2025年高考時間測量單位的演變

　　時間測量單位的演變

　　1.世界時

　　時間長河，逝者如斯。用什么辦法來計時呢？時間是物質(zhì)存在和運(yùn)動的基本屬性之一，因而應(yīng)該用物質(zhì)的運(yùn)動過程來計量時間，而且只有均勻的、連續(xù)的運(yùn)動過程才能給出精確的時間計量結(jié)果。

　　“日出而作，日沒而息”是人類在低水平生產(chǎn)力的農(nóng)耕時代的生活規(guī)律，與這種生活規(guī)律相適應(yīng)的計時方法是采用一種最自然、最簡便的計時單位——“平均太陽日”，即以連續(xù)兩次經(jīng)過同一地點的天頂之間的時間間隔作為一個“平均太陽日”。這樣基于地球自轉(zhuǎn)的周期過程建立了人們最早的“天”的時間概念。把一個“平均太陽日”分為24等分，沒一等分的時間長度稱為一個“世界時”。一個世界時的1/3600稱為世界時的1秒。

　　我國古代的晷就是世界時的計時儀器。

　　世界時的測時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，除了已知的長期減小的變化以外，還有時大時小的波動。因此以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行測量所得的世界時失去了均勻性。雖然每天只差千分之幾秒，對人們的日常生活不會產(chǎn)生明顯的影響，但是有些方面卻需重更精確的時間，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間僅僅是幾億分之一秒甚至幾萬億分之一秒，顯然這就需要更為精確的計量時間。

　　2.機(jī)械時

　　任何周期過程都可被采用為一種計時方法。

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

　　。

　　因此擺種就成為19世紀(jì)以前的主要計時儀器。在重力加速度值g＝9.8m/s2的地點，一個擺長為L＝0.99295m的單擺的周期為T＝2s。這種利用鐘表內(nèi)部機(jī)件的機(jī)械運(yùn)動來計時的方法仍然有兩個很嚴(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，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恒定值），致使在鐘表制造廠校準(zhǔn)的擺鐘運(yùn)到使用地點以后就失準(zhǔn)了。

　　人們雖然可以通過調(diào)節(jié)鐘擺擺長來不斷校準(zhǔn)擺鐘的周期，但是無論從測時原理方面還是從使用時的操作實踐方面來看，擺鐘畢竟不是理想的測時、及時儀器。

　　3.原子時

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

　　4.協(xié)調(diào)時

　　每個晝夜的平均時間長度是86400秒，這是人們的普通常識�？墒�1987年12月31日，除夕這一天，我們卻在不知不覺中度過了長達(dá)86401秒的一晝夜，也就是說這一天多出了一秒鐘。這時怎么回事？難道原子鐘也走的不準(zhǔn)了嗎？不是。原子時的秒長極為精確，然而地球自轉(zhuǎn)的快慢卻在時刻變化。最近二、三十年來，地球自轉(zhuǎn)的總趨勢是逐漸變慢，結(jié)果使得原子時的時刻每年要比世界時的時刻大約超前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，我們就不去理會它，完全廢除世界時行不行呢？也不行。因為有些活動離不開世界時，例如確定地球上某點的地理經(jīng)度，就需要經(jīng)過世界時時刻換算求出來，這時大地測量、航海、航空、航天部門所必需的。

　　這么說來，難道必須同時播發(fā)世界時和原子時這兩時鐘號才行嗎？大可不必�？茖W(xué)家們采取了一個折衷的辦法，定義了一種新的計時系統(tǒng)，稱為“協(xié)調(diào)世界時”，簡稱協(xié)調(diào)時。協(xié)調(diào)時采用原子時的秒長為基本計量單位，用這方法計量的時值仍保持原子時高度精確的特點；同時又盡量采用世界時的時刻。為此需要設(shè)置“閏秒”，即在適當(dāng)?shù)臅r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，協(xié)調(diào)時時刻便會落后于世界時時刻，此時就對世界時負(fù)閏秒，使其某一分鐘只有59秒，以使協(xié)調(diào)時的時刻趕上世界時的時刻；相反，當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)略慢時，協(xié)調(diào)時時刻便會超前于世界時時刻，此時就對世界時正閏秒，使其某一分鐘延長到61秒，以使協(xié)調(diào)時的時刻“等齊”世界時時刻。總之，讓協(xié)調(diào)時時刻與世界時時刻之差不超過秒。

　　目前國際時間局規(guī)定，閏秒置于6月30日或12月31

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