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        此長彼短話計時

        2012-11-08 08:43:32盧曙火
        科學(xué)24小時 2012年6期
        關(guān)鍵詞:格林尼治原子鐘天文臺

        □盧曙火

        此長彼短話計時

        □盧曙火

        格林尼治時間已經(jīng)使用120多年,人們一直對格林尼治時間的科學(xué)性深信不疑。那為什么現(xiàn)在有人要提出用“原子時”取代“格林尼治時間”呢?

        自世界科技發(fā)展到一定的水平,世界上便出現(xiàn)了“格林尼治時間”即“世界時”與“原子時”兩種時間概念。

        英國倫敦郊區(qū)有一家皇家格林尼治天文臺,位于泰晤士河南岸,這里地勢險要,秀景悅目,英王室15世紀就在這里圍建了格林尼治公園,建起了宮殿和瞭望塔,大片山林草地作為放鷹、養(yǎng)鹿和打獵的御苑。1675年,英王將瞭望塔改建成英國皇家格林尼治天文臺。1884年,世界20多個國家的天文工作者在美國華盛頓召開會議,確定以通過該天文臺埃里中星儀所在的經(jīng)線,作為全球時間和經(jīng)度計量的標準參考經(jīng)線,稱為0°經(jīng)線或本初子午線。由此向東稱東經(jīng),向西稱西經(jīng),各為180度。此后,各國出版的地圖就以這條線作為地理經(jīng)度的起點。而且也以格林尼治天文臺本初子午線作為“世界時區(qū)”的起點,每15度為一個時區(qū),相鄰時區(qū)相差1小時,叫做“格林尼治”時間,也叫“世界時”。1924年2月5日起,格林尼治天文臺每隔一小時就會向全球發(fā)布一次調(diào)時信息。隨著科學(xué)的發(fā)展,又添置了直徑2.49米的牛頓望遠鏡和精確到1000萬年誤差1秒的原子鐘等先進設(shè)備。

        一旦知道了格林尼治時間,人們很容易推算出本地時間。如某事件發(fā)生在格林尼治時間上午8時,我國在英國的東面,北京時間比格林尼治時間要早8小時,因此就可以馬上推算出北京時間是當(dāng)天的16時。目前,世界各地都用格林尼治的計時儀器來校準時間,以格林尼治的地方時間記錄當(dāng)?shù)氐氖录?/p>

        順便說一下由于翻譯上的問題,“格林尼治時間”曾譯成“格林威治時間”。

        對格林尼治時間提出存疑

        2011年11月,國際上一部分研究人員提出一種觀點,認為應(yīng)該用“原子時”取代“格林尼治時間”,作為全球通用的時間參考標準。格林尼治時間已經(jīng)使用120多年,但期間人們一直對格林尼治時間的科學(xué)性深信不疑。為什么會提出用“原子時”取代“格林尼治時間”呢?原來,早在1958年,人類發(fā)明并采用時間精度非常高的原子鐘后,發(fā)現(xiàn)格林尼治時間與原子時具有不對等性,從1958年至2011年的53年時間里,“世界時”已比“原子時”慢了34秒。

        “原子時”用原子能級躍遷振動頻率計時,精確度非常高,因此,人們信任原子時的可靠性也無可非議。為什么格林尼治時間會變慢呢?科學(xué)家指出,這是由于地球自轉(zhuǎn)變慢造成的。

        實際上“世界時”與“原子時”哪個應(yīng)作為通用的時間標準,已經(jīng)爭議了10多年。上世紀70年代的一項國際協(xié)議里,確定了“世界時”和“原子時”兩種時間計量系統(tǒng)。為協(xié)調(diào)兩種標準,格林尼治天文臺1972年引入“閏秒”概念。利用“閏秒”強行使兩套時間保持一致。即人們?nèi)粘I钣脮r,為與地球自轉(zhuǎn)保持一致,地球自轉(zhuǎn)慢了,就要調(diào)整“原子世界時”,隔幾年把“原子世界時”“閏”上一秒,以便兩者保持一致。如果不把原子時推遲1秒的話,積累的時間長了,就會出現(xiàn)混亂。這稱為“協(xié)調(diào)世界時”。

