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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

时间计量(2016 年)  

2016-02-17 07:50:44|  分类: 时间计量 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)(2016 1 2 日科技日报)

“海洋二号”卫星首次使用铷原子钟(2016 1 21 日光明日报)

海洋二号后续卫星将搭载高精度铷钟(2016 1 21 日科技日报)

美研制更稳定原子钟(2016 1 24 日参考消息)

时区和时差(2016 2 6 日文汇报)

委宣布调整时区应对电荒(2016 4 17 日参考消息)

自然要览:核时钟时代将到来(2016 5 16 日中国科学报)

光学钟或改变计时方式(2016 5 27 日参考消息)

确保国家时间基准的准确度及运行安全(2016 5 30 日科技日报)

GPS若“闪崩”世界将会怎样?(2016 6 16 日参考消息)

今年最后一天“多”一秒(2016 7 14 日参考消息)

我国1343项校准测量能力获国际承认(2016 7 19 日科技日报)

今年最后一分钟全球“多”一秒(2016 7 25 日科技日报)

专家解读今年为何多出一秒(2016 8 11 日科技日报)

日本高精度光晶格钟成功测定海拔差(2016 8 17 日科技日报)

多出的1秒,从何而来(2016 8 26 日中国科学报)

光纤授时领先世界,地面北斗创想未来(2016 12 28 日科技日报)

闰秒:让奔跑的秒针喘口气(2016 12 31 日人民日报)

提高时间计量精度的意义:39微秒相差12千米(2016 12 31 日人民日报)

定格历史,雕刻时光(2016 12 31 日人民日报)

2016年最后一天全世界增加一秒(2016 12 31 日新民晚报)

 

 

 


科技日报 2016 1 2

2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)

科技日报国际部

 

俄罗斯

取得核时钟研发阶段性进展,发现新型中子星,发明核废料处理及工业化提取低放射性钛新方法。

亓科伟(本报驻俄罗斯记者) 6月,莫斯科工程物理所科学家采用钍-229研发核时钟取得阶段性进展。新型核时钟误差为0.01/138亿年,如最终研制成功可用于检验一般相对论,并可在其基础上创建重力仪来搜索稀土金属、石油和天然气等各种矿物质的沉积物,以及完善导航系统。

 


光明日报 2016 1 21

“海洋二号”卫星首次使用铷原子钟

本报北京120日电(记者詹媛 通讯员吴巍、杨同敏)中国航天科工集团20日透露,我国的“海洋二号”系列卫星B星和C星将首次使用该集团二院203所研制的铷原子钟,这意味着铷原子钟这类高精度星载授时系统向国家重点民用领域迈出了第一步。

据了解,铷原子钟可使卫星具备更加精确的授时、定位和测速能力,我国此前均加载于对这类功能要求极高的北斗导航系列卫星上。海洋卫星作为我国重点民用卫星领域,一直采用晶体振荡器实现定位和测速等功能,存在准确度较差、长期运行需定期校准晶振频率等问题。目前正在研制中的“海洋二号”B星和C星使用铷原子钟后,将具备高稳定的时间频率信号和更准确的定位、测速能力,且在卫星整个寿命期内不需校准,能为这两颗卫星在不同时间获取高精度海洋数据提供有力保障。

 


科技日报 2016 1 21

海洋二号后续卫星将搭载高精度铷钟

卫星寿命期内无需校准

科技日报北京120日电 (记者付毅飞)记者20日从中国航天科工集团公司二院203所获悉,该所近日与中科院空间中心签订协议,将为海洋二号B星、C星各提供2台铷原子钟产品,以提供更高的频率准确度和更好的漂移率指标。

据介绍,目前在轨运行的海洋二号卫星采用晶振作为频率源。由于晶振频率准确度较差、漂移率较大,长期运行很难保证较高频率的准确度,需要定期校准晶振频率。而该系列后续的海洋二号B星、C星,将首次使用铷原子钟作为频率基准,在卫星整个寿命期内无需校准就能满足系统对频率源的需求。

此外,该铷钟产品的相位噪声和杂散指标被提升到目前最高程度,可有力保障卫星在不同时间获取更高精度的海洋数据。

 


