地球人造何都要操纵格林威治时间?

2020-11-05

本文转自微信公多号:中国国家地理BOOK(id:cngbook360)。未经授权,不得转载。

▲ 英国格林威治天文台的时钟。图/Wikipedia

世界共此时

设想一下:你正乘坐一辆早晨8点整起程的火车前去另一个城市,车程共4个幼时,你一定期待在正午12点到达现在标地,对吧。

但在19世纪末以前,这几乎是不能够的,由于首点和尽头两个地方的12点就纷歧样。当时,几乎每一个地方都有本身测算时间的手段,哪怕只是相隔几公里的两个城市,12点的钟声都很难一首敲响。

这栽状况不息不息到了136年前的今天,那镇日,格林威治时间成为了全球通用的标按期间。

想晓畅位置?先觉道时间!

最初操纵格林威治时间的,是英国海军。

吾们都晓畅,地球上的任何一个位置,都能够用经度和纬度来外示,在大航海时代到来之前,有经验的水手就已经能够轻盈经历不都雅测太阳或者北极星的高度来确定纬度,但异国任何天体能够用来直不都雅地表现经度,也就是说,吾们测不出来经度。

因而,从前的航海家只能沿着大陆海岸线走进,比如郑和,或是沿着纬度圈航走,比如哥伦布,倘若异国被美洲大陆挡住的话,他实在能航走到印度。

▲ 哥伦布的四次航线,他的船队当时是不息向西航走。图/Wikipedia

异国经度,人们就无法绘制准确的航海图,船只也无法判断黑礁和幼岛的位置。1707年,一支英国舰队遭遇大雾,迷失了倾向,4艘战舰撞上了海岛沉没,1500多名水手物化。为晓畅决经度难题,英国国会的悬赏奖金就高达2万英镑。

▲ 18世纪英国皇家海军统帅纳尔逊的旗舰——胜利号。图/Wikipedia

计算经度,其实就是测量时间差:地球每24幼时转一圈,即360个经度,这就是说,每隔15个经度,就有1个幼时的时差,倘若吾们同时晓畅起程地的时间和现在位置的时间,就能算出两地相差的经度有多少(其实就是把时区的逻辑倒过来)。

▲ 旋转的地球。图/Wikipedia

举个例子来说,一艘船花了1个月的时间从伦敦走驶到了纽约,船员发现纽约的当地时间是12点,而伦敦此时的时间是17点,那就能算出纽约的经度是西经(17-12)×15=75度,那么题目来了:纽约和伦敦的时间,他是怎么晓畅的?

▲ 地球上的经线。图/Wikipedia

测定纽约的时间很浅易,用六分仪在半个幼时内就能做到,但是在异国无线电通信的18世纪,伦敦的时间却很难获得。当时人们所用的钟外经不住航走的波动,十足无法实在计算时间的流逝,因而,测量经度的题目又转到了航海钟的发明上。

▲ 水手在操纵六分仪。图/Wikipedia

1759年,英国人哈里森制作出了一款名为H4的航海钟,在81天的海上航走测试中,H4只慢了5秒钟!哈里森依约获得了2万英镑的全额奖金,成为了人生赢家。

▲ 哈里森的H4航海钟。图/Wikipedia

自此之后,在英国的战舰和商船上,都配备了一块H4,上面表现的是伦敦野外的格林威治天文台外上的时间,这是吾们今天所熟知的格林威治时间了。

格林威治时间,走向世界

时间来到了19世纪,火车的展现、大周围的物流让各国、甚至全球通用的实在时间成为了必须,想一想川流不息的火车站吧,远道而来的两列火车,倘若司机的怀外偏差个1、2分钟,那很能够会发生相撞事故。

▲ 莫奈笔下的1877年的芝添哥火车站。图/Wikipedia

但是,各个地方本身测量出的时间,差出个一两分钟是常事儿,比如在1858年11月24日,别名多塞特郡的法官在10点06分鉴定别名缺席的原告败诉,因为是他未能按期到达庭审现场,然而就在2分钟后,原告展现了,他向法官注释道,从他家乡肯帕兰郡喀来耳镇火车站的时钟来望,他并异国迟到。

▲ 德国德累斯顿中央广场上的圣十字教堂,能够懂得的望到上面的钟塔,中世纪时全城都要靠教堂的钟楼报时。图/Wikipedia

这意味着,只有当一切人都用联相符个测量效果时,这栽偏差才不会产生题目。那么,行为当时世界上最为富强的国家,日不落帝国海军操纵的“格林威治时间”,能否进一步成为全球时间的标尺呢?

