• 宇宙迷宮|每天愛妳多一些(李偉才)

  • 發布日期:2021-01-23 10:00
  • 宇宙迷宮|每天愛妳多一些(李偉才)

 

一天有多長?就是小學生也懂得,答案是24小時。但如果我告訴你,答案可以是12小時甚至更短,你是否以為我在開玩笑?

我可不是鬧著玩的。科學家的研究告訴我們,地球形成的初期,自轉一周的時間較今天的短得多,只是因為月球引力所導致的潮汐磨擦(tidal friction)作用,才逐漸減慢,最到達至今天的24小時。

前些時,科學家宣布不會在2020年12月31日添加「閏秒」(leap second),正跟這個有趣的天文現象有關。

要知道這是什麼一回事,首先我們要知道,直至上世紀中葉,「民用時間」(civil time)以及「授時服務」(time service)都是以天文觀測為基礎的。具體地說,就是我們先決定一「日」的長度(例如事物的日影由最短到下一次最短的時間),然後再將這個長度分為「時、分、秒」。這種時間,我們稱為「格林尼治標準時」(Greenwich Mean Time,簡稱GMT;留意Greenwich 中的w字母是不發聲的)。

自從原子物理學在第二次世界大戰後的飛躍進展,科學家已經將這個做法反轉過來,也就是先決定一「秒」的長度(被定為一顆銫原子Caesium-133 — 出現某種變化所發出的輻射的某個周期的持續時間),然後才計算出「分、時、日、年」的長度。這種時間,我們稱為「協調世界時」(Coordinated Universal Time,簡稱 UTC;留意這個縮寫用的是法文,所以字母的次序跟英文的不同)。

但科學家繼而發現了兩個問題,第一個是GMT的一「日」與UTC所定出的一「日」並不完全等同,前者比後者長了0.002 秒;第二個問題是,以極精準的「原子時間」量度,地球的自轉周期原來不是固定的。雖然這個周期很偶然會減縮,但總的趨勢是加長,亦即上文所說的「愈轉愈慢」。

當然,我們這兒說的減慢是非常微小的,平均是每一百年增加2.3微秒(millisecond,一「微秒」等於百萬分一秒)。但不要小看這個變化,由於地球形成至今已有數十億年,科學家推斷,在生命起源之初的約38億年前,每天只有約12小時左右。而即使到了光合作用起源的25億年前,每天也只有18小時左右。(與此同時,遠古的月球離地球較今天近很多,龐大的月亮高掛天空的壯觀景象必然十分懾人!)

為了令 UTC不會與天象愈來愈脫節(例如「UTC正午12時」發生在傍晚),科學家引入了「閏秒」這個辦法。具體做法是在某一年的年底(間中也會在六月底)添加一秒,亦即在12月31日23時59分59秒之後加上一秒,而計時器在顯示了「23時59分60秒」之後,才跳到下一年的1月1日零時零分零秒。

自從「閏秒」於1972年被引入以來,科學家已經作出了27次調整,而對上一次是2016年。

張學友的一首歌是《每天愛妳多一些》。由於地球自轉一周(每天)的時間不斷增長,這個說法可是蠻有科學根據的呢(一笑)!

李偉才

科普達人

圖片來源: Freepik
圖片來源: Freepik

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