一秒是多少毫秒_一秒钟的时长是怎么定义的

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对于普通人来说,一秒钟意义并不大,但一秒钟可以发生的事太多了,太阳核心每秒消耗6亿吨氢元素,通过核聚变转变为能量,光在真空中前进30万公里,蜜蜂每秒扇动270次翅膀,每秒钟有4个婴儿出生,同时有两个人去世,那么一秒钟到底有多长,它又是如何被定义的呢?

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一秒钟可以发生很多事

一秒等于1000毫秒、100万微秒、10亿纳秒、一万亿皮秒、一千万亿飞秒,比飞秒更小的计量单位是普朗克时(0.0000000000000000000000000000000000000000001秒,43个0),一秒与一普朗克时相比,简直是天荒地老。

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从某种意义来说,一秒钟真的很长

要知道一秒有多长,首先要知道一天有多长,常识告诉我们,一天被分为24小时,1小时60分钟,1分钟60秒,一天的1/86400被定义为1秒,所以要知道1秒有多长,就要先知道一天有多长,太阳每两天经过天空最高点的间隔时间,也就是地球自转一圈的时间,称为一个真太阳日

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真太阳日,地球自转一周所需的时间

然而地球公转轨道是椭圆的,这就导致每一个真太阳日都不同,被细分出来的秒也不一样长,如果把一年中所有的真太阳日平均起来,得到相对固定的一天,这样划分出来的一天称为平太阳日。

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365个真太阳日的平均一天

1928年,国际天文联合会根据格林尼治子午线上观测计算得出的平太阳时,确定了第一套时间标准,称为世界时,需要天文观测与机械钟表的持续计时来确定。

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格林尼治子午线上的平太阳时称为世界时

1927年贝尔电话实验室制造了世界上第一支石英钟,使用石英晶体调节电子振荡器来计时的钟表,石英晶体每震荡32768次被确立为1秒,优质的石英钟每天的误差不超过1秒,格林尼治天文台使用的石英钟每天的误差只有千分之一秒。

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钟表发展史

虽然误差已经很小但很不幸,航空航天等高精尖行业需要更加精确的时间,地球的公转与自转并不是一个稳定的周期,这就造成每年的平太阳时都不相同,进而造成一秒的长度各不相等,解决这个问题的办法是去微观的层面寻找一个更精细稳定的周期,直接定义一秒到底有多长,答案是铯133原子,内部五层电子轨道均已填满,比较稳定,最外层只有一个电子,很容易受外部能量影响,跃迁到不同的能级。

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铯原子,理想的计时器

铯原子接受到外部能量时,最外层电子会向外跃迁至距离原子核更远的能级轨道,并自发回到原始轨道,多余的能量被释放出来,这就是一个震荡周期,通过探测电子能级的跃迁频率,最终将铯原子震荡91亿9263万1770次定义为一秒。

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铯原子震荡91亿9263万1770次被定义为一秒

2007年,中国计量科学研究院成功研制“铯原子喷泉钟”,实现了600万年不差一秒,达到世界先进水平。

基于铯原子震荡频率定义的时间称为国际原子时,起点被规定为1958年1月1日0时0分0秒,从这天开始,国际原子时精确的计算着每一秒,但由于地球的自转越来越慢,世界时比国际原子时走的慢,为了解决这个问题,1972年,协调世界时诞生,每当国际原子时与世界时相差过大时,协调世界时会人为的增加一个闰秒,使其与世界时相差不超过0.9秒,从1958年至今一共增加了37秒。

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各种时间标准

各个国家都有自己的计量实验室用于计算协调世界时,中国会在自己算出的协调世界时的基础上增加8小时得到北京时间,由位于陕西省渭南市蒲城县的中国科学院国家授时中心负责管理,通过长短波、卫星、网络等方式,把时间发送到各个终端,还可以拨打专线电话029-83895117获得精确时间。

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陕西省渭南市蒲城县的中国科学院国家授时中心

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国家授时中心语音播报

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