天文自然科学

时间是怎么测的

我们用钟表看时间,可是时间本身是怎么测出来的?

7-10岁6分钟时间 · 天文 · 测量
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我们每天都在看时间——起床、上学、吃饭、睡觉都按时间来。可是时间本身是怎么测的?最早的人怎么知道时间?这背后藏着天文学的大秘密,因为时间的源头就是天文。

你知道吗

你知道吗?最早的钟是太阳!古人立一根棍子在地上,看棍子的影子长短方向,就知道时间。这就是“日晷”。日晷白天能用,晚上或阴天就没办法了,所以又发明了水钟、沙漏、机械钟。

时间单位的来历

所有的时间单位都来自天文。一年是地球绕太阳一圈,约 365 天;一月是月亮绕地球一圈,约 30 天;一天是地球自转一圈,24 小时;一小时 60 分,一分 60 秒,这是古代巴比伦人用 60 进制留下的。

一天为什么 24 小时?古埃及人把白天和黑夜各分 12 段,加起来 24 段。但他们的“小时”是变化的——夏天的白天小时长,冬天的白天小时短。后来才改成统一的 24 小时,每小时一样长。

  • 年:地球绕太阳一圈
  • 月:月亮绕地球一圈
  • 日:地球自转一圈
  • 小时:古埃及 12+12
  • 秒:60 进制来自巴比伦

现在的标准钟是原子钟。铯原子振动的频率非常稳定,每秒振动 9,192,631,770 次,所以一秒被定义为这个振动次数。原子钟几千万年才差一秒,是最准的钟。GPS、互联网、电力系统都靠原子钟对时间。

时间还有更深的秘密。爱因斯坦发现,时间不是绝对的!速度快的人,时间过得慢;引力强的地方,时间也过得慢。GPS 卫星飞得快,时间比地面慢;但它离地球远引力小,时间又比地面快。两个效应相加,卫星钟每天比地面快 38 微秒,必须修正,否则 GPS 会差几公里。

动手试试

小思考:如果地球自转慢了,一天就变长了。其实地球自转确实在变慢,每 100 年慢 1.7 毫秒,几亿年前一天只有 22 小时!和爸爸妈妈聊聊,如果一天变成 25 小时,多出来的一小时你想做什么?

逝者如斯夫,不舍昼夜。——《论语》