大部分情况1分钟=60秒 但在闰秒的情况下1分钟≠60秒

大部分情况1分钟=60秒 但在闰秒的情况下1分钟≠60秒
2018年09月14日 10:56 新浪科技-自媒体综合

  来源:中科院之声

  我们每个人都会伴随着时间成长,时间是我们生活中永远无法脱离的物理量。从很小的时候,我们就认识了钟表,所有的钟表都分成了60小格,秒针走1格即为1秒,转一圈为1分,也就是1分钟=60秒。

  下面是一节小学数学单位换算的练习题,1分钟等于多少秒呢?如果小朋友填60秒,老师一定会判为正确答案。

  可在时间科学中,按现在国际标准时间的规定,正确答案应该是大部分情况下1分钟=60秒,而在闰秒的情况下1分钟≠60秒。下面让我们解释一下这到底是为什么。

  天文时间

  远古人类的生活主要是“日出而作,日落而息”,而这日出日落是由地球自转造成的,因此,地球自转这一天文现象自然就成了计时的基础。我们知道,地球每天自转一周,因此,天上的天体每天东升西落一次。我们如果把地球当作一个大表盘,那么天上的天体就好比钟面上表示钟点的数字。天体的位置天文学家已经很好地测定过,也就是说这只天然钟面上的钟点数是精确知道的。天文学家的望远镜就像是钟面上的指针,当望远镜对准相应的天体时,天文学家就可以知道正确的时间了,这里的天体可以是太阳或其他恒星。

  自17世纪以来,天文学家们以地球自转作为计时的基础:一天的1/86400设定为1秒。 由于地球自转季节性变化、不规则变化和长期减慢,所以这种天文时每天只能精确到1×10-9秒。

  原子时

  社会的进步和科学技术的飞速发展使人们对时间的精度需求越来越高。随着量子力学的发展,1955年英国皇家物理实验室(NPL)造出了第一台以原子能级间跃迁为基础的铯原子钟。原子钟刚出现的时候,它的性能并没有天文时那么准,可几年后它的准确度就超过了天文时,因此,科学家们便开始研究如何利用原子钟来进行守时,至今“原子时”已经有60多年的历史了。到了1967年,第13届国际权度大会(CGPM)正式决定以原先天文时秒长为基础,利用铯原子133同位素的两个超细能级之间的9192631770次跃迁作为新的“秒长”定义。现在原子时的测量精度大大超越了天文时,满足了许多现代科学的发展需求。

英国NPL的Parry和Essen正在操作铯原子钟英国NPL的Parry和Essen正在操作铯原子钟

  闰秒

  天文时和原子时的同时出现,使得时间以谁为准便成了一个现实且必须要解决的问题。天文时是以地球自转为基础的,它很适合我们的实际生活以及与地球自转相关的许多科学领域,而原子时又以原子跃迁为基础,它比天文时更加准确且易于提供物理时频信号,这两者互有优缺点。于是,从1972年开始,国际上综合二者的特点正式推出了现在的国际标准时间“协调世界时(UTC)”。这国际标准时间是天文时与原子时“相互协调”的结果。 国际电信联盟《ITU-R TF。 460建议书》规定:“协调世界时”是在国际地球自转服务组织(IERS)的协助指导下由国际权度局(BIPM)来维护的,具体过程为:BIPM负责国际原子时的计算,而IERS负责世界时的测量归算,当原子时与天文时将要相差0.9秒的时候,由IERS提前半年对外公布原子时在6月30日或12月31日向天文时靠近1秒,这也就是所谓的“闰秒”,物理上由BIPM自身及其组织全球守时实验室来执行。理论上讲,闰秒有正有负,可现在地球没有越转越快,而总是越转越慢。因此,自从实现闰秒以来,在闰秒时总是1分钟变成61秒,而不是59秒。截止2016年12月,国际原子时已经与协调世界时累积了37秒的差距。

瑞士日内瓦国际电信联盟总部瑞士日内瓦国际电信联盟总部
近年来的闰秒情况近年来的闰秒情况

  我国闰秒的实现

  全世界一共划分为二十四个时区,我国的北京时间属于东八区。因此,北京时间比国际标准时间快8个小时。我们国家的时间服务工作由中国科学院国家授时中心负责,全球闰秒在格林尼治时间0点同步调整,因此我国的闰秒由中国科学院国家授时中心在北京时间上午7点59分的最后1秒完成。当中国科学院国家授时中心插入闰秒的同时,我国各行各业的时间也随之调整1秒。

中科院国家授时中心时间频率基准实验室调整闰秒中科院国家授时中心时间频率基准实验室调整闰秒
中科院国家授时中心授时部调整闰秒中科院国家授时中心授时部调整闰秒

  所以,按现在国际标准时间的规定,在大部分情况下1分钟=60秒,而在闰秒的情况下1分钟≠60秒。

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