参考消息 2016 1 24

美研制更稳定原子钟

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

 


文汇报 2016 2 6

时区和时差

张北海

不论你我住在哪一国哪一城,我们每天都必定会经历一个自然现象——日出,或天阴的话,天亮了。而且,除了南北极圈半年天黑之外,我们习惯上都把日出或黎明当作一天之始。尽管理论上一天之始,始于每日零时那一刹那。

可是,就美国来说,纽约日出要比加州日出早三个小时,加州日出又比夏威夷日出早两个小时。而夏威夷日出虽然比北京、上海、台北、香港日出早好几个小时,却晚一天。

道理谁都知道,这是因为世界各地不同时区(time zones)而出现的时差(time differences)。那时差的科学定义是什么? 至少按照中国现代汉语词典,是“()平太阳时和真太阳时的差”。听起来有点玄,又好像与人无关。但凡搭乘喷气飞机十几个小时穿越好几个时区的旅客,尤其从西飞向东,却因之而身心受苦,于是英文出现了一个新的名词jet lag。但此一名词却没有恰当中译。有的话也只是一种解释,并非相对名词。英汉大词典jet lag的中译是“喷气飞行时差综合症”。你听过有谁如此形容因时差引起的身心之苦? 还不是把这个解释简化,一句“我有时差”,就打发了。

我去年秋天跑了一趟北京、上海、太原、五台、香港和台北,那几个城市都在同一时区,跑来跑去,都没有出现什么“喷气飞行时差综合症”。是从台北飞回纽约之后,才再次感受时差造成的身心之苦。

我们的祖先,流动性不大,也不够快,不会有什么时差的概念。当人类交通还处于马车帆船时代,也无从感受这个现代烦恼。即使后来有了比较快速的火车和螺旋桨飞行,时差即使有,也不严重。是二十世纪中喷气飞行的出现,才让我们尝到了时差滋味。

可是,我们的祖先,虽然没有亲身感受,却隐隐知道东西各地的日出日落有些时间上的差异,各地古老文明,单靠以太阳辨别时间的“日规”(sundial),就已经知道或猜到东部某地的正午,和五百里或三千里外西部某地的正午的时间,并不相同。

在比较实用的钟表出现之前,人们只能根据日规上的“真太阳时”( true solar time)来记时,可是当相当精确的机械钟表在十九世纪初问世之后,各地开始使用当地的“平太阳时”(mean solar time,钟表的24小时)来记时。

英国在十七世纪已经建立了海权,全球各地都有了它的殖民地,为了使其远洋海军和商船确定海上经度,以确定航行位置,而在伦敦近郊刚创建的格林尼治皇家天文台,制定了“格林尼治标准时间”(GreenwichMean TimeGMT)

今天英国被划分到西欧时区,但因其面积较小,全国只有一个时区,因此,首先在那里出现的铁路火车,也不会因距离而出现任何时间上的差异。可是当美国也继之而工业化了,也有了铁路之后,再考虑到美国版图那时已经从大西洋扩展到太平洋,时差问题也就自然出现了。不但出现,十九世纪中以后,美国大大小小的私营铁路公司,足有八十多个,而且各有各的“平太阳时”标准时间,混乱可想而知。

在写这篇东西的时候,我想起了二十多年前看过的一本书,叫做《太平洋兴起》(Pacific Rising,作者赛蒙·温切斯特,Simon Winchester)他书中提到今天我猜只有专业人士才知晓的一位人物,时区和时差就是这家伙搞出来的。

他名叫查尔斯·岛德(Charles Dawd)纽约州一家女子学校的校长,可是他又精研铁路火车。

在美国各个私营铁路公司,各自使用各自地点的“平太阳时”的时代,是岛德教授1870年发表的那部《供各铁路使用的全国时间制》(A System of National Time For Railroads),才把至少美国的时间标准化,同时也出现了时区和时差,但“时差综合症”却还要等到二十世纪中民间喷气飞行普及全球,才让我们经验到这个不太好受的后果。

既然地球是360度,一天24小时,地球转动是每小时15度经度,岛德就按15度的经度间隔,把美国大陆给分成四个时区:东部时区、中部时区、山地时区、太平洋时区,每一个时区比其西邻时区早一个小时。

