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首先,我不太精通物理学,但据我所知,秒是由铯喷泉钟定义的,其校准如下:。现在我的问题是,这与日常人测量的时间有何关系。一些背景知识:

  1. 我知道 GPS 和地球静止轨道的时间膨胀效应。
  2. 由于地球绕太阳公转的轨道不是恒定的,所以有闰秒。
  3. 物理学中测量的时间,例如科学实验中的测量不同于金融交易(例如股票交易)、电话通话记录等的时间记录(或者是吗?)
  4. 在英国,无线电信号以信号中编码的原子时进行传输。

我的问题是,世界上的原子钟是如何不断校准的,以补偿地球自转和绕太阳公转的变化?

我们的太阳系的轨道如何影响这些时钟的校准?多普勒效应是否影响持续校准?

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    我认为你基本上是在问是否存在类似“干净的绝对时间标准”的东西。没有。在相对论宇宙中,多普勒效应(时间膨胀加上距离变化加上引力效应)就是“时间的物理学”。我们无法“校准它”。我们也不必这样做,因为如果我们以某种形式的绝对天体标准时间来测量时间,那么它会自动受到我们对该标准的相对运动和引力势能的污染,并且与该时钟重新同步的本地物理数据看起来会非常令人不安。
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最佳答案
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我的问题是,世界上的原子钟是如何不断校准的,以补偿地球自转和绕太阳公转的变化?

事实并非如此。原子时间尺度与地球当前的自转或轨道无关。相反,将多个时钟相互比较(补偿不同的重力场强度和由于纬度而不同的旋转速度等因素)。可以检测并排除性能不佳的时钟。其余时钟在某种意义上被“平均在一起”并产生 TAI。

由于地球绕太阳的轨道不是恒定的,所以有闰秒

由于地球自转轴不恒定,因此存在闰秒,而 UTC 目前将地球自转和原子时联系在一起。因此,我们无法准确预测何时需要添加(或减去)闰秒。

还有其他提议将旋转与 UTC 分离以避免闰秒的一些问题。

地球绕太阳的轨道变化不大。问题在于我们喜欢用整数天数来计算(回归年),而两者之间没有精确的比率。日历需要弥补这一点,但日历的差异与原子时间和地球自转的问题不同。

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现代计量学通过多种时间系统来支持您解决的问题,每种时间系统都有自己的特点。任何需要时钟来计时的活动都会选择一种符合其特定需求的时间系统。

每个原子钟都有自己的时间系统。从技术上讲,任何时钟都有自己的时间系统,但原子钟特别精确,所以我们特别关注它们。每个时钟都会有一些与硬件缺陷相关的漂移。它还根据其环境具有可预测的漂移。特别是,每个时钟都处于不同的高度,因此根据广义相对论,它们的时间流逝率也不同。

高精度时钟的主要拥有者(如 NIST)共同合作,制作出一种称为 TAI 的计算时间尺度。TAI 是时钟的加权平均值,但在 1970 年,他们对所有时钟的输出进行了校正,以校正广义相对论的影响。因此,现在 TAI 通过数学应用校正项来测量“海平面”的时间。

另一个时间系统 UT1 遵循地球自转。由于地球内部复杂的力学原理,地球自转会加速或减速。UTC 会添加(或删除)闰秒,尽量与 UT1 保持 0.9 秒的误差,但除此之外,它与 TAI 保持同步(1 UTC 秒 = 1 TAI 秒)。而 TAI 则一直滴答作响,每天 86400 秒。

除此之外,我们还有其他计算时间系统。有重心时间系统,例如那些计算时间流逝的系统,其中某个物体与太阳保持一段固定的距离(远距离可以避免更多的时间膨胀问题)。

除此之外,还有很多,但这应该为答案提供背景:我们使用原子钟来得出 TAI 中有意义的时间,然后我们应用校正因子将时间转换为适合手头任务的时间系统。

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