在上一篇文章《星辰大海：時(shí)間（一）一天是多久悲酷？》中我們討論了太陽(yáng)的一天，恒星的一天瞒渠，原子的一天技潘。

其中太陽(yáng)時(shí)又分為真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)，恒星時(shí)分為真恒星時(shí)與平恒星時(shí)转培，“平”表示平均的含義恶导，平均的原因是真實(shí)的運(yùn)動(dòng)是不均勻的浆竭。當(dāng)然浸须，原子時(shí)因?yàn)楸旧淼闹芷诳潭染褪蔷鶆虻模詻](méi)有平原子時(shí)一說(shuō)邦泄。

不過(guò)到目前為止删窒，上面的這5項(xiàng)時(shí)間都不是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫臅r(shí)間，不是手機(jī)上看到的時(shí)間顺囊，不是新聞聯(lián)播前整點(diǎn)報(bào)時(shí)的時(shí)間肌索。那么，今天我們聊一聊生活中使用的時(shí)間特碳。

地球的運(yùn)動(dòng)

在哥白尼之后的時(shí)代诚亚，人類(lèi)知道了地球不是宇宙的中心，地球除了自身的自轉(zhuǎn)還要繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)午乓，而整個(gè)太陽(yáng)系圍繞著銀河系中心運(yùn)動(dòng)著……地球的運(yùn)動(dòng)可以分為兩個(gè)部分：
一站宗、作為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：如果把地球抽象為宇宙中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，那么這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就十分像中學(xué)物理題中的質(zhì)點(diǎn)益愈，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)在外力的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的加速度梢灭。這個(gè)加速度主要是太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力的結(jié)果。
二蒸其、自身姿態(tài)運(yùn)動(dòng)：在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上敏释，地球還會(huì)繞著自己的自身旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)摸袁、旋轉(zhuǎn)钥顽，十分像盜夢(mèng)空間萊昂納多手里拿個(gè)旋轉(zhuǎn)著的小陀螺，不停的旋轉(zhuǎn)靠汁。

旋轉(zhuǎn)的地球陀螺

陀螺在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候蜂大，總是繞著中心的一個(gè)看不見(jiàn)的自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)湿蛔，地球也是一樣，有一個(gè)看不見(jiàn)的自轉(zhuǎn)軸通過(guò)地球的南北極县爬，地球就是繞著這個(gè)自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)阳啥。

我們不知道萊昂納多的那個(gè)小陀螺最后有沒(méi)有停下，但我們知道财喳，平時(shí)轉(zhuǎn)起來(lái)的硬幣總是會(huì)倒下（你如果十分厲害能讓硬幣最后立起來(lái)就當(dāng)我沒(méi)說(shuō)……）在陀螺察迟、硬幣旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，尤其是快倒下的時(shí)候耳高，我們能感受到它們的自轉(zhuǎn)軸發(fā)生了劇烈的抖動(dòng)扎瓶，最后失去平衡。

地球的自轉(zhuǎn)軸也是如此泌枪，雖然地球不會(huì)倒下（即使倒下也只是換個(gè)角度繼續(xù)旋轉(zhuǎn)吧概荷，手動(dòng)滑稽），但是地球的旋轉(zhuǎn)軸確實(shí)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化碌燕。影響地球自轉(zhuǎn)軸變化的因素可以分為兩方面：

• 進(jìn)動(dòng)：地球的自轉(zhuǎn)軸繞著另一個(gè)中心軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程（旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)軸也在旋轉(zhuǎn)误证，暈不暈），地球自轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)的角度為23.5度修壕，周期大約是2萬(wàn)6千年愈捅，地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的這種現(xiàn)象也稱(chēng)為歲差。
• 章動(dòng)：地球自轉(zhuǎn)軸在進(jìn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)中又疊加的一個(gè)抖動(dòng)慈鸠，就是說(shuō)自轉(zhuǎn)軸與進(jìn)動(dòng)的中心軸的夾角基本上是23.5度蓝谨，不過(guò)有時(shí)稍微大些，有時(shí)又稍微小些青团。章動(dòng)的周期是18.6年譬巫，振幅只有9.2秒。

地表的運(yùn)動(dòng)

