來源_中科院之聲
我們每個人都會伴隨著時間成長_時間是我們生活中永遠無法脫離的物理量。從很小的時候_我們就認識了鐘表_所有的鐘表都分成了60小格_秒針走1格即為1秒_轉一圈為1分_也就是1分鐘_60秒。
下面是一節小學數學單位換算的練習題_1分鐘等于多少秒呢？如果小朋友填60秒_老師一定會判為正確答案。
可在時間科學中_按現在國際標準時間的規定_正確答案應該是大部分情況下1分鐘_60秒_而在閏秒的情況下1分鐘≠60秒。下面讓我們解釋一下這到底是為什么。
天文時間
遠古人類的生活主要是“日出而作_日落而息”_而這日出日落是由地球自轉造成的_因此_地球自轉這一天文現象自然就成了計時的基礎。我們知道_地球每天自轉一周_因此_天上的天體每天東升西落一次。我們如果把地球當作一個大表盤_那么天上的天體就好比鐘面上表示鐘點的數字。天體的位置天文學家已經很好地測定過_也就是說這只天然鐘面上的鐘點數是精確知道的。天文學家的望遠鏡就像是鐘面上的指針_當望遠鏡對準相應的天體時_天文學家就可以知道正確的時間了_這里的天體可以是太陽或其他恒星。
自17世紀以來_天文學家們以地球自轉作為計時的基礎_一天的1/86400設定為1秒。_由于地球自轉季節性變化、不規則變化和長期減慢_所以這種天文時每天只能精確到1×10-9秒。
原子時
社會的進步和科學技術的飛速發展使人們對時間的精度需求越來越高。隨著量子力學的發展_1955年英國皇家物理實驗室（NPL）造出了第一臺以原子能級間躍遷為基礎的銫原子鐘。原子鐘剛出現的時候_她的性能并沒有天文時那么準_可幾年后她的準確度就超過了天文時_因此_科學家們便開始研究如何利用原子鐘來進行守時_至今“原子時”已經有60多年的歷史了。到了1967年_第13屆國際權度大會（CGPM）正式決定以原先天文時秒長為基礎_利用銫原子133同位素的兩個超細能級之間的9192631770次躍遷作為新的“秒長”定義。現在原子時的測量精度大大超越了天文時_滿足了許多現代科學的發展需求。
英國NPL的Parry和Essen正在操作銫原子鐘
閏秒
天文時和原子時的同時出現_使得時間以誰為準便成了一個現實且必須要解決的問題。天文時是以地球自轉為基礎的_她很適合我們的實際生活以及與地球自轉相關的許多科學領域_而原子時又以原子躍遷為基礎_她比天文時更加準確且易于提供物理時頻信號_這兩者互有優缺點。于是_從1972年開始_國際上綜合二者的特點正式推出了現在的國際標準時間“協調世界時（UTC）”。這國際標準時間是天文時與原子時“相互協調”的結果。_國際電信聯盟《ITU-R_TF。_460建議書》規定_“協調世界時”是在國際地球自轉服務組織（IERS）的協助指導下由國際權度局（BIPM）來維護的_具體過程為_BIPM負責國際原子時的計算_而IERS負責世界時的測量歸算_當原子時與天文時將要相差0.9秒的時候_由IERS提前半年對外公布原子時在6月30日或12月31日向天文時靠近1秒_這也就是所謂的“閏秒”_物理上由BIPM自身及其組織全球守時實驗室來執行。理論上講_閏秒有正有負_可現在地球沒有越轉越快_而總是越轉越慢。因此_自從實現閏秒以來_在閏秒時總是1分鐘變成61秒_而不是59秒。截止2016年12月_國際原子時已經與協調世界時累積了37秒的差距。
瑞士日內瓦國際電信聯盟總部
近年來的閏秒情況
我國閏秒的實現
全世界一共劃分為二十四個時區_我國的北京時間屬于東八區。因此_北京時間比國際標準時間快8個小時。我們國家的時間服務工作由我國科學院國家授時中心負責_全球閏秒在格林尼治時間0點同步調整_因此我國的閏秒由我國科學院國家授時中心在北京時間上午7點59分的最后1秒完成。當我國科學院國家授時中心插入閏秒的同時_我國各行各業的時間也隨之調整1秒。
中科院國家授時中心時間頻率基準實驗室調整閏秒
中科院國家授時中心授時部調整閏秒
所以_按現在國際標準時間的規定_在大部分情況下1分鐘_60秒_而在閏秒的情況下1分鐘≠60秒。
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