时间不必精确——原因如下

时间不必精确——原因如下

这是官方消息:闰秒的时间已经屈指可数了。

到 2035 年,全世界的计算机将减少一个基于人类时间的故障原因。小学生在记忆日历时将减少一个令人困惑的计算。

我们的日子在不断变化:地球自转的微小差异会在数月或数年内累积起来。为了弥补这一差异,世界时间的权威机构会时不时地增加一秒,让日子回到正轨。自 1972 年引入该系统以来,我们已经经历了 27 次闰秒。

但闰秒一直代表着更深层次的差异。我们对一天的理解是基于地球自转的速度;然而我们却在原子的帮助下定义了秒——就科学家、计算机等而言,秒是时间的实际基本单位。这是一个明确的差距,使天文学和原子物理学相互矛盾。

[相关:精确计算时钟的秒数需要时间和激光]

上个月,全球标准时间的守护者选择了原子物理学而不是天文学——专家表示,这很好。

“我们永远不会放弃计时受地球自转控制的理念。[但]事实上,我们不希望它严格受地球自转控制,”巴黎国际计量局 (BIPM) 计时员帕特里齐亚·塔维拉 (Patrizia Tavella) 表示。BIPM 是一个多政府机构,其职责之一是将各国的官方时钟统一起来。

日是一个相当奇怪的时间单位。我们通常认为它是地球绕地轴旋转一圈所需的时间:天文学中的一个数字。问题是,世界上最基本的时间单位不是日,而是秒,而秒的测量单位是更微小的东西:铯-133原子,第55种元素的同位素。

由于铯-133 的原子核会经历微小的能量变化,因此它会以非常可预测的时间释放光子。自 1967 年以来,原子钟每秒精确计算出 9,192,631,770 个这样的时间单位。因此,对于计量学家(研究测量本身的人)而言,一天就是 86,400 秒。

但一天并不总是正好是 86,400 秒,因为地球的旋转并不是恒定的。

细微的运动,如月球的潮汐引力或地球质量分布在其融化的内部结构翻滚时的变化,都会影响地球的自转。一些科学家甚至认为,气候变暖可能会将热空气和融化的水移到更靠近两极的地方,这可能会加速地球的自转。无论原因是什么,它都会导致一年中白天长度的毫秒差异,这对于当今极其准时的计时员来说是不可接受的。这就是他们试图调整它的原因。

国际地球自转和空间系统服务组织 (IERS) 是一家负责制定全球时间标准的科学非营利组织,它定期发布误差幅度的计数,以方便世界各地的计时人员。12 月的大部分时间里,地球自转时间与原子钟时间相差 15 到 20 毫秒。

科学家认为,大约需要一个世纪的时间,时间差才能达到一分钟;而大约需要五千年的时间,时间差才能达到一小时。

每当这个差距太大时,IERS 就会援引闰秒的命令。每年 1 月和 7 月,该组织都会发布关于是否需要闰秒的判断。如果需要闰秒,世界各地的计时员会在 6 月 30 日或 12 月 31 日的最后一分钟加上第 61 秒,以两者中较早的为准。但今年 11 月,国际计量局裁定,到 2035 年,世界钟表大师将搁置闰秒,转而采用尚未确定的方法。

这意味着位于伦敦格林威治的皇家天文台——格林威治标准时间 (GMT) 及其现代继任者世界协调时间 (UTC) 的基准——将与它曾经定义的日子不同步。业余天文学家可能也会抱怨,因为没有闰秒,夜空中的星星观测可能会变得难以预测。

但对于大多数人来说,闰秒只是微不足道的好奇心而已——尤其是与长途旅行者所面临的时区迷宫相比,或者与生活在实行夏令时或夏令时的国家的人们每年必须观察两次的时差相比。

另一方面,增加一个微妙的秒数来使一天的时间完美对齐是有代价的:技术故障和程序员的噩梦,因为他们必须处理不同国家混乱的计时系统。“没有闰秒会让事情变得简单一点,因为不需要偶尔调整,但日常用户不会注意到这种差异,”美国国家标准与技术研究所(NIST)的计时员 Judah Levine 说,NIST 位于科罗拉多州博尔德,是美国政府机构,负责制定国家的官方时钟。

[相关:学会准时永远不会太晚]

