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美國政府指示美國國家航空航天局在 2026 年之前為月球制定一個(gè)統一的時(shí)間標準，稱(chēng)為“協(xié)調月球時(shí)”。圖片來(lái)源：英國有線(xiàn)廣播公司

◎本報記者 張佳欣

或許，宇宙中最引人深思的謎團之一，便潛藏于時(shí)間流逝的微妙差異之中。

高山之巔的時(shí)間竟比幽深山谷中的時(shí)間流逝得更快。這一現象對于日常生活的直接影響微乎其微。但是，隨著(zhù)人類(lèi)探月活動(dòng)增多，為月球制定時(shí)間標準再次成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

那么，月球和地球上的時(shí)間一樣嗎？美國國家航空航天局（NASA）最新計算表明，月球表面時(shí)間比地球表面時(shí)間每個(gè)地球日快57.5微秒。在人類(lèi)月球探索中，這一差異可能至關(guān)重要。

什么是“協(xié)調月球時(shí)”

今年4月，美國白宮發(fā)布了一份備忘錄，指示NASA與其他政府部門(mén)合作，在2026年底前制定“協(xié)調月球時(shí)”。備忘錄顯示，該系統必須具備4個(gè)方面的品質(zhì)：具備與“協(xié)調世界時(shí)”的邏輯可追溯性；足夠的具體性和準確性，能夠為極短的瞬間計時(shí)；在與地球失去聯(lián)系的情況下能夠“自給自足”；可擴展性，以便其他天體或太空環(huán)境也能參照這一時(shí)間標準。

為月球設立一個(gè)時(shí)間有助于航天器的通信、著(zhù)陸和導航。白宮備忘錄指出，確定一個(gè)合適的標準，一個(gè)能夠在具有挑戰性的月球環(huán)境中運行、兼具準確性和彈性的標準，將使所有航天國家受益。

中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員謝懿在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)，如此介紹協(xié)調月球時(shí)間的民間意義：“想象一下，有這么一個(gè)太空港，它需精確告知乘客飛船的起飛與抵達時(shí)間。同時(shí)，月球時(shí)間還要和地球上的時(shí)間相聯(lián)系，因為未來(lái)某一天，地球上的居民很可能要和月球上居民聯(lián)動(dòng)?！?/p>

地球上時(shí)間如何計算

人類(lèi)對時(shí)間精確度的追求從未停歇。20世紀初，愛(ài)因斯坦提出了狹義相對論和廣義相對論，使科學(xué)界對時(shí)間中“秒”的精確測量變得更加復雜。

廣義相對論認為，引力作用越強，時(shí)間流逝越慢。由于月球上的引力只有地球的六分之一，所以月球上的時(shí)間比地球更快，這是時(shí)間膨脹的結果。

美國有線(xiàn)電視新聞網(wǎng)報道稱(chēng)，為了解決相對論帶來(lái)的時(shí)間測量難題，科學(xué)家在全球范圍部署了數百臺原子鐘。這些利用原子振動(dòng)原理的超精密儀器，能夠捕捉到時(shí)間流逝的每一個(gè)細微變化。通過(guò)綜合全球各地原子鐘的讀數，科學(xué)家得出了“協(xié)調世界時(shí)”，并適時(shí)引入“閏秒”以校正地球自轉速度的變化。

不過(guò)，時(shí)間的計算遠不止于此。更復雜的是，根據愛(ài)因斯坦的狹義相對論，人或航天器移動(dòng)得越快，時(shí)間過(guò)得越慢。因此，一些航天器配備有自己的時(shí)鐘，稱(chēng)為晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)“晶振”）。但是，盡管有晶振，航天器上的時(shí)間也往往需要地面校準。

為何月球時(shí)間比地球快

那么，廣義相對論和狹義相對論對計算月球時(shí)間有什么影響呢？

謝懿告訴記者，若將兩臺時(shí)鐘分別置于地球和月球上，兩者所受的引力強度及運動(dòng)狀態(tài)截然不同（地球上的時(shí)鐘受到更強的引力作用），同時(shí)，它們的運動(dòng)速度也存在顯著(zhù)差異。這種差異將導致即便初始時(shí)刻兩鐘讀數一致，但隨著(zhù)時(shí)間推移，它們也將逐漸產(chǎn)生偏差。

NASA通過(guò)計算月球，地球和太陽(yáng)之間的相對運動(dòng)，得出了每天57.5微秒差異這一數字。這意味著(zhù)在50年的時(shí)間里，月球上的宇航員要比地球上的人老一秒左右。

謝懿稱(chēng)，57.5微秒這一數值就是根據廣義相對論原理計算出來(lái)的，總體上考慮了廣義和狹義相對論中引力差異和運動(dòng)差異所導致的地面和月面時(shí)間之間的“漂移”。

在采訪(fǎng)中，謝懿向記者透露，其團隊也在進(jìn)行相關(guān)研究。他們發(fā)現，地月時(shí)間除了每天有差異之外，還會(huì )存在周期性的變化。這種變化對于我國在月球附近建設的衛星導航系統而言，將產(chǎn)生非常重要的影響。

為月球計時(shí)，到底用原子鐘還是晶振呢？NASA戈達德太空飛行中心謝麗爾·格蘭林表示，原子鐘在長(cháng)期穩定性方面非常出色，而晶振則在短期穩定性方面具有優(yōu)勢，科學(xué)家還會(huì )就此繼續討論和研究。

據報道，月球時(shí)間的定義將由包括國際計量局和國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì )在內的多個(gè)機構來(lái)定義，部分討論將于8月進(jìn)行。