不到十年,美国各个大小铁路公司都采用了这个时间制。18831118日,北美洲所有钟表都正式改用此一标准时间。之后一年,岛德标准时间制全球化,1884年在华盛顿举行的“国际子午线会议”(International Meridian Conference)也决定采用。因而全世界,整个地球,都给分成一个个时区,并以格林尼治皇家天文台原址的“本初子午线(prime meridian)为标准线,其地方时间,即“格林尼治标准时间”(GMT),为全球标准时间。格林尼治以东12个时区,以西12个时区,全球共24个时区。

这还不算,因格林尼治位于本初子午线(经度为零度),那它的地球那边正对面的“对跖点”或“对踵点”(antipodes),也就是东12时区和西12时区相接的那道线,就出现了一个决定一天开始和一天结束的“国际日界线”(或“换日线”,International Date Line)不论你住在哪一国哪一城,你住的地方时间是几点,地球新的一天,世界每一个新的日期,都是从这条日界线开始。

1884年“国际子午线会议”只有26个国家出席,亚洲只有日本参加。民国初年,中国也加入了这个全球时间制,从极东的“长白时区”到极西的“昆仑时区”共5个时区。1949年之后不久,中国即以“北京时间”(“中国标准时间”) 取代,全国今天只有一个时区。

我去年11月陪我的两个侄女去了趟山西省五台县金岗库村,去探访她们二人的父亲和祖父,亦即我的二哥和老爸出生地之家。我从上海飞,她们从香港飞,在太原会合,我们几个人的出发地和目的地都在同一时区,都没有出现时差问题。

在写这篇东西的时候,我从台北飞回纽约之后出现的喷气飞行时差综合症早已消失。不过我在想,如果这次去探访的金岗库老家不在五台山脚,而在中国极西的一个沙漠地带,那除了感受少许时差影响之外,还会出现什么情况。

这时我脑海中浮出一幅令纽约客难以想象的画面——深更半夜,“北京时间”12点,我坐在村外小绿洲之旁沙丘上,目送太阳渐渐西下。

附记:金岗库祖宅现在变成一个纪念馆,但不是为了我们张家——前门立着一个石碑,上面注明“省级重点文物保护单位”,以及“晋察冀军区司令部旧址”。纪念馆内设司令聂荣臻展览室。司令部于193711月国共二次合作联合抗日期间成立,聂帅即在此座宅院起居工作。张家后代固然高兴见到,并感激政府给予祖宅的保护,只是觉得石碑上似应加一行字:“原张氏家族故居”。

 


参考消息 2016 4 17

委宣布调整时区应对电荒

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

 


中国科学报 2016 5 16

自然要览:核时钟时代将到来

选自英国Nature杂志 201655日出版

原子钟(根据原子跃迁测定时间)的准确性是GPS导航和射电天文学等多种不同系统之功能的核心。理论上,基于核跃迁之光激发的核时钟在稳定性和紧凑性上可以比原子钟更好。然而,激发能低到足以使这种应用成为可能的惟一核状态是钍-229的第一激发态。但这在整个核领域都可以说是最奇异的跃迁,并且已被证明极难检测。以前只可能获得某种间接证据。在这项研究中,基于 “低能微通道板检测”,Lars von der Wense及同事实现了对钍-229核时钟跃迁的直接检测,为跃迁能施加了新的极限,测出了该状态的半衰期。除了朝实现核时钟的方向迈出了一步外,这些结果还表明,基于这一跃迁的核量子光学系统和核激光器可能也是有可行性的。(田天/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st

 


参考消息 2016 5 27

报时精度无以伦比

光学钟或改变计时方式

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

 


科技日报 2016 5 30

确保国家时间基准的准确度及运行安全

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

清华大学物理系、精仪系双聘教授王力军

 

超高精度时间频率传输与同步项目由清华大学研究团队牵头。项目主要完成人为王力军、王波、李天初、高超、张建伟、冯焱颖、陈伟亮、朱玺、董婧雯、袁一博。完成单位为清华大学和中国计量科学研究院。

