閏秒可能遇到障礙

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在人類歷史的大部分時間裡,我們透過行星和恆星的運動來定義時間。 一天是地球繞其軸自轉一週的時間,一年是繞太陽公轉一週的持續時間。 但在2012年1月,我們思考時間的方式可能會發生變化。

為了使地球運動確定的時間與原子鐘測量的秒保持一致,國際地球自轉和參考系統服務會在日曆中插入“閏秒”。 但是,在聯合國國際電信聯盟(ITU)舉辦的明年世界無線電通訊大會之後,閏秒可能會失寵。 由空間標準與創新中心的David Finkleman領導的一組天文學科學家和工程師在《美國科學家》雜誌七月至八月刊上發表的一篇文章中提請人們注意這些審議。 這篇文章也可以在數學和物理科學的預印本部落格 arXiv.org 上找到。


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大多數社會都需要對時間有一個普遍的定義——德克薩斯州的一分鐘必須與紐約州的一分鐘持續時間相同。 如果有一個非常精確的時鐘,它可以定期廣播時間,以幫助所有手錶保持同步。 例如,在美國,國家標準與技術研究院 (NIST) 使用NIST-F1銫噴泉原子鐘中銫-133原子的共振頻率來保持時間,其精確度非常高,即使執行 6000 萬年,NIST-F1 也不會丟失或增加一秒。

NIST-F1 是用於定義國際民用時間(稱為協調世界時或 UTC)的幾個國際原子鐘之一,它們在這方面做得有點太好了。 事實上,原子鐘實際上比地球軌道更穩定——為了使這裡的時鐘與天體的運動同步,計時員必須新增閏秒。 閏年的使用,即每四年在二月增加一天,將季節鎖定在民用日曆中的固定位置,季節是地球繞太陽公轉和地球在公轉時的傾斜造成的。 同樣,閏秒確保地球自轉 360 度所需的時間等於人類及其原子鐘定義的一天。 最近,在 2008 年 12 月 31 日,通用時間被增加了一秒

然而,自 1999 年以來,ITU 的無線電通訊部門一直在提議從 UTC 的測量中消除閏秒。 儘管該組織沒有參與當前閏秒系統的建立,但其監管的無線電波用於傳輸 UTC,這使其具有一定的影響力。

取消閏秒肯定會使 UTC 的計算更容易,但這項措施也會使天文時間與民用時間脫鉤:原子鐘測量的時間將逐漸偏離地球在太空中運動所計算出的時間。 最終,一年將不再是地球繞太陽公轉的長度。 相反,它將相當於銫-133 原子輻射的某個週期數(精確地說,幾乎是十億億個週期)。

如果閏秒提案獲得透過,這些差異將與天文學家息息相關,他們需要跟蹤兩個不同的時間。 此外,僅根據原子鐘的測量結果來計時將賦予時間本身不同的含義。 在數百年來讓行星和月球運動定義時間之後,我們將縮小我們的尺度,轉而讓原子來決定時間。

Sophie Bushwick is tech editor at 大眾科學. 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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