從宇宙角度看督笆，地球是一個(gè)運(yùn)動(dòng)著旋轉(zhuǎn)的陀螺芦昔。但對(duì)于生活在地球表面的人類(lèi)來(lái)說(shuō)，問(wèn)題是胖腾，地球的表面在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候并不完全按照上面的進(jìn)動(dòng)烟零、章動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)∠套鳎夸張點(diǎn)說(shuō)锨阿，就好比有個(gè)充滿水的氣球，我們用手轉(zhuǎn)了一下记罚，這個(gè)氣球的皮和里邊的水在旋轉(zhuǎn)時(shí)是相互分離的墅诡，是不同的。

對(duì)于地球表面，與地球陀螺的差別并沒(méi)有那么大末早。上面說(shuō)烟馅，地球繞著一個(gè)通過(guò)南、北極的自轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)然磷，實(shí)際上郑趁，在地球表面看來(lái)，這個(gè)自轉(zhuǎn)軸通過(guò)地球表面的“南極姿搜、北極”的位置是不斷變化的寡润。

也就是說(shuō)，地球表面就像是地球陀螺的一件外套舅柜，這件外套不是緊身的梭纹，在地球陀螺旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，這件外套稍微有點(diǎn)跑偏致份。而對(duì)于這個(gè)跑偏的描述变抽，稱(chēng)為極移。

外星人看到的地球表面

如果宇宙中的一個(gè)外星人看得到地球表面的話氮块，忽略地球抽象為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)绍载，可以將地球表面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分為四個(gè)部分：

這四個(gè)部分中，自轉(zhuǎn)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)最顯著的部分雇锡，是產(chǎn)生太陽(yáng)時(shí)逛钻、恒星時(shí)最主要的因素僚焦。

再說(shuō)恒星時(shí)

前面討論的恒星時(shí)是根據(jù)春分點(diǎn)定義的锰提。前面我們了解了地球陀螺在空間中的旋轉(zhuǎn)包含了進(jìn)動(dòng)、章動(dòng)芳悲、自轉(zhuǎn)三個(gè)部分立肘，而地球表面相對(duì)于地球陀螺還有一定的極移。

事實(shí)上名扛，春分點(diǎn)相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)就是進(jìn)動(dòng)谅年、章動(dòng)、自轉(zhuǎn)三個(gè)部分肮韧，以此定義的恒星時(shí)就是真恒星時(shí)融蹂。另外，如果通過(guò)平均消除章動(dòng)弄企，僅考慮進(jìn)動(dòng)超燃、自轉(zhuǎn)兩部分引起的春分點(diǎn)變化，以此定義的恒星時(shí)就是平恒星時(shí)

再說(shuō)太陽(yáng)時(shí)

太陽(yáng)時(shí)就是根據(jù)太陽(yáng)相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)定義的拘领。平太陽(yáng)是在黃道上假象一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度保持不變的點(diǎn)作為平太陽(yáng)意乓，以此定義的平太陽(yáng)時(shí)刻度較為均勻。這里的平太陽(yáng)约素、真太陽(yáng)的關(guān)系與前面說(shuō)的進(jìn)動(dòng)届良、章動(dòng)笆凌、自轉(zhuǎn)、極移沒(méi)有直接聯(lián)系士葫。

世界時(shí)

世界時(shí)是格林尼治所在地的平太陽(yáng)時(shí)乞而。這樣定義使全世界擁有了統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，在1967年原子時(shí)誕生前慢显，世界時(shí)是一個(gè)最實(shí)用的時(shí)間晦闰。至此，世界時(shí)已經(jīng)很接近今天生活中使用的時(shí)間了鳍怨，不過(guò)還差一點(diǎn)呻右。

世界時(shí)本質(zhì)是平太陽(yáng)時(shí)，平太陽(yáng)時(shí)依賴的是一個(gè)假象的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)平太陽(yáng)鞋喇，為了計(jì)算這個(gè)平太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律声滥，需用地面上許多天文臺(tái)觀測(cè)恒星的數(shù)據(jù)進(jìn)行反算。通過(guò)天文臺(tái)測(cè)量直接計(jì)算出來(lái)的世界時(shí)侦香，稱(chēng)為UT0（0號(hào)世界時(shí)）落塑。

UT0的不足之處是，地球表面的天文臺(tái)相對(duì)于地球陀螺存在著“極移”罐韩，以測(cè)量數(shù)據(jù)直接計(jì)算的平太陽(yáng)時(shí)不能直接反應(yīng)地球陀螺自轉(zhuǎn)的部分憾赁，那么在UT0的基礎(chǔ)上進(jìn)行極移修正，就得到了UT1（1號(hào)世界時(shí)）散吵。

