“北京时间”是如何产生的?

  北京时间是我国的标准时间,它采用了地球东八区的区时,比国际标准时间早8个小时。国际标准时间称为协调世界时(UTC),是一种“世界时”和“原子时”折中后的计时体系。

  世界时根据地球自转周期制定,1秒是地球自转周期的1/86400。由于零度经线经过英国的格林尼治天文台,因此世界时被定义为格林尼治天文台所在零时区的时间,全世界的时间都以此为标准,各地使用时加上时区差。

  原子时是以物质的原子内部发射的电磁振荡频率为基准的时间计量系统。人们发现,铯原子的外层电子在两个能级之间进行量子跃迁(电子从原子的一个轨道跳到另一个轨道的不连续的过程)时,会辐射出一个频率为9192631770赫兹的光子,累计这种光子信号的9192631770个周期就是1秒。根据这种原理可以制造高稳定的原子钟,原子时具有均匀、稳定的时间间隔。

  世界时的时间严格反映了地球的自转。但是,由于地球自转是不稳定的,根据地球自转制定的世界时就会有误差。因此,科学家创造出一种兼有这两种时间优点的时间尺度——协调世界时。协调世界时成了国际统一的标准时间,大家的时间都要与协调世界时对准。

  协调世界时由设在法国巴黎的国际权度局(BIPM)产生。每个月的1日,国际权度局开始收集上个月全世界的原子钟数据,对全世界的原子钟进行加权平均,计算出国际原子时,加上闰秒调整以后就得到上个月全球的标准时间。协调世界时一般在当月15日左右发布,只是一个纸面的时间,只能解决事后对表的问题,不能直接使用。

  为了解决实际应用对标准时间的需要,每个国家都指定守时实验室产生协调世界时的物理实现。中国的标准时间是由位于西安市临潼区的中国科学院国家授时中心产生和保持的。协调世界时作为全球的时间标准,是零时区的时间,中国使用的时间要加上8个小时的时区差。

  那么,既然是北京时间,国家授时中心为什么会在西安呢?这是因为西安地处我国版图中央,不同精度的无线电授时信号能更好地覆盖全国。

  时间产生出来后,就是授时了。根据不同的需要,国家授时中心建立了不同的授时方式:如果需要秒量级的时间,互联网授时可以用;如果需要毫秒量级的时间,短波授时和低频时码授时可以用;如果需要微秒量级的时间,长波授时系统可以用;如果需要十纳秒量级的时间,北斗卫星导航系统的时间可以用。

  据了解,目前我国已经启动了国家重大科技基础设施、“十三五”建设项目高精度地基授时系统建设,该系统将用光纤将优于0.1纳秒精度的标准时间送到全国重要城市,那将是世界上精度最高的授时系统。

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