新计划规定,2026 年,国际计量局和相关组织将再次开会,确定在时间守护者需要采取行动之前,他们可以容忍差异增长到什么程度。“我们必须提出新的容忍度,可能是一分钟、一小时或无限大,”塔维拉说。他们还将提出他们(或他们的继任者)修改数字的频率。

这不是一个需要立即做出的决定。NIST 的计时员伊丽莎白·唐利 (Elizabeth Donley) 表示,“可能没有必要”将原子时间和天文时间相协调。“需要了解天文学和导航时间的用户组可以查找两者之间的差异。”

目前我们无法预测地球自转的变化,但科学家认为,大约需要一个世纪,时间差才会达到一分钟。“几乎没有人会注意到,”唐利说。大约需要五千年,时间差才会达到一小时。

换句话说,我们可以把计算时间的难题留给我们的孙子或曾孙来解决。“也许将来,我们会对地球的运动有更深入的了解,”塔维拉说,“也许,还会有更好的解决方案被提出来。”

<<:  澳大利亚隐形军用无人潜艇将被称为“幽灵鲨”

>>:  火箭燃料可能正在污染地球上层大气

推荐阅读

为什么科学家使用这些无线电发射器来制造人造极光

如果您住在阿拉斯加州古尔卡纳及其周边地区,最近在天空中看到了一些怪异的光点,请不要担心;它们都是科学...

最终可能起飞的飞艇计划

“有些孩子想当消防员,”伊戈尔·帕斯捷尔纳克说。“我一直想着飞艇。”帕斯捷尔纳克在乌克兰利沃夫的一个...

历史上最大的数据盗窃案

窃取信息可以带来丰厚的利润,但破坏力却不亚于窃取其他任何东西。我们对数据盗窃历史的回顾涉及历史上一些...

《请拯救我的地球》完整版的号召力与评价

《请拯救我的地球[完整版]》的号召力与评价《拯救我的地球吧[完全版]》于1994年11月25日以OV...

您应该了解的新气候变化报告

今天是讨论气候变化的美好一天。Pixabay即使全球气温微小上升(仅 0.5°C),也可能严重改变我...

我们可以编辑基因组、创造合成生命并重塑世界。但我们应该这么做吗?

圣路易斯——四年前,荷兰和美国的科学家精心制造了一种可能具有毁灭性的疾病。他们对一种致命的禽流感病毒...

为什么我们还要使用飞行模式?

假期到了,对于我们许多人来说,这意味着要飞越全国去看望家人,或者——如果幸运的话——飞越世界去躲避寒...

缅甸蟒蛇的嘴张得比我们想象的还要大

入侵的缅甸蟒毫无疑问是佛罗里达州生态系统的祸根。自 2000 年确认它们出现在大沼泽地国家公园以来,...

毁灭恐龙的小行星引发了高达 2 英里的海啸

墨西哥尤卡坦半岛西海岸附近有一个深 12 英里、宽 6.2 英里的希克苏鲁伯陨石坑。这个 6600 ...

2013 年发明奖:机器人表演者

布莱恩·罗花了近十年时间为《病毒》、《人工智能》和《史酷比 2》等电影制作电子怪物。但几乎在一夜之间...

利用长曝光摄影在黑暗中“绘制”形状

您可能在社交媒体上看到过“光涂鸦”的例子。擅长这种摄影艺术形式的创作者可以通过在身体周围摆动光源来变...

美国最大的热气球是为了搭载跳伞者而建造的

美国最大的热气球设计飞行高度为 35,000 英尺或更高,藤篮中载有七人,飞越新墨西哥州。其中五人计...

JoJo的奇妙冒险:对故事和角色深度的全面评估

JoJo的奇妙冒险OVA系列的深度:埃及篇的魅力及其背景介绍《JoJo的奇妙冒险》改编自荒木飞吕彦的...

研究木乃伊如何治愈现代疾病

今年早些时候,科学家发表了一项对 137 具木乃伊的全身 CT 扫描研究,这些木乃伊包括古埃及人和秘...

科学家刚刚发现1.25亿年前的恐龙头皮屑

众所周知,恐龙也有自己的肮脏习惯——大多数身体都会变得很脏,无论是哪个物种。但头皮屑呢?没人真正预料...