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非地球时间

工作1小时,休息1小时。这两个时间间隔相同吗?如果用精确度高的机械钟来测量, 毫无疑问,当然是相同的——这是大部分人的答案。那我们应该将什么样的机械钟视为准确的呢?当然,是那种经过天文观测校准过的钟,换句话说,就是与地球匀速运动保持一致的钟:在完全相同的时间内,机械钟走过的角度是相等的。

但是,究竟从哪得知地球是匀速运动的呢?为什么我们相信,地球连续自转两周的时间是相同的?在地球自转成为时间的度量单位之前,我们无法对此进行核实。

最近,天文学家认为,需要暂时用另一种运动来替换早就成为匀速运动典范的地球自转,这样有利于某些研究的开展。现在我们就要阐述一下这种替换的原因和结果。

仔细研究天体的运动后可以发现,某些天体的运动与理论描述并不相符,而这些不相符不能用天体力学来解释。以下这些星体都会发生这种无法解释的偏离,月球、木卫一、木卫二、水星,甚至一年都可以看得见的地球围绕太阳的运动,也会发生这种不相符。比如,月球运动线路的长度与理论上描述的不一致,有时候这一偏差值能达到分弧线,而太阳会偏差1秒弧线。分析这些不规律性后,我们会发现一个共同点:在一定时间内,所有的运动都变快了,然后,在下一个时间段里,又变慢了。人们自然就会想,究竟是什么原因引起了这些偏差。

是不是我们的自然钟不准确呢?是不是把地球自转作为匀速运动的典范是不正确的呢?

这样就提出了更换地球时间的问题。“地球时间”曾一度被弃用,所有被研究的运动用另一种自然时间来度量,这种自然时间要么以某个木星卫星的运动为基础,要么以月球或水星的运动为基础。结果,替换以后,上述所有天体的运动一下子变得有规律起来;然而,用新时间来度量的地球自转却不再是匀速的了:地球自转在几十年里会稍微变慢,而下几十年里又变快了,然后又重新变慢。

在1897年,一天的时长比前几年要长0.0 035秒,而在1918年,一天的时长却又比1897—1918年要短0.0 035秒。现在一天的时长大约比100年前要长0.002秒。

由此我们可以说,我们的地球相对于其他天体的运动来说不是匀速的,相对于行星系内的运动也不是匀速的,相对于假设为匀速的运动而言也不是匀速的。

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图29 这条曲线表明,从1680年到1920年,地球自转不是匀速的运动。

如果地球是匀速运动的,则表中将会是水平的直线。

曲线上升表示昼夜变长,即地球自转变慢;曲线下降表示自转加快

地球自转与严格意义上的匀速运动(前面定义下的匀速运动)的偏差并不大:从1680年到1780年这100年内,地球运动慢,昼夜长,地球“自己的”时间和“其他”的时间之间相差约30秒;然后到了19世纪,昼夜变短了,两种时间之间的差异约缩短了10秒;到20世纪初又缩短了20秒;在20世纪的前25年里,地球的运动又变慢了,昼夜又开始变长,两种时间之间的差异约为半分钟(图29)。

这些变化的原因是多样的:月球的引潮力,地球直径的变化[地球直径的变化可以不用直接测量,因为众所周知,这一变化值不超过100m;但是地球直径变长或缩短几米足以造成我们所说的昼夜长短的变化。]等。未来经过全面的研究后,可能会有重大的发现。 UpdgK5oSMb3yoHZgsTAmwLeKS5bswX8qst4BoPRNWb7ZltklZgWg+dGqykzorJiP

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