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地球上的時間

  時間是一個看似簡單而又十分複雜的概念。長久以來,時間被認為是一個絕對的永恒的流逝過程。直到2°世紀初,在科學家對光速的研究中,這種時間觀念碰到了意料之外的困難,後來由天才的物理學家愛因斯坦揭開了時間的奧秘。原來時間並不是絕對的,時間是和運動相連的;運動改變,時間也會改變,時間由運動來度量。我們的祖先很早就找到了以地球的運動作為度量時間的標準。在北半球的某一地點,連續兩次在正南方對準太陽也就是地球轉動一週所經過的時間稱為1天。把1天等分為24份, 每份叫1小時,1小時再被分成60份,每I份又可分成60秒。這種計時方法就是按照地球的自轉建立起來的時間系統。1天是從子夜的°點起始,太陽在正南方時為l2點,再過l2個小時又回到0點。為了避免上下午和黑夜白天的混淆,航空業通用24小時制,用13點、l4點代替下午I點、下午2點的説法。早在兩千多年以前,我國先民已經發現在不同地區太陽出現在正南方的時間是不同的,東部地區的太陽經過正南方的時間比西部地區早,用現在的地球坐標來描述即地球上經度不同的兩個地方時間不同。在小範圍內時間不同這一差別所造成的麻煩還不突出。l6世紀以後,新大陸被發現,地球的海上航行開始了。當時鐘錶已經普遍用於計時,人們發現從英國到中國香港的海上航行,按時鐘計算的時間總要比在當地用太陽計算的時間少8個小時,即輪船到達香港按鐘錶的指針表示出的時間是上午8點,可是此時香港上空的太陽卻已偏西了,當地已經是下午4點,糊裏糊塗地就丟失了8個小時。而當輪船從香港返回到英國時,這8個小時又神奇地補回來了。經過研究,科學家才弄清楚了在不同經度上乙太陽為基準確定的時間都是不相同的。經度相差1°的兩個地方,時間就差4分鐘。以當地的太陽運作所確定的時間叫地方時。在小範圍內,地方時差別不是很大,例如北京與天津的地方時相差僅54秒,這時地方時還可以使用。但在相隔較遠的兩個地區,各用各的地方時,這問題可就大了。為了協調這種差異,召開了國際會議制定了國際區時制,把地球劃分成不同的區域,每個區域使用統一的時間。會議決定把地球表面按經度處理,每相差l5°,時間就相差l小時。以l5°做為一個區域,每區的中央經度稱為標準經度,這個經度的東邊7.5°和西邊7.5°之間構成一個時區,在這個時區內都使用中央經度的時間,這種時間被稱為區時。0°經線向東7.5°和向西7.5°之間稱為0時區。從0時區向東稱為東區,從東1區一直排列到東12區;向西為西區,從西1區排列到西l2區。東西l2區相互重合是一個時區,其標準經度是180°。有了時區制使全世界各地區的時間統一為24小時的標準時間,每2個相鄰時區的區時之差正好是l小時,使用起來十分方便。

  使用區時固然給大範圍的活動和時間換算帶來極大的方便,但是對於像中國這樣的大國,疆域遼闊,東西橫跨5個時區,時間相差5小時,在組織各種國內的活動時,使用區時卻很不方便。於是我國中央政府就選定了以首都北京所在的東8區的區時作為全國各地統一使用的標準時間,這就是北京時間。準確一點説,東8區的標準經度是l20°,北京在120°以西3°41’,北京的地方時比東8區的區時(北京時間)晚l5分鐘。使用北京時間在國內各地旅行非常方便,旅客的手錶不用隨地點不同而經常撥動。但在橫向距離北京較遠的一些地區,使用北京時間在生活中也有不便之處。比如在烏魯木齊,夏天到了晚上l0點,太陽還高挂在西方的天空,而冬天早晨9點太陽還未升起,因此當地群眾的作息時間還要按照當地的區時適當調整。並不是所有的大國國內都使用統一的時間,例如美國國土橫跨5個時區,各區分別使用當地的區時。當旅客做橫越美國東西部的旅行時,他還需要多次撥動手錶才行。

  現代飛機的飛行速度不斷增加,航空活動也與日俱增。使用區時制有時也會不方便。舉一個明顯的例子:超音速飛機的飛行速度可以和地球轉動的速度一樣快,用這種速度追著太陽飛,在整個飛行過程中,將會出現日不落的景象。用區時制計算,這架飛機上的時間幾乎固定不變,這一現象顯然和利用時間的長短來衡量運動距離長短的要求産生了矛盾。於是就出現了世界時,它把地球看做一個區域來計算時間,以0區的時間做為標準時,也叫世界時,或者叫格林尼治時間。科學不斷進步,科學家發現地球的轉動並不均勻,有時快一點有時慢一點,每一天可能相差幾分鐘。在高速飛行時,一秒鐘之差飛行距離就可能相差幾百米,因此在航空業中需要使用一種更精確的時間。20世紀初發現了原子共振現象,原子振動頻率的穩定性和精確性都超過了地球轉動。用原子共振製成的鐘叫原子鐘。用原子鐘所測出的地球自轉一週的平均時間是23小時56分04秒。用原子鐘來度量時間的精確度比普通的時間系統要準確許多倍,上千年不差一秒。但這種計時與用太陽計時每天可能相差幾分鐘,長期積累下來就和世界時出現較大的差別,於是又使用了閏秒的辦法來協調原子鐘計時與世界時的差別,這種計時的系統叫做協調世界時,縮寫是UTC。它的精確度遠高於世界時,它們之間的報時差別在任何時間都不會超過一秒鐘。國際民航組織規定全世界民航業統一使用協調世界時。

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