時(shí)間測(cè)量單位的演變

　　時(shí)間測(cè)量單位的演變

　　1.世界時(shí)

　　時(shí)間長(zhǎng)河，逝者如斯。用什么辦法來(lái)計(jì)時(shí)呢？時(shí)間是物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)的基本屬性之一，因而應(yīng)該用物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)計(jì)量時(shí)間，而且只有均勻的、連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程才能給出精確的時(shí)間計(jì)量結(jié)果。

　　“日出而作，日沒(méi)而息”是人類在低水平生產(chǎn)力的農(nóng)耕時(shí)代的生活規(guī)律，與這種生活規(guī)律相適應(yīng)的計(jì)時(shí)方法是采用一種最自然、最簡(jiǎn)便的計(jì)時(shí)單位——“平均太陽(yáng)日”，即以連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)同一地點(diǎn)的天頂之間的時(shí)間間隔作為一個(gè)“平均太陽(yáng)日”。這樣基于地球自轉(zhuǎn)的周期過(guò)程建立了人們最早的“天”的時(shí)間概念。把一個(gè)“平均太陽(yáng)日”分為24等分，沒(méi)一等分的時(shí)間長(zhǎng)度稱為一個(gè)“世界時(shí)”。一個(gè)世界時(shí)的1/3600稱為世界時(shí)的1秒。

　　我國(guó)古代的晷就是世界時(shí)的計(jì)時(shí)儀器。

　　世界時(shí)的測(cè)時(shí)方法在陰雨天氣遇到了嚴(yán)重困難。不僅如此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)地球角速度并不恒定，除了已知的長(zhǎng)期減小的變化以外，還有時(shí)大時(shí)小的波動(dòng)。因此以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)量所得的世界時(shí)失去了均勻性。雖然每天只差千分之幾秒，對(duì)人們的日常生活不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，但是有些方面卻需重更精確的時(shí)間，例如人造衛(wèi)星、宇宙飛船的發(fā)射、導(dǎo)航以及回收著落等，時(shí)間上的微小誤差都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。在回旋加速器中，基本粒子被加速的時(shí)間僅僅是幾億分之一秒甚至幾萬(wàn)億分之一秒，顯然這就需要更為精確的計(jì)量時(shí)間。

　　2.機(jī)械時(shí)

　　任何周期過(guò)程都可被采用為一種計(jì)時(shí)方法。

　　在同一地點(diǎn)的單擺作微幅振動(dòng)的周期是一個(gè)確定的常數(shù)，即擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺在重力加速度為g的地點(diǎn)的周期為：

　　。

　　因此擺種就成為19世紀(jì)以前的主要計(jì)時(shí)儀器。在重力加速度值g＝9.8m/s2的地點(diǎn)，一個(gè)擺長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.99295m的單擺的周期為T(mén)＝2s。這種利用鐘表內(nèi)部機(jī)件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)的方法仍然有兩個(gè)很?chē)?yán)重的缺陷：一是隨著晝夜、四季溫度的變化，鐘擺發(fā)生熱脹冷縮，致使擺長(zhǎng)不穩(wěn)定；二是由于地球不同緯度、不同高度處的重力加速度值各不相同

　　（即使地面上同一點(diǎn)，由于地球本身處于不斷變化之中，因此重力加速度值也不是一個(gè)恒定值），致使在鐘表制造廠校準(zhǔn)的擺鐘運(yùn)到使用地點(diǎn)以后就失準(zhǔn)了。

　　人們雖然可以通過(guò)調(diào)節(jié)鐘擺擺長(zhǎng)來(lái)不斷校準(zhǔn)擺鐘的周期，但是無(wú)論從測(cè)時(shí)原理方面還是從使用時(shí)的操作實(shí)踐方面來(lái)看，擺鐘畢竟不是理想的測(cè)時(shí)、及時(shí)儀器。

　　3.原子時(shí)

　　由于近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)家們精確的測(cè)定了石英晶體原子內(nèi)部電磁振蕩的周期，發(fā)現(xiàn)這個(gè)周期極為穩(wěn)定，它不受氣候、地點(diǎn)、季節(jié)以及其它環(huán)境條件的影響，這就給精確的測(cè)時(shí)、計(jì)時(shí)提供了可靠的依據(jù)。

　　4.協(xié)調(diào)時(shí)

　　每個(gè)晝夜的平均時(shí)間長(zhǎng)度是86400秒，這是人們的普通常識(shí)。可是1987年12月31日，除夕這一天，我們卻在不知不覺(jué)中度過(guò)了長(zhǎng)達(dá)86401秒的一晝夜，也就是說(shuō)這一天多出了一秒鐘。這時(shí)怎么回事？難道原子鐘也走的不準(zhǔn)了嗎？不是。原子時(shí)的秒長(zhǎng)極為精確，然而地球自轉(zhuǎn)的快慢卻在時(shí)刻變化。最近二、三十年來(lái)，地球自轉(zhuǎn)的總趨勢(shì)是逐漸變慢，結(jié)果使得原子時(shí)的時(shí)刻每年要比世界時(shí)的時(shí)刻大約超前0.8秒鐘。從1958年到現(xiàn)在已超前23秒多。那么既然地球自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，我們就不去理會(huì)它，完全廢除世界時(shí)行不行呢？也不行。因?yàn)橛行┗顒?dòng)離不開(kāi)世界時(shí)，例如確定地球上某點(diǎn)的地理經(jīng)度，就需要經(jīng)過(guò)世界時(shí)時(shí)刻換算求出來(lái)，這時(shí)大地測(cè)量、航海、航空、航天部門(mén)所必需的。

　　這么說(shuō)來(lái)，難道必須同時(shí)播發(fā)世界時(shí)和原子時(shí)這兩時(shí)鐘號(hào)才行嗎？大可不必。科學(xué)家們采取了一個(gè)折衷的辦法，定義了一種新的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，稱為“協(xié)調(diào)世界時(shí)”，簡(jiǎn)稱協(xié)調(diào)時(shí)。協(xié)調(diào)時(shí)采用原子時(shí)的秒長(zhǎng)為基本計(jì)量單位，用這方法計(jì)量的時(shí)值仍保持原子時(shí)高度精確的特點(diǎn)；同時(shí)又盡量采用世界時(shí)的時(shí)刻。為此需要設(shè)置“閏秒”，即在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻加上1秒（正閏秒）或減去1秒（負(fù)閏秒）。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)略快時(shí)，協(xié)調(diào)時(shí)時(shí)刻便會(huì)落后于世界時(shí)時(shí)刻，此時(shí)就對(duì)世界時(shí)負(fù)閏秒，使其某一分鐘只有59秒，以使協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)刻趕上世界時(shí)的時(shí)刻；相反，當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)略慢時(shí)，協(xié)調(diào)時(shí)時(shí)刻便會(huì)超前于世界時(shí)時(shí)刻，此時(shí)就對(duì)世界時(shí)正閏秒，使其某一分鐘延長(zhǎng)到61秒，以使協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)刻“等齊”世界時(shí)時(shí)刻。總之，讓協(xié)調(diào)時(shí)時(shí)刻與世界時(shí)時(shí)刻之差不超過(guò)秒。

　　目前國(guó)際時(shí)間局規(guī)定，閏秒置于6月30日或12月31