(shí)開始計(jì)時(shí)算起，協(xié)調(diào)世界時(shí)比原子時(shí)一共慢了35秒?？梢?，地球自轉(zhuǎn)越來(lái)越慢了。
今年6月30日將是第26次閏秒，而且還是正閏秒。英國(guó)是零時(shí)區(qū)，將在6月30日最后1秒實(shí)施閏秒。由于我國(guó)采用的是東八時(shí)區(qū)的北京時(shí)間，所以將在7月1日7∶59∶59后面增加1秒，于是就有了7∶59∶60的特殊現(xiàn)象。
閏秒可能被取消
設(shè)立閏秒的初衷是為了保持原子時(shí)和天文時(shí)的一致。但隨著閏秒的實(shí)施，科學(xué)界開始反思：為什么一定要保持這種一致？取消閏秒的呼聲逐漸高漲。
“過去十多年來(lái)，很多人都在宣傳閏秒帶來(lái)的正面影響，閏秒的副作用卻被忽視了?！崩钐斐跽f。
由于地球自轉(zhuǎn)速率的變化不可預(yù)測(cè)，使得閏秒沒有規(guī)律，只能依靠人工干預(yù)。但人工調(diào)時(shí)間不是更改一個(gè)數(shù)字或轉(zhuǎn)動(dòng)手表旋鈕而已，需要進(jìn)行一系列精細(xì)操作，不僅耗費(fèi)人力物力，而且存在誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。
更重要的是，閏秒在眾多領(lǐng)域，尤其是許多新近發(fā)展的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中逐漸顯現(xiàn)出負(fù)面作用?！氨热缛蛐l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)標(biāo)如果引入閏秒，勢(shì)必中斷定位、導(dǎo)航、授時(shí)的連續(xù)性?！崩钐斐跽f。
如果取消閏秒，在原子時(shí)和天文時(shí)之間“折中”的協(xié)調(diào)世界時(shí)將回歸原子時(shí)，與以GPS、北斗為代表的原本就不閏秒的高準(zhǔn)確時(shí)間頻率應(yīng)用相一致，促成全世界使用一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)體系。
那如果取消閏秒，會(huì)有什么不利之處？
“不會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)影響。”他解釋，在人們的日常生活中，如果使用的時(shí)間和日出日落相差幾分鐘，甚至兩小時(shí)（就像烏魯木齊時(shí)間），幾乎不會(huì)帶來(lái)顯著不便。
日常生活不會(huì)有影響，那科學(xué)研究呢？國(guó)外研究人員曾在物理學(xué)、天文學(xué)等科學(xué)界做過調(diào)研，很多科學(xué)家第一反應(yīng)都是反對(duì)取消閏秒，但沒人能舉證取消閏秒會(huì)有害的實(shí)例?！笆欠袢∠c秒已不僅僅是一個(gè)單純的科學(xué)問題。”李天初表示。
新世紀(jì)以來(lái)，許多國(guó)家開始研究取消閏秒的可行性。2007年，國(guó)際計(jì)量組織以多數(shù)票通過了取消閏秒的建議，質(zhì)檢總局代表中國(guó)支持取消閏秒。2015年11月，國(guó)際電信聯(lián)盟舉辦的世界無(wú)線電大會(huì)將就取消閏秒進(jìn)行表決。
秒定義也將修改
盡管呼吁取消閏秒的呼聲很高，但這并不意味著各國(guó)放棄對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確性的追求。事實(shí)上，對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的追求是各國(guó)矢志不渝的努力。
李天初介紹，目前全世界最好的銫噴泉基準(zhǔn)鐘的準(zhǔn)確度已達(dá)到6000萬(wàn)到8000萬(wàn)年不差一秒。作為我國(guó)的國(guó)家秒長(zhǎng)基準(zhǔn)裝置，中國(guó)計(jì)量院研制的NIM5銫噴泉鐘基準(zhǔn)鐘準(zhǔn)確度已達(dá)到2000萬(wàn)年不差一秒，正在研制的NIM6將達(dá)到6000萬(wàn)年不差一秒。
科學(xué)家還正在計(jì)劃修改秒定義?！艾F(xiàn)行的秒定義在微波頻段，而光學(xué)頻率比微波高10000倍，工作在光學(xué)頻率的光鐘比微波銫噴泉鐘有更好的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度潛力?！崩钐斐跽f，更穩(wěn)定更準(zhǔn)確的時(shí)間在一些物理定律的驗(yàn)證、深空探測(cè)、自主導(dǎo)航飛行等方面，將發(fā)揮重要作用。
目前，主要發(fā)達(dá)國(guó)家正在研制各種基于不同原理的光鐘，準(zhǔn)備在2019年討論修改秒定義。中國(guó)計(jì)量院從2005年開始研制鍶原子光晶格鐘，并已獲得第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在今年9月召開的國(guó)際時(shí)間頻率咨詢委員會(huì)上將展示中國(guó)光鐘研究的進(jìn)展。
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