极移会影响计时精度吗?

如题所述

会的,因为世界各地经纬度是以极点为原点定出来的,由于极点的移动,必然会使地球各地的经纬度发生变化,相应的时间也会发生变化。由于这种影响在世界各地是不一样的,所以反映在零类世界时UT0的时间基准的秒长,在世界各地也是不一样的。

使UT0的秒长在世界各地不同的原因还有:北极并不是永远指北。地球由于受月球的吸引而产生“进动”(地球也受太阳吸引而产生进动,因太阳离我们太远,产生的进动很小),地球进动的结果,使地轴指向天空的方向不再是一点,而是一个圆。这个圆回转一周的时间是25800年!现在地轴北极指向北极星附近,在12000年以后将指向北半球天空最亮的恒星——织女星附近,那时织女星就成了北极星了。

为了消除极位变化的影响,我们采用一个平均值,称为“平北极”。以平北极为原点定出的世界时,我们称为第一世界时,记为UT1。

UT1=UT0+△λ

这里的△允是对UT0的修正量。对UT0修正以后得到的UT1在世界各地则是相同的。这样,UT1的秒定义有了更为普遍的意义,便于应用了。

经过上述对极位变化的修正,UT1的秒长还是不够均匀的。事实证明各种季节性变化仍然对它产生影响。如季风的影响、植物的生长、雷电的分布等随季节而变化的各种因素,都会造成地球自转的季节性变化。

有人计算过季节风;每年夏季从海洋上吹到陆地上,冬季又从大陆移回到海洋,这些风的重量大得难以相信,竟有枷万亿吨!这么大的重量,从一处移到另一处,过一阵又从另一处移回来,地球的重心变化了,结果地球自转速度也就随之而变化了。这种变化是由季节变化的影响而产生的。

修正了季节性变化的UT1,称为第二世界时,记为UT2。也可以说,在第一世界时UT1,上加上修正量厶乃,就是第二世界时,即:

UT2=UT1+△Ts=UT0+△λ+△Ts

第二世界时UT2部分改善了自转速度的不均匀,使秒长的均匀性有了改善。但由于地球的自转还有不规则变化和长期变化,所以UT2这个时间基准还是不够理想的。

地球自转的不规则变化,表现在每过几十年地球自转速度会来一次“跳动”,有几年转得快一些,有几年转得慢一些。

地球自转的长期变化表现在最近2000年来,每过100年,使日长增加1.6,就要求增加转动力矩。而地球自转的转动力矩,是由太阳、地球、月亮按着它们自己的规律形成的,相对来说是不变的。只有使地球自转速度变慢才能达到力的平衡。当然这样的变化是很微小的,没有精确的仪器是测不出来的。

由此可见,世界时的3种形式:UT0、UT1、UT2都受地球自转中存在的不可预计的和长期变化的影响。

由于上述种种原因,按地球自转制定的世界时的秒长仍有较大的误差,有时可达10-7量级,相当于每3个半月差1秒。在现代科学技术发展的情况下,这么大的误差是不允许的。另外,在地球自转的基础上修正来修正去,总是不够理想,于是人们又去寻找定义秒长的新方法。

利用地球的公转确定秒长——历书时

大家知道,地球除了自转以外,还有公转。地球绕太阳公转一周的时间就是一年,地球绕太阳公转,也可以想象为一个巨大的时钟。太阳与地球的连线相当于指针,就像一种秒针上带有“小卫星”的闹钟一样。不过“小卫星”转1周的时间是印秒,地球绕太阳转1周的时间却是1年。

诚然,地球公转的速度并非恒定不变,但是地球的公转周期却相当稳定。把地球公转周期的若干分之一定为1秒,这样的秒长也是相当均匀的。

1952年制定了以地球绕太阳的公转周期为基准的计时系统,称为“历书时”,记为ET。

为了把历书时用于实际,在给历书时ET定义时,要考虑ET与UT的衔接,应用时才不致于产生混乱和不必要的麻烦,做法是这样的:

(1)使世界时向历书时过渡时不要产生时刻的中断;

(2)使历书时的秒长与世界时的秒长尽量一致。

根据上面的原则,1960年在采用历书时的时候规定:

历书时的起始时刻是世界时1900年1月1日0时正,在时刻上严格与世界时衔接起来。

历书时的秒即是上述1990年1月1日0时正开始的回归年长度的1/31556925。9747。

由于回归年长度不受地球自转速度的影响,所以历书时的秒长是均匀的。

由于技术上的原因,一般通过观测月亮来测定历书时。在1960~1967年,曾用改良的布朗月历表得到的历书时称为ET0;1968~1971年,使用新的天文常数系统,并对布朗级数的一项错误进行修正后测定的历书时称为ET1;而从1972年至今,研究了布朗级数的新展开式,得到的历书时称为ET2。

历书时在理论上是一种均匀时,但不太容易得到;连续几年的天文观测,才能得到±1×10^9的精度。

事物总是一分为二的,历书时的秒与世界时的秒比较起来,精度是提高了不少。对于±1×10^9的精度而言,经过30年的积累才会产生±1秒的误差。但这个精度也不能满足现代科学发展的需要,同时,历书时需要长时间的天文观测,这使得人们又去寻找和定义新的时间基准了。

尽管如此,历书时仍作为一个天文常数保存下来,在大地测量和天文学的研究上,仍然有重要的参考价值。

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