        對于日常生活而言,快一秒、慢一秒并無多大影響。但對通信、航天等時間精度要求較高的領(lǐng)域而言,要求時間精確至毫秒。由于地球自轉(zhuǎn)變慢,每過一二年時間就需調(diào)整一秒,這對需要保持時間連續(xù)性的科學(xué)研究來說是極大的挑戰(zhàn)。

        地球自轉(zhuǎn)為什么會變慢

        “格林尼治時間”是以地球圍繞著太陽自轉(zhuǎn)為依據(jù)的,地球自轉(zhuǎn)變慢,就導(dǎo)致世界時變慢。地球自轉(zhuǎn)變慢是一種自然現(xiàn)象,雖然在發(fā)明原子鐘后才發(fā)現(xiàn)了這一問題,實際上,地球的自轉(zhuǎn)速度從古至今一直在變慢?,F(xiàn)代科學(xué)研究證實,地球在形成的初期,自轉(zhuǎn)一周大約僅有4小時;晚寒武世(5億多年前)約20.8小時;泥盆紀(3.8億年前)約21.6小時;三迭紀(2億年前)約22.7小時;白堊紀(8000萬年前)約23.5小時;老第三紀(4600千萬年前)約23.7小時;現(xiàn)代為24小時。

        地球自轉(zhuǎn)速率的變化主要是由于海洋和海床之間的摩擦、地極移動、地球自轉(zhuǎn)季節(jié)性變化以及某些不規(guī)則變化消耗了地球自轉(zhuǎn)的能量引起的。地球自轉(zhuǎn)總的趨勢是變慢,但也有例外,如由于南亞大地震及之后引發(fā)的海嘯,地球自轉(zhuǎn)在2004年底加速,使一天縮短了大約800萬分之一秒。因此,地球自轉(zhuǎn)是不均勻的。

        爭論還會繼續(xù)

        目前各國專家學(xué)者對是否繼續(xù)采用“格林尼治時間”存在不同意見。有的科學(xué)家認為應(yīng)該讓“格林尼治時間”退出歷史舞臺,理由是,時間作為一個系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)要求盡可能連續(xù)。也有不少國家的科學(xué)家反對修改“格林尼治時間”,因為畢竟與人們的生活聯(lián)系密切。據(jù)了解,我國大多數(shù)科學(xué)家傾向保持現(xiàn)有國際標準時間的定義不變,即繼續(xù)保留“格林尼治時間”。但世界上持應(yīng)該讓“原子時”取代“世界時”觀點的科學(xué)家也為數(shù)不少。法國早在1884年華盛頓國際經(jīng)度會議上,就曾提出使用“巴黎標準時間”,但沒有成功。120多年后法國科學(xué)家又力促用“原子時”取代“格林尼治時間”。

        有的科學(xué)家認為,“原子時”精準卻不完美。按照“原子時”計時,原子鐘所顯示的時間用不了幾年就會超過“世界時”。隨著時間的推移,原子鐘時與人們現(xiàn)實生活體驗的差距會越來越大。比如在原子鐘顯示為早上10時時,太陽可能還未升起。

        地球圍繞太陽自轉(zhuǎn)一周,就是一天,日出而作,日落而息,這是人們千百年來形成的生活習(xí)慣。除非太陽系發(fā)生了不可測的情況,人們一般不可能黑夜到田野里干活或上班,而白天在家里睡大覺。對于人們?nèi)粘I顏碚f,最要緊的是精確地確定地球圍繞著太陽自轉(zhuǎn)一周的時間,卻不在意這一天是多少小時。但采用“原子時”的話,用歷史的眼光來看就會出現(xiàn)這么一個結(jié)果:“一天”的概念完全被打亂,正午12點,有可能變成子夜12點。但由于地球自轉(zhuǎn)變慢的速度極其緩慢,正午12點變成子夜12點需要漫長的過程。因為由原子鐘記錄的1958年至2011年的53年間,格林尼治時間僅慢了34秒,據(jù)此計算,一百年時間大約會慢一分鐘,一年時間比精確的“原子時”僅慢約0.586秒。因此,按千年計并不會對人們的日常生活產(chǎn)生太大的影響。即便如此,爭論仍會繼續(xù)。

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