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非地球时间_趣味天文学

时间:2020-01-31 理论教育
非地球时间_趣味天文学

你工作了一个小时,休息了一个小时。这两个时间是不是相等的呢?大多数人会回答说,如果使用最好的钟表来测定时间的话,那当然是相等的了。那么,什么样的钟表我们才认为是准确的呢?当然是根据天文观测来校准的钟表是最准确的。换句话讲,跟地球完全匀速旋转运动相符合的表是最准的:它在绝对相等的时间内,旋转的角度都是相等的。

但是,怎么知道地球是匀速旋转的呢?为什么我们相信地球连续两次自转的时间是相等的呢?如果我们采用地球的自转来测量时间的话,那是无法回答这个问题的。

近年来,一些天文学家认为,最好能用别的测量时间的标准来代替那种自古以来就认为地球是匀速自转的方法。我们就来阐述一下这种改变的理由和结果。

通过仔细研究天体的运动,我们发现,某些天体并不像理论上所指出的那样运动,可是这种差别又不能用天体力学的规律来解释。像这种无法解释的差别,已经发现的就有月球、木星的第一和第二卫星以及水星,甚至还有太阳的视周年运动,也就是我们自己的地球沿着轨道公转的运动。例如:月亮跟它理论上的路线的角度偏差在某些时候就达到055-03分。对这些不正常的情况进行分析,我们发现了它们之间的共同点,即所有的运动在某时候会加快,接下来又在某一时期慢了下来。这里我们自然就会产生这样的想法:这些偏差是不是同一个原因引起的呢?

这个共同的原因是不是就在于我们那只自然钟的“不准确性”?是不是就在于地球的自转实际上并非是匀速的呢?

曾经有人提出过改变地球钟的问题。“地球钟”曾被暂时放弃,而改用其他的自然钟来测量所需要研究的运动。其他的自然钟则指的是根据木星的某一个卫星或者根据月球或水星的运动。事实证明,这样的变换,对上述各种天体运行的准确性方面可以立刻得到令人满意的结果。然而,使用新的钟表所测定出来的地球的自转却不再是匀速的了:它在几十年内稍微变慢了些,在接下来的几十年内又会变快,然后再慢下来。

(www.guayunfan.com)

1897年的一昼夜比之前的年份长0.0035秒,而在1918年,一昼夜的时间比1897至1918年期间短0.0035秒。我们现在的一昼夜比100年前要长约0.002秒。

因此我们可以说,即便是我们这个太阳系中的某些天体的运动是匀速的,但地球相对于它们的运动来说也不是均匀的。和严格意义上的匀速运动比较而言,地球运动的偏差是很小的:从1680年至1780年,地球自转得慢,昼夜变长了,地球在“自己的”和“外来的”事件之间的差额累积达到30秒钟;接下来到19世纪中叶,日子变短,这个差额缩小了10秒;到20世纪初,这个差额又减少了20秒;20世纪前25年,地球运动再次变慢,昼夜再次变长,因而这个差额又累积到大约30秒(图29)。

图29 图中的曲线说明,从1680~1920年期间,地球自转运动相对于匀速运动的变化情况。如果地球匀速转动,那么图中就应当是一条水平线。曲线上升表示一昼夜时间变长,也就是地球自转变慢;曲线下降表示地球自转加快。

这种变化可能有几种原因:月球的引潮力;地球直径的改变等[7]。这个现象如能在将来得到全面的解释,将会是一个重要发现。