随着现代高精度原子钟的快速发展,频率稳定度在1E-16/s的频率振荡器以及频率不确定度在1E-18的光钟相继出现。现有的时频传输和同步技术已无法满足高精度原子钟时间频率比对的需求,需要发展具有更高精度的时频传输与同步方法。基于光纤链路的时频同步技术以其具有的低损耗、高稳定度优势而逐渐发展成为一种新型同步技术,世界各国均已开展对此项技术的研究。清华大学和中国计量科学研究院研究团队充分利用现有的光纤网络资源,自主研制了“超高精度时间频率传输与同步系统”。该系统技术方案先进,创新性强,整体性能指标达到国际领先水平。

项目创新之处体现在很多方面,首先就是对光纤链路时延起伏的实时测量与动态补偿,实现了微波频率信号的高稳定度传输——将微波频率信号调制在通讯波段的激光载波上,通过光纤链路进行传输后,在发射端实时监测返回光信号所携带的光纤传输链路相位噪声信息,然后主动控制发射端信号的相位对该噪声进行实时补偿,实现了微波频率信号的高稳定度传输,进而,将发射端的时间、频率及相位以超高精度复现于接收端。由于自由空间中频率信号的传输与同步对全球卫星导航系统(尤其是北斗系统)和射电天文学(例如甚长基线干涉测量)等具有重要意义,项目组在光纤时间频率补偿技术的基础上还首次提出并实验成功演示了自由空间高精度频率传输技术。

基于对光纤频率传输系统的环内与环外器件进行了噪声来源与补偿机理的理论分析,项目组还创新性地提出了环外器件的噪声探测与抑制技术。通过对多方面噪声抑制的改进,提高了系统的传输稳定度。针对某些应用领域对时间频率同时传输与同步的应用需求,项目组通过波分复用技术及脉冲时延测量及控制技术实现了时间频率信号的同时传输与同步。经测试,在清华大学至中国计量科学研究院昌平园区往返约80公里的城市光纤链路上传输9.1GHz微波频率信号的稳定度为:7E-15/s4.5E-19/天,时间信号的传输稳定度优于±50ps201112月经科技查新表明,这一测试结果为:同类方法中,国际最好指标。

自项目研发取得突破以来,基于此技术研发的高精度光纤频率传输系统已经过国家质检总局组织的专家鉴定,鉴定委员会认为:“NIM-THU原子时信号光纤传输系统”,瞄准国家重大需求,实现了微波频率信号的高稳定度传输,具有很高的实际应用价值。可应用于分布式守时体系、时频系统的统一、甚长基线射电天文观测及卫星定位观测等领域。系统技术方案先进,创新性强,整体性能指标达到国际领先水平。项目执行期间共发表SCI论文13篇,EI论文3篇,申请国家技术发明专利7项(已公开),授权3项。

随着超高精度时间频率传输与同步关键技术的成熟,项目的应用推广也在如火如荼地进行。目前已联合中国计量科学研究院、中国航天科工集团203所、北京卫星导航中心等多家科研单位,在北京地区建立区域时频同步网络。在清华大学至中国计量院的光纤链路上,成功演示了被传输频率信号的任意点高精度下载,大大增强了区域时频网的实用性。这一区域网最终建成后,将实现北京地区各时频科研单位之间优质时间频率资源的共享;进一步确保国家时间基准的准确度,以及中国标准时的运行安全可靠性;实现北斗时间与中国标准时间的统一;并为下一步国家时间频率体系的建设提供前期演示。此外,清华大学研制的光纤时频传递系统于201484日至2015514日,在某深空站参与某航天器试验测试任务,效果良好。

在国际合作应用方面也同时稳步进展,201364日,清华大学研究团队加入国际大科学工程——平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre ArraySKA)的信号与数据传输(SADT)工作包国际联盟,高精度频率传输与同步技术用于解决SKA基于光纤网络的参考频率分发与同步任务(STFR.FRQ)这一关键技术难点之一。目前他们为SKA设计的参考频率传输与同步方案已通过两轮方案评审成为首选方案。20159月,清华大学研究团队赴南非SKA台址,进行了参考频率传输与同步系统的测试验证,效果非常理想,为SKA相关工作的继续推进奠定了基础。