除了UT0龙考，UT1，在UT1的基礎(chǔ)上再修正地球陀螺自轉(zhuǎn)的不均勻部分矾睦，使得時(shí)間刻度更加均勻晦款，就得到了UT2（2號(hào)世界時(shí)），2號(hào)世界時(shí)由于時(shí)間刻度根據(jù)均勻的原子時(shí)的出現(xiàn)基本沒(méi)有應(yīng)用了枚冗。

協(xié)調(diào)世界時(shí)

至此缓溅，我們已經(jīng)知道：

• 世界時(shí)反映地球陀螺的自轉(zhuǎn)，與日升日落的自然現(xiàn)象相一致赁温。不過(guò)坛怪，雖然進(jìn)行了很多努力，將世界時(shí)的刻度定義的更加均勻（如UT2）股囊，但是復(fù)雜的定義不利于實(shí)際使用袜匿，使用的效果也沒(méi)有那么好。
• 原子時(shí)是1967年毁涉，人類(lèi)進(jìn)入物理微觀領(lǐng)域后的一項(xiàng)重大應(yīng)用成果沉帮，原子時(shí)將時(shí)間刻度的均勻性極大的提高。但是其本身與日升日落的自然時(shí)間沒(méi)有直接聯(lián)系。

鐺鐺穆壕，下面隆重推出協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）待牵。UTC采用了原子時(shí)的秒長(zhǎng)，并且與世界時(shí)的天長(zhǎng)基本一致喇勋。

• 原子時(shí)的秒長(zhǎng)保證了UTC時(shí)間刻度的均勻性
• 世界時(shí)的天長(zhǎng)保證了UTC時(shí)間與日升日落的自然現(xiàn)象相統(tǒng)一

跳秒是怎么回事

那么問(wèn)題來(lái)了缨该，UTC是怎么將原子時(shí)、世界時(shí)協(xié)調(diào)的川背，UTC協(xié)調(diào)的是什么贰拿？

1天=24個(gè)小時(shí)，1小時(shí)=60分鐘熄云，1分鐘=60秒鐘膨更，1天=86400秒鐘，這是我們對(duì)于一天時(shí)間的基本認(rèn)知缴允。事實(shí)上荚守，如果以原子時(shí)的秒長(zhǎng)度量，世界時(shí)的1天<86400秒鐘练般，而且矗漾，世界時(shí)的1天究竟等于多少秒也是在不斷變化。

細(xì)心的你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了薄料，如果世界時(shí)的1天<86400秒鐘敞贡，而我們依然按照1天=24小時(shí)，1小時(shí)=60分鐘摄职，1分鐘=60秒鐘這樣生活誊役，那么總會(huì)有這樣一天，在00:00:00時(shí)是白天琳钉，而在12:00:00時(shí)是黑夜势木。

UTC協(xié)調(diào)世界時(shí)，協(xié)調(diào)的就是世界時(shí)UT1的1天與原子時(shí)86400秒鐘的差別歌懒，如果發(fā)現(xiàn)UT1與UTC之間積累的差別超過(guò)了0.8秒，那么就讓UTC少走1秒溯壶。采取的方式是在接下來(lái)的1月1日或者7月1日的00:00:00分進(jìn)行閏秒及皂，也稱(chēng)為跳秒。

比如說(shuō)且改，2017至2018的跨年時(shí)間是這么度過(guò)的：

• 2017-12-31 23:59:59
• 2018-01-01 00:00:00
• 2018-01-01 00:00:01

而2017年1月1日就有一次跳秒验烧，2016年至2017年的跨年時(shí)間是醬嬸的：

• 2016-12-31 23:59:59
• 2016-12-31 23:59:60
• 2017-01-01 00:00:00
• 2017-01-01 00:00:01

你發(fā)現(xiàn)了是怎么跳秒的了嗎？

協(xié)調(diào)世界時(shí)就是今天日常生活中說(shuō)的時(shí)間又跛。我們手機(jī)上碍拆、廣播中、電視上看到的、聽(tīng)到的時(shí)間就是按照時(shí)區(qū)修正的UTC時(shí)間感混。

今天就先到這里吧端幼。

• 能夠精確定位的GPS使用的是UTC時(shí)嗎？
• 研究太空中的衛(wèi)星弧满，使用的時(shí)間有什么不同婆跑？
• 人類(lèi)想要進(jìn)入星辰大海，應(yīng)該如何計(jì)量時(shí)間庭呜？

歡迎關(guān)注后續(xù)星辰大海：時(shí)間系列