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地球上的时间
来源:中国民航局 2015-09-23 15:12

  时间是一个看似简单而又十分复杂的概念。长久以来,时间被认为是一个绝对的永恒的流逝过程。直到2°世纪初,在科学家对光速的研究中,这种时间观念碰到了意料之外的困难,后来由天才的物理学家爱因斯坦揭开了时间的奥秘。原来时间并不是绝对的,时间是和运动相连的;运动改变,时间也会改变,时间由运动来度量。我们的祖先很早就找到了以地球的运动作为度量时间的标准。在北半球的某一地点,连续两次在正南方对准太阳也就是地球转动一周所经过的时间称为1天。把1天等分为24份, 每份叫1小时,1小时再被分成60份,每I份又可分成60秒。这种计时方法就是按照地球的自转建立起来的时间系统。1天是从子夜的°点起始,太阳在正南方时为l2点,再过l2个小时又回到0点。为了避免上下午和黑夜白天的混淆,航空业通用24小时制,用13点、l4点代替下午I点、下午2点的说法。早在两千多年以前,我国先民已经发现在不同地区太阳出现在正南方的时间是不同的,东部地区的太阳经过正南方的时间比西部地区早,用现在的地球坐标来描述即地球上经度不同的两个地方时间不同。在小范围内时间不同这一差别所造成的麻烦还不突出。l6世纪以后,新大陆被发现,地球的海上航行开始了。当时钟表已经普遍用于计时,人们发现从英国到中国香港的海上航行,按时钟计算的时间总要比在当地用太阳计算的时间少8个小时,即轮船到达香港按钟表的指针表示出的时间是上午8点,可是此时香港上空的太阳却已偏西了,当地已经是下午4点,糊里糊涂地就丢失了8个小时。而当轮船从香港返回到英国时,这8个小时又神奇地补回来了。经过研究,科学家才弄清楚了在不同经度上以太阳为基准确定的时间都是不相同的。经度相差1°的两个地方,时间就差4分钟。以当地的太阳运行所确定的时间叫地方时。在小范围内,地方时差别不是很大,例如北京与天津的地方时相差仅54秒,这时地方时还可以使用。但在相隔较远的两个地区,各用各的地方时,这问题可就大了。为了协调这种差异,召开了国际会议制定了国际区时制,把地球划分成不同的区域,每个区域使用统一的时间。会议决定把地球表面按经度处理,每相差l5°,时间就相差l小时。以l5°做为一个区域,每区的中央经度称为标准经度,这个经度的东边7.5°和西边7.5°之间构成一个时区,在这个时区内都使用中央经度的时间,这种时间被称为区时。0°经线向东7.5°和向西7.5°之间称为0时区。从0时区向东称为东区,从东1区一直排列到东12区;向西为西区,从西1区排列到西l2区。东西l2区相互重合是一个时区,其标准经度是180°。有了时区制使全世界各地区的时间统一为24小时的标准时间,每2个相邻时区的区时之差正好是l小时,使用起来十分方便。

  使用区时固然给大范围的活动和时间换算带来极大的方便,但是对于像中国这样的大国,疆域辽阔,东西横跨5个时区,时间相差5小时,在组织各种国内的活动时,使用区时却很不方便。于是我国中央政府就选定了以首都北京所在的东8区的区时作为全国各地统一使用的标准时间,这就是北京时间。准确一点说,东8区的标准经度是l20°,北京在120°以西3°41’,北京的地方时比东8区的区时(北京时间)晚l5分钟。使用北京时间在国内各地旅行非常方便,旅客的手表不用随地点不同而经常拨动。但在横向距离北京较远的一些地区,使用北京时间在生活中也有不便之处。比如在乌鲁木齐,夏天到了晚上l0点,太阳还高挂在西方的天空,而冬天早晨9点太阳还未升起,因此当地群众的作息时间还要按照当地的区时适当调整。并不是所有的大国国内都使用统一的时间,例如美国国土横跨5个时区,各区分别使用当地的区时。当旅客做横越美国东西部的旅行时,他还需要多次拨动手表才行。

  现代飞机的飞行速度不断增加,航空活动也与日俱增。使用区时制有时也会不方便。举一个明显的例子:超音速飞机的飞行速度可以和地球转动的速度一样快,用这种速度追着太阳飞,在整个飞行过程中,将会出现日不落的景象。用区时制计算,这架飞机上的时间几乎固定不变,这一现象显然和利用时间的长短来衡量运动距离长短的要求产生了矛盾。于是就出现了世界时,它把地球看做一个区域来计算时间,以0区的时间做为标准时,也叫世界时,或者叫格林尼治时间。科学不断进步,科学家发现地球的转动并不均匀,有时快一点有时慢一点,每一天可能相差几分钟。在高速飞行时,一秒钟之差飞行距离就可能相差几百米,因此在航空业中需要使用一种更精确的时间。20世纪初发现了原子共振现象,原子振动频率的稳定性和精确性都超过了地球转动。用原子共振制成的钟叫原子钟。用原子钟所测出的地球自转一周的平均时间是23小时56分04秒。用原子钟来度量时间的精确度比普通的时间系统要准确许多倍,上千年不差一秒。但这种计时与用太阳计时每天可能相差几分钟,长期积累下来就和世界时出现较大的差别,于是又使用了闰秒的办法来协调原子钟计时与世界时的差别,这种计时的系统叫做协调世界时,缩写是UTC。它的精确度远高于世界时,它们之间的报时差别在任何时间都不会超过一秒钟。国际民航组织规定全世界民航业统一使用协调世界时。

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