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◎記者湯芳
從長遠來看，地球 s自轉(zhuǎn)趨于變慢，科學家預測再過一億年，一天可以增加半小時；在更短的時間尺度內(nèi)，比如未來幾萬年或幾十萬年，隨著月球潮汐力的減弱，地球 的自轉(zhuǎn)會變慢。
8月25日，第二屆空間科學大會在太原召開。會上，原子鐘作為一個重要的話題被提了出來。
原子鐘作為最精確的計時工具，在人類計時史上做出了很多貢獻。不久前，一些科學家利用高精度原子鐘記錄了最短的地球日。
一般來說，一個地球日大約持續(xù)24小時。但今年6月29日，地球自轉(zhuǎn)一周的時間比24小時少了1.59毫秒，成為原子鐘計時以來最短的一天。
地球的縮短。;地球自轉(zhuǎn)周期意味著地球 s旋轉(zhuǎn)加速。根據(jù)《亞洲—大洋洲地球科學學會年度會議報告》的說法，科學家認為地球的加速度 s的旋轉(zhuǎn)是由錢德勒 s揮桿。
那么，原子鐘計時的原理是什么呢？是地球 s自轉(zhuǎn)真的在加速嗎？錢德勒抖動是怎么來的？近日，科技日報記者就這些問題采訪了相關專家。
世界上最精確的計時工具
有三種常見的時間系統(tǒng)，即基于地球的世界時；;地球自轉(zhuǎn)周期，天文歷時間(et)基于地球 圍繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，以及基于銫原子內(nèi)部電磁振蕩頻率的原子時(at)。 航天科技集團公司第五研究院研究員翟浩告訴記者。
時間系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從天文時間到原子時的過程。天文時間是指觀測到天象，即太陽、月亮、星星等天體周期性運動所獲得的時間，包括上述的世界時和年歷時間。原子時是指根據(jù)原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波，利用原子鐘獲得的時間。
原子時萌芽于20世紀40年代末，誕生于50年代初。1967年，第13屆國際計量大會決定將秒的定義由天文秒改為原子秒，即將銫原子零場基態(tài)9192631770個周期的超精細躍遷的持續(xù)時間定義為1秒，以1958年1月1日0: 00: 00作為原子時間的起點，從而開創(chuàng)了以微觀量子躍遷為計時標準的新時代。
翟浩說，原子鐘常用的元素是銫、銣、氫和堿土金屬。因為這種原子有非常高精度的能級躍遷，所以它輸出的電磁波非常穩(wěn)定。一系列精密儀器控制這些電磁波，使得原子鐘時間非常準確。典型的銫原子束頻率標準的精度為1014個數(shù)量級，比宏觀授時的天文時間精度高幾個數(shù)量級。如此精確的原子時為天文學、航海、航天等領域的發(fā)展提供了有力的保障。。
從工作原理上講，原子鐘是一種基于量子力學、原子物理學等物理機制產(chǎn)生穩(wěn)定準確的時頻信號的裝置。 翟浩說，原子鐘分為微波原子鐘和光學鐘兩大類。目前用作國際時間頻率標準的銫原子噴泉鐘屬于微波原子鐘，其精度已經(jīng)達到了很高的指標。計量科學研究院銫原子噴泉基準鐘nim6的頻率不確定度優(yōu)于5.8×1016，相差1秒相當于5400萬年。國家授時中心等單位的光鐘也達到了國際先進水平，系統(tǒng)不確定度達到了5×1017，相當于6億年。
世界時與地球密切相關旋轉(zhuǎn)。如果地球 地球自轉(zhuǎn)加速，它也會加速，如果地球 s自轉(zhuǎn)變慢了，它也會變慢。所以隨著時間的推移，原子時和世界時的差距會越來越大。
目前國際標準時間稱為協(xié)調(diào)世界時(utc)，是一種基于原子時秒長度并盡可能接近世界時的國際時間計量體系。每當原子時和世界時之差逐年累積到0.9秒時，utc就會以正負1閏秒來彌補誤差，同時保持時間刻度的統(tǒng)一。