1880年8月2日,英国议会首次确定了格林威治时间为全英国的标按期间,这背后的动力,就包括上面谁人法庭事故。

英国的决定,很快就影响到了大洋彼岸的美国,这个经济实力正在蒸蒸日上的国家,在3年后也选择了格林威治时间。

▲ 1865年,南北搏斗终结后,美国迎来了一段高速发展的时期,图中为1869年5月,在犹他州海角峰会上完善了第一条跨大陆铁路的收工仪式。图/Wikipedia

美国选择格林威治时间能够说专门必要,在此之前,美国本身有300多个当地时间,而美国的铁路体系,则有50多个时区,每个时区都有本身的时刻外,在跨越时区的时候要来回更换,复杂水平可想而知。

▲ 19世纪70年代的铁道信号体系。图/WIkipedia

1884年11月1日,格林威治时间在美国华盛顿特区的国际子午线会议上被与会者普及批准。所谓子午线,就是经线,中国前人以“子”为正北,以“午”为正南,因而经线又被翻译成子午线。

▲ 格林威治天文台的0度经线标志。图/Wikipedia

会议上,穿过格林威治天文台的经线,被约定为0度经线,又称本初子午线,自此线向西为西经,向东为东经,各180度,共划分为24个时区,每个时区之间相差1幼时。12天后,也就10月13日,国际天文学家代外会议确认了华盛顿会议的决议,格林威治时间正式被采用为国际标按期间。

▲ 本初子午线和赤道。图/Wikipedia

固然0度经线被称为本初子午线,但这条线贯穿了欧洲和非洲的大片土地,因而它既不是东西半球的划分线,也不是标志镇日首首的国际日期变更线。东西半球的分界是西经20度和东经160度两条经线,国际日期变更线则是宁靖洋上一条来回拐曲的线,以避免与某一个国家相交。

吾们现在用的是格林威治时间么?

读到现在,你是不是想赶紧望一着手机屏幕右上角的时间,去感受一下这享誉百年、为人类做出重大贡献的格林威治时间呢?

很怅然,你现在所用的时间,并不是它,由于在1978年12月3日,国际电讯联盟决定以调和世界时间(UTC)取代格林威治时间(GMT)。

▲ 成立于1865年的国际电信联盟,它成立时,格林威治时间还未成为世界时间,中国是该机关48个理事会成员之一。图/Wikipedia

格林威治时间用得益益的,为什么要被取代呢?这是由于人们发现它禁绝了。

格林威治时间是一个天文时间,它以太阳经过格林威治天文台上空最高点位置时的时间为正午12点,但是地球的旋转速度其实是逐年减慢的,每一年都会差上零点几秒。

在国际计量体系中,时间是七个基本量之一,以天文学为测量基础的格林威治时间,一定无法已足科学精度的必要。于是,人类发明了原子钟,也就是行使原子内部电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波频率行为标准,来规定一秒的时长。

▲ 世界上第一台铯原子钟。图/Wikipedia

原子钟测算出来的时间相等准确,最益的铯原子钟,精度达到每2000万年偏差1秒,而最先辈的锶晶格原子钟,能够在50亿年之内不会走快一秒或者走慢一秒,这个年限甚至超过了地球的年龄。

▲ 2004年展现的芯片级的原子钟,被认为能够大幅挑高GPS定位能力。图/Wikipedia

吾们手机里、钟外中每一秒钟的时间流速,就是由原子钟测量出来的世界原子时(IAT),它来自于全球50多个国家实验室中400多个原子钟所保存时间的添权平均值。调和世界时间,就是以这个最实在的时间为基础的,但它要在IAT的基础上做“调和”。

▲ NIST-F1铯喷泉原子钟,是美国时间和频率标准。图/Wikipedia

为了不让实在的IAT与吾们体验到的天文时间,即格林威治时间相差太远,每过几年吾们就要在IAT的基础上添入或减去1秒(闰秒)的调和,让两者更为挨近,添入闰秒调和的IAT,就是调和世界时间。

在无需准确到秒时,调和世界时间和格林威治时间是几乎能够等同的,由于“调和”的门槛是0.9秒,也就是说,调和世界时间和格林威治时间的差距不会大于0.9秒。

▲ 调和世界时与格林威治时间之间的差值。图/Wikipedia

不过,固然格林威治时间现在已经不必了,但每年准确的调和世界时间照样会由格林威治天文台向世界各地发出,这也许,是人类对先人聪颖的一栽致敬吧。

▲ 格林威治天文台。图/Wikipedia

- END -

文丨张雨晨

封图 | 图虫·创意

本文系网易信息•网易号新秀文浪潮计划签约账号中国国家地理BOOK原创内容

未经账号授权,阻止肆意转载

原文链接

懂球号作者:硬核科普

不代外面点