闰秒可能遇到障碍

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


在人类历史的大部分时间里,我们通过行星和恒星的运动来定义时间。 一天是地球绕其轴自转一周的时间,一年是绕太阳公转一周的持续时间。 但在2012年1月,我们思考时间的方式可能会发生变化。

为了使地球运动确定的时间与原子钟测量的秒保持一致,国际地球自转和参考系统服务会在日历中插入“闰秒”。 但是,在联合国国际电信联盟(ITU)举办的明年世界无线电通信大会之后,闰秒可能会失宠。 由空间标准与创新中心的David Finkleman领导的一组天文学科学家和工程师在《美国科学家》杂志七月至八月刊上发表的一篇文章中提请人们注意这些审议。 这篇文章也可以在数学和物理科学的预印本博客 arXiv.org 上找到。


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大多数社会都需要对时间有一个普遍的定义——德克萨斯州的一分钟必须与纽约州的一分钟持续时间相同。 如果有一个非常精确的时钟,它可以定期广播时间,以帮助所有手表保持同步。 例如,在美国,国家标准与技术研究院 (NIST) 使用NIST-F1铯喷泉原子钟中铯-133原子的共振频率来保持时间,其精确度非常高,即使运行 6000 万年,NIST-F1 也不会丢失或增加一秒。

NIST-F1 是用于定义国际民用时间(称为协调世界时或 UTC)的几个国际原子钟之一,它们在这方面做得有点太好了。 事实上,原子钟实际上比地球轨道更稳定——为了使这里的时钟与天体的运动同步,计时员必须添加闰秒。 闰年的使用,即每四年在二月增加一天,将季节锁定在民用日历中的固定位置,季节是地球绕太阳公转和地球在公转时的倾斜造成的。 同样,闰秒确保地球自转 360 度所需的时间等于人类及其原子钟定义的一天。 最近,在 2008 年 12 月 31 日,通用时间被增加了一秒

然而,自 1999 年以来,ITU 的无线电通信部门一直在提议从 UTC 的测量中消除闰秒。 尽管该组织没有参与当前闰秒系统的创建,但其监管的无线电波用于传输 UTC,这使其具有一定的影响力。

取消闰秒肯定会使 UTC 的计算更容易,但这项措施也会使天文时间与民用时间脱钩:原子钟测量的时间将逐渐偏离地球在太空中运动所计算出的时间。 最终,一年将不再是地球绕太阳公转的长度。 相反,它将相当于铯-133 原子辐射的某个周期数(精确地说,几乎是十亿亿个周期)。

如果闰秒提案获得通过,这些差异将与天文学家息息相关,他们需要跟踪两个不同的时间。 此外,仅根据原子钟的测量结果来计时将赋予时间本身不同的含义。 在数百年来让行星和月球运动定义时间之后,我们将缩小我们的尺度,转而让原子来决定时间。

Sophie Bushwick is tech editor at 大众科学. She runs the daily technology news coverage for the website, writes about everything from artificial intelligence to jumping robots for both digital and print publication, records YouTube and TikTok videos and hosts the podcast Tech, Quickly. Bushwick also makes frequent appearances on radio shows such as Science Friday and television networks, including CBS, MSNBC and National Geographic. She has more than a decade of experience as a science journalist based in New York City and previously worked at outlets such as Popular Science,Discover and Gizmodo. Follow Bushwick on X (formerly Twitter) @sophiebushwick

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