每當中央電視臺新聞聯播里熟悉的前奏響起時,我們就能意識到,現在七點鐘了。在那個手機、互聯網還未普及的年代里,我們往往通過一聲“現在是北京時間19點整”來進行對表。
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“北京時間”這個看似耳熟能詳的詞,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)的產生、保持和發播任務。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,現在是幾時幾分幾秒呢?
世界時(Universal Time)
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,比如地球自轉一周代表一天。以地球自轉而定義的時間是世界時。在過去的40年里,由于種種原因,地球自轉的速度在逐漸變慢,以地球自轉制定的世界時也就存在誤差。
原子時(Atomic Time)
當以天體運動為基礎的宏觀時間標準不能適應科學發展需要的時候,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——微觀世界發展,開始到物質的微觀世界去尋找具有更穩定周期的物質運動形式用作新的時間測量標準。科學家們發現:位于海平面上的銫-133原子基態的兩個超精細能級間在零磁場中躍遷振蕩9192631770個周期所持續的時間為一個原子時秒,而這種現象非常穩定。取自微觀世界的銫原子內部躍遷所經歷的時間作為基準,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代計時系統呢?
協調世界時(Universal Time Coordinated)
原子時秒長穩定,但時刻沒有物理內涵,而世界時恰好相反,它的秒長不穩定,但它的時刻能和日升日落等變化相對應,而這種規律和人們的日常生活密切相關。
為了協調統一兩者,1972年,一種稱為協調世界時的折衷時標面世。協調世界時是以原子時秒長為基礎,在時刻上盡量接近于世界時的一種時間計量系統。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,協調得到的時間尺度就是協調世界時。至今為止,全球已經進行了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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下一次“閏秒”的出現時間,由于毫無規律,所以暫時還無法推算,不過還是可以淺淺的期待一下。
協調世界時作為全球的時間標準,每個國家都規定一個協調世界時作為國家的標準時間的發播和應用,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。我國保持的協調世界時記為UTC(NTSC),其表示0時區的時間,而北京位于東八區時區,所以北京時間 = UTC(NTSC) + 8小時。
北京時間的應用
隨著科學生產力的發展,人們對于時間精度的要求也越來越高,比如火箭、衛星的發射,導彈制導,衛星導航系統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,智能電網等方方面面都存在毫秒量級的時間同步應用。
如果高鐵站的時間同步誤差在秒級,復興號列車以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的上車位置,而火車還未駛入站臺。