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實驗室動態

 
今年底世界標準時將多一秒 計量首席科學家解讀“閏秒” 發布者:admin 發布時間:2016/8/25 閱讀:1063

   很多人對閏年、閏月比較熟悉,但對閏秒卻知之甚少。世界飛速發展,時間就是生命,時間就是財富。人們對于時間經濟的認知也不斷嬗變。今天,記者從質檢總局了解到,國際計量局近日發布了閏秒調整預報,我國將于北京時間2017年1月1日的7時59分59秒進行閏秒調整。在世界時間的調整上,中國計量科學研究院研制并運行的“激光冷卻-銫原子噴泉鐘”參與了國際標準時間修正,對國際原子時的最終確定擁有“表決權”。我國將于北京時間2017年1月1日的7時59分59秒進行閏秒調整。

  為什么會增加一秒?

  一秒之差,如何形成的?對我們會帶來什么影響?中國工程院院士、中國計量科學研究院首席研究員告訴中國經濟網記者,根據閏秒調整預報,格林尼治時間2016年12月31日23時59分59秒實施一個正閏秒,即增加1秒。因為時區差別,我國將于北京時間2017年1月1日的7時59分59秒進行閏秒調整,屆時將出現7時59分60秒的特殊現象。上一次“閏秒”出現在北京時間2015年7月1日。

  閏秒是如何產生的呢?國家時間頻率計量中心研究員張愛敏介紹說,當前,全球使用兩套時間計量系統:一是以地球自轉運動計量的世界標準時即世界時;二是國際原子時,由全球70余個守時實驗室提供原子鐘數據,經包括我國在內的少數先進實驗室研制的銫基準鐘校準后確定。

  張愛敏介紹說,地球自轉速率時快時慢導致了世界時的秒長變化,每天快慢可達千分之幾秒。國際原子時則是均勻的時間尺度,與地球的空間位置無關,其秒長由堿金屬銫133同位素基態在兩個超精細能級間躍遷輻射的頻率來定義,精確度千萬年不差一秒。

  隨著時間的遷延,世界時和原子時在兩種時間尺度下的時間差越來越大。為了解決這一矛盾,協調世界時應運而生。國際電信聯盟于1971年頒布相關國際建議書,定義協調世界時為國際標準時間,規定從1972年1月1日0時起,世界時秒長采用原子時秒長。協調世界時與世界時的時刻之差保持在±0.9秒以內,否則就用階躍1整秒的方式對協調世界時進行調整。這個1整秒,稱為閏秒。

  1972年1月,協調世界時正式成為國際標準時間,代表了國際原子時和世界時兩種時間尺度的結合,已經成為當今世界各國時間服務的基礎。

  一秒之差帶來哪些風險?

  那么,閏秒現象會對我們的現實環境帶來哪些影響?“許多重要領域,如衛星導航、通訊、電力、交通、金融等的安全運行都要將受到影響。”李天初告訴記者。

  李天初院士指出,在眾多領域,特別是新近發展的許多現代科學技術中,閏秒反而顯示了負面作用。比如,飛船1秒鐘要飛行將近8公里, 如果無規律的差了1秒, 可能造成飛船偏離原定軌道, 安全受到威脅。

  “大到科學研究和國民經濟建設,小至黎民百姓的日常生活,都會受到影響,比如,高速寬帶通訊網絡將處于癱瘓,所有的計算機都不能上網;手機基站間無法同步,也將無法正常工作,我們的手機也無法通話……”李天初院士向中國經濟網記者解釋到。

  國家時間頻率計量中心副主任段宇寧介紹說,閏秒出現時最大的風險在于原子時標不連續,這個不連續或許我們感知不到,但是大數據時代,一秒之差帶給百姓危害也是巨大的。比如金融系統,大量的交易數據擁擠在信息高速路端,一秒之差不僅影響世界貿易的正常進行。對我們日常生活最的影響也很明顯, “雙十一”貿易數字在一秒鐘的變化令人驚嘆;再比如,在股票交易市場,一秒之差,有人可以“秒”進斗金,而有人可以被“秒”殺以致傾家蕩產。

  “正如人們所說的,時間流就是生命流。危急時刻,一秒鐘決定人的生死;一秒鐘可以決定導航系統的精確與否,決定一個人開始是否迷失方向;一秒鐘決定你乘坐的高鐵是否精準安全運行等等。”段宇寧總結到。

  能否取消“閏秒”?

  人們面臨的一個現實問題是,閏秒不但耗費人力物力, 而且存在諸多風險。能否取消閏秒計量呢?

  專家們介紹,取消了閏秒的協調世界時(UTC)將回歸成為一個連續的原子時標,與以美國的GPS 和中國的北斗系統為代表的原本就不閏秒的高準確時間頻率應用相一致,從而促成全世界使用一個統一的時標體系。

  在國際上, 國際計量組織在2007 年已經同意取消閏秒,國際電信聯盟將在2015 年就取消閏秒進行表決,但并沒有通過。未來,一旦決定取消閏秒,可能會有一個5 年的緩沖期,屆時,我們最多可能再經歷5 次閏秒了。

  我國具有駕馭世界時間的話語權

  段宇寧表示,產生國際原子時的70多個實驗室中有3個是中國實驗室,在原子時的產生上都具有話語權。其中,國家時間頻率中心于2014年自主研發的“激光冷卻-銫原子噴泉鐘”準確度達到1.5×10-15,即2000萬年不差1秒,被國際計量局接收為基準鐘,使中國成為第8個參與駕馭國際原子時的國家,與法、德、美、英、俄等一起,正式參與國際原子時的校準工作。

  “激光冷卻-銫原子噴泉鐘”的運行使用不但保證了中國在國際原子時合作中的話語權,而且具備了“表決權”,改變了我國只能被動接收國際標準時間的窘境,也為協調世界時的發展做出了重要貢獻。(來源:中國經濟網 2016年08月05日 作者:蘇蘭)

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