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                科普|同步時鐘系統(tǒng),讓時間管理更精確!
                發(fā)布于2023-10-27

                每當中央電視臺新聞聯(lián)播里熟悉的前奏響起時,我們就能意識到,現(xiàn)在七點鐘了。在那個手機、互聯(lián)網(wǎng)還未普及的年代里,我們往往通過一聲“現(xiàn)在是北京時間19點整”來進行對表。


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                “北京時間”這個看似耳熟能詳?shù)脑~,你是不是真的了解它呢?今天就讓小編來跟大家說一說“北京時間”。

                在我國,中國科學院國家授時中心承擔了國家標準時間(北京時間)的產(chǎn)生、保持和發(fā)播任務(wù)。我們所有人都能通過起床的鬧鐘、上下班打卡時間、會議時間等不同的形式感受到這些機制的影響。那“北京時間”究竟是怎么來的呢?是不是也有一面“大鐘”告訴科研工作者,現(xiàn)在是幾時幾分幾秒呢?


                世界時(Universal Time)

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                自從人類開始記錄太陽的升起和落下以來,我們就一直在測量時間,這也意味著時間測量這門學科有著悠久的歷史。在20世紀50年代以前,人們對標準時間的測量和定義來自于對天體運動的觀測,比如地球自轉(zhuǎn)一周代表一天。以地球自轉(zhuǎn)而定義的時間是世界時。在過去的40年里,由于種種原因,地球自轉(zhuǎn)的速度在逐漸變慢,以地球自轉(zhuǎn)制定的世界時也就存在誤差。

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                原子時(Atomic Time)

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                當以天體運動為基礎(chǔ)的宏觀時間標準不能適應(yīng)科學發(fā)展需要的時候,為了滿足更高精度的實際需要,人們的認知又向著另一個方向——微觀世界發(fā)展,開始到物質(zhì)的微觀世界去尋找具有更穩(wěn)定周期的物質(zhì)運動形式用作新的時間測量標準??茖W家們發(fā)現(xiàn):位于海平面上的銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級間在零磁場中躍遷振蕩9192631770個周期所持續(xù)的時間為一個原子時秒,而這種現(xiàn)象非常穩(wěn)定。取自微觀世界的銫原子內(nèi)部躍遷所經(jīng)歷的時間作為基準,這樣獲得的時間稱為原子時。

                那我們究竟該用世界時還是原子時來作為我們現(xiàn)代計時系統(tǒng)呢?

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                協(xié)調(diào)世界時(Universal Time Coordinated)

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                原子時秒長穩(wěn)定,但時刻沒有物理內(nèi)涵,而世界時恰好相反,它的秒長不穩(wěn)定,但它的時刻能和日升日落等變化相對應(yīng),而這種規(guī)律和人們的日常生活密切相關(guān)。

                為了協(xié)調(diào)統(tǒng)一兩者,1972年,一種稱為協(xié)調(diào)世界時的折衷時標面世。協(xié)調(diào)世界時是以原子時秒長為基礎(chǔ),在時刻上盡量接近于世界時的一種時間計量系統(tǒng)。簡單來說就是當世界時和原子時時差超過0.9秒后,通過閏秒的方式,使其增加或減少1秒,協(xié)調(diào)得到的時間尺度就是協(xié)調(diào)世界時。至今為止,全球已經(jīng)進行了27次閏秒,離我們最近的一次閏秒是在北京時間2017年1月1日7時59分59秒(時鐘顯示07:59:60)。

                確認過眼神,原來我們都是見證過歷史的人。

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                圖源水?。呵謩h


                下一次“閏秒”的出現(xiàn)時間,由于毫無規(guī)律,所以暫時還無法推算,不過還是可以淺淺的期待一下。

                協(xié)調(diào)世界時作為全球的時間標準,每個國家都規(guī)定一個協(xié)調(diào)世界時作為國家的標準時間的發(fā)播和應(yīng)用,例如UTC(PTB)、UTC(NICT)、UTC(IT)分別代表了德國、日本和意大利的國家標準時間。我國保持的協(xié)調(diào)世界時記為UTC(NTSC),其表示0時區(qū)的時間,而北京位于東八區(qū)時區(qū),所以北京時間 = UTC(NTSC) + 8小時。

                     北京時間的應(yīng)用

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                隨著科學生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對于時間精度的要求也越來越高,比如火箭、衛(wèi)星的發(fā)射,導(dǎo)彈制導(dǎo),衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都要求時間同步精度能達納秒級。納秒級對于我們普通人日常生活而言可能很難體會到,但毫秒量級的時間誤差還是很容易在日常生活中感受到。比如機場、高鐵站、地鐵,5G通信,金融交易,智能電網(wǎng)等方方面面都存在毫秒量級的時間同步應(yīng)用。

                如果高鐵站的時間同步誤差在秒級,復(fù)興號列車以300km/h的速度行駛,誤差1s,則會存在大約83.33米的誤差,就好比你站在地標對應(yīng)的上車位置,而火車還未駛?cè)胝九_。

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