地球 美國的自轉(zhuǎn)在短期內(nèi)會加速，但在長期內(nèi)會減慢。
目前，地球的平均周期為自轉(zhuǎn)是23小時56分04秒。有學者認為，地球剛誕生的時候，自轉(zhuǎn)速度很快，一天只有8個小時；在恐龍時代，地球一天有23.5個小時；從恐龍時代到現(xiàn)在的一億多年里，地球的平均周期是自轉(zhuǎn)拉長了30分鐘左右，也就是平均每年拉長了16.4微秒左右。
國家天文臺研究員平勁松表示，隨著地球的動態(tài)演化，地球自轉(zhuǎn)在幾十億年前就開始變慢。研究表明，最近的減速率約為每世紀2毫秒。地球 地球和月球引力的固體潮汐阻力減緩了地球的自轉(zhuǎn)。
根據(jù)原子鐘的精確測量，今年地球自轉(zhuǎn)越來越快，一天的時間縮短了。平勁松強調(diào)，事實上，在過去的半個世紀里，地球 s自轉(zhuǎn)在長期減速的趨勢下經(jīng)歷了短期的起伏，即地球加速自轉(zhuǎn)。
例如，2020年將有28個最短地球日。其中，2020年7月19日，地球自轉(zhuǎn)一周，24小時相差1.47毫秒，創(chuàng)下當年最短地球日的紀錄。2022年6月29日，這一紀錄被打破。
平勁松說，一個合理的解釋是，溫室效應的加劇導致全球變暖，地球兩極和高海拔的冰川融化，全球海平面每年上升3毫米左右，地球上的物質(zhì)重新分配，導致繞旋轉(zhuǎn)軸的整體慣性矩減小，地球加速 s旋轉(zhuǎn)。
從感官上來說，人類很難感受到地球的變化旋轉(zhuǎn)速率。但是，這種毫秒級的變化，對于人類使用的各種高精度儀器設備來說，是非常重要的。例如，地球的變化 s旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)軸。建立精確的動態(tài)地球坐標參考系統(tǒng)非常重要，它也決定了衛(wèi)星導航、定位和定軌的精度。
錢德勒 s的搖擺是一個百年老問題。
錢德勒擺動是地球的擺動旋轉(zhuǎn)軸。美國天文學家賽斯·卡羅·錢德勒于1891年通過天文觀測發(fā)現(xiàn)地球的擺動幅度為39米。;擺動周期大約是14個月。
錢德勒公司。;地球的擺動并不直接導致地球的加速旋轉(zhuǎn)。 北京大學特聘副研究員楊毅表示，兩者之間存在一定的相關性，但兩者之間的因果關系并不明確。事實上，地球系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)遷移和角動量交換可以引起地球的位置 的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)速率來改變。
地球是一個不均勻的橢球體，這被認為是chandler s揮桿。但事實上，作為地球的一部分擺動，錢德勒 s擺動是地球科學界的百年難題?？茖W家們提出了潮汐作用，與液體核心的動量交換，大地震和其他機制，這些也可以導致錢德勒擺動。此外，科學家發(fā)現(xiàn)錢德勒 的擺動也與大氣和海洋有關。
美國國家航空航天局的研究人員。;美國噴氣推進實驗室建議錢德勒 美國的擺動是由大氣和海洋運動的耦合驅(qū)動的。他們的計算機模擬顯示，海底的壓力波動占總驅(qū)動的三分之二。但至少到目前為止，還沒有能帶動錢德勒搖擺的動作。
楊毅介紹，科學家成立了國際地球自轉(zhuǎn)服務協(xié)會，其任務之一就是定期測量地球的方向 s旋轉(zhuǎn)軸和監(jiān)視器錢德勒 s揮桿。因為錢德勒 的擺動是地球的擺動。;地球表面的旋轉(zhuǎn)軸，會引起地球緯度的變化。早在1899年，世界上就建立了國際緯度天文臺，長期監(jiān)測緯度變化，以獲得錢德勒 的揮桿信息。天津緯度站、上海佘山天文臺等機構參與了國際計劃。
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