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欧亿平台已注册入口_[天文航天]2021年将成史上过得最快的一年,最短的一天在7月|地球

TIME:2021-09-22

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  来源:科研圈

  近期地球自转速度有加快的趋势,自有记录以来最短的 28 天都发生在 2020 年。如果这种趋势持续下去,今年我们将见证史上过得最快的一年。


  编译 戚译引

  刚刚过去的 2020 年感觉格外漫长,而 2021 年的开端看起来也不怎么样。但一个好消息是:今年有望成为有记录以来过得最快的一年,平均每天比过去少了 0.05 毫秒,全年累计减少 19 毫秒。

  这一消息最初由全球性的时间和时区管理网站 Time and Date 报告。以地球自转一天为一个天文日,自有记录以来最快的 28 天都发生在 2020 年,而科学家预测 2021 年地球转动速度还会进一步加快,让我们见证有记录以来过得最快的一年。

  时间都去哪了?

  说好的一天 24 小时,怎么就变短了?为了回答这个问题,首先要解释时间是如何测算的。我们日常生活中在手表、手机、电视上看到的时间,都以协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC)为标准。这背后又有两套系统,分别是基于天文观测得到的世界时(UT1),和基于原子钟得到的国际原子时(TAI)。

  地球自转一圈所需的时间称为天文时间,由国际地球自转与参考系服务(IERS)进行测算。这种自转的速度并非恒定,而是始终受到气压、风、洋流和地核运动等因素的影响,不断发生轻微的改变。IERS 精确测定固定位置的恒星经过天空中一个定点的时间,测算结果称为世界时。

  与此同时,全世界 200 多台高精度原子钟测算的时间,汇总得到国际原子时。这一系统开始于 1958 年 1 月 1 日。原子钟是人类现有最为精确的计时工具,通过测量原子的高频振动进行计时,运行 1 亿年的误差不超过 1 秒。

  以国际原子时为标准,纳入世界时中通过天文观测得到的偏差,就得到了协调世界时。而当原子时与世界时的监测数据累计相差达到 0.9 秒,UTC 就会在 6 月或 12 月底加上一个闰秒(leap second),使天文时间和原子钟时间恢复一致。


  2020 年发生了什么?

  20 世纪 60 年代末到 70 年代初,科学家开始使用卫星对地球自转进行精确测量,并发现这段时间地球自转速度总体上偏慢。根据美国国家标准与技术研究院(NIST)的数据,自 1972 年以来,科学家平均每一年半增加一次闰秒,一共添加了 27 秒。最近一次调整发生在 2016 年,当除夕夜来到 23 小时 59 分 59 秒时,UTC 额外添加了一个闰秒,然后才进入 2017 年。

  理论上,一天的时间是 86400 秒。到 2020 年之前,有记录的最短的一天是 2005 年 7 月 5 日,地球转动时间比 86400 秒少了 1.0516 毫秒。而在 2020 年下半年,地球至少 28 次打破了这个记录。2020 年最短的一天是 7 月 19 日,比标准时间少了 1.4602 毫秒。

  根据预测,2021 年地球自转速度还将加快。今年最短的一天将是 7 月 9 日,少了约 1.88 毫秒;最长的一天是 11 月 3 日,多了约 1.22 毫秒。平均而言,2021 年每天比 86400 秒减少 0.05 毫秒,全年累计减少 19 毫秒。对比过往记录,当地球自转速度较慢的时候,一年下来累计多出的时间通常有几百毫秒。


  负的闰秒会出现吗?

  如果这种趋势持续下去,我们或许将见证一次负的闰秒,但现在还不能确定。“如果地球自转速度进一步加快,很可能会需要负的闰秒,但现在讨论这种情况是否可能发生,还为时过早。”英国国家物理实验室(National Physics Laboratory)的物理学家 Peter Whibberley 接受《每日电讯报》(the Telegraph)采访称,“关于闰秒的未来,国际讨论也在进行中。如果需要负的闰秒,这可能会推动取消闰秒的决策。”

  要不要取消闰秒,在国际上已经争论了二十年。手动加减一秒钟对大众日常生活的影响微乎其微,但是对于那些对时间精度有较高要求的行业,例如航天、通讯、金融,一秒钟的误差就足以造成严重的损失。让全世界基于时间提供服务的机构同时增加或减少一个闰秒,也需要付出大量的人力物力。因此,许多专家呼吁取消闰秒,直接使用原子时。

  2007 年,国际计量组织多数通过了取消闰秒的建议,会上中国国家质量监督检验检疫总局代表中国支持取消闰秒。但是到 2015 年 11 月第三次表决时,世界无线电会议决议继续沿用闰秒,2023 年再次讨论。

  按照班主任的算法,全世界 78 亿人,每人少了 19 毫秒,那么 2021 年就少了 1715 天。