王力军,清华大学物理系、精仪系双聘教授,中国计量科学研究院首席研究员,“中国计量科学研究院—清华大学”精密测量实验室主任。美国光学学会会员、曾任德国马—普学会(Max-Planck Research Group)新成立的光学、信息、光电子学研究所所长(Director),组建该所,是马普迄今为止唯一的中国籍所长。20062009年两次应诺贝尔委员会邀请为次年的诺贝尔物理奖建议人选。2008年入选我国首批“国家特聘专家”(千人计划),2010年全时回国,担任科技部973项目首席科学家、专家组成员。王力军教授长期致力于光学、精密测量物理及应用、激光与物质相互作用等方面的基础研究;发表SCI论文130余篇,他引5200余次。(李海峰)


 

参考消息 2016 6 16

GPS若“闪崩”世界将会怎样?

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

 


 

参考消息 2016 7 14

今年最后一天“多”一秒

美国沃克斯网站712日报道】题:闰秒:为什么2016年会比预期多出一秒?

2016年最后一天,全世界的计时员将把这一年延长一秒。官方时钟仍会像往常一样显示235959,不过接着它们会显示235960,然后才进入2017年。

这一秒被称为“闰秒”。为使人们的时钟与地球的自转同步,计时员会定期引入闰秒。他们这么做是因为地球自转一圈用时要比24小时多一点——也就是86400.002秒而不是86400秒。为使日当正午(也就是太阳在天空最高处的时候)时钟表显示的时间与之匹配,每过几年就会引入闰秒。

事实上,进行这种调整很常见:自1972年开始这么做以来,44年中有27年引入了闰秒(包括2016年的这一次——本报注)。上一个闰秒出现在2015630日。

在实际生活中,这种做法不会对人们的生活产生什么影响。尽管2012年的一次闰秒调整导致运行一些网站的软件出现了小故障,不过大多数系统为2015年的那次调整做的准备要充分得多。

闰秒会出现在什么时候?这取决于你位于哪个时区。

对于使用协调世界时的地区来说,闰秒将在1231235959后出现。钟表在指向000000之前将先指向235960。英国的新年狂欢者要据此调整他们的倒计时活动了。

假如你生活在美国东海岸,闰秒将出现在1231185959之后。以此类推。

你其实什么也不用做。编写计时软件的人要尽力确保闰秒不会造成麻烦,而你就不用操心了。享受这多出来的时间,思考一下与宇宙有关的问题吧。

手机和电脑等自动设定时间的设备会自行调节。你也不用担心其他钟表,因为它们显示的时间与官方时间只差一秒钟,你可能根本注意不到。

 


 

科技日报 2016 7 19

我国1343项校准测量能力获国际承认

科技日报北京718日电 (记者林莉君)“目前,中国获得国际承认的校准测量能力达1343项,位列世界第四,玻尔兹曼常数测量结果、NIM5铯原子喷泉钟等达到国际先进水平。”18日,在京开班的国际法制计量组织全球首个培训中心上,质检总局局长支树平作上述表示。

支树平说,国际法制计量组织培训中心的创建,是中国政府与国际法制计量组织合作的重要成果,是一件有里程碑意义的大事。国际法制计量组织首次设立国际法制计量组织培训中心,并将地点选择在中国,这既是对中国计量工作的肯定,也是赋予中国计量新的历史使命。

据介绍,成立于1955年的国际法制计量组织,现有60个正式成员和63个通讯成员。是一个从事法制计量工作和构建国际法制计量体系的政府间计量组织,旨在加强各国计量部门之间在法制计量方面的相互合作和联系,在国际范围内建立国际互认体系,解决计量器具贸易、评价和应用的技术和管理问题。

支树平表示,中国作为国际计量组织的重要成员,参加了6个国际和区域计量组织,与17个国家政府、民间计量机构确立了计量双边交流和合作机制。在计量领域国际合作中发挥着重要作用。

 


 

科技日报 2016 7 25

今年最后一分钟全球“多”一秒

专家告诉你这1秒从何而来

新华社天津724日电 (记者周润健)幸福的时刻“哪怕只多一秒”也好。这一愿望真的将在格林尼治时间201612312359分之后,通过增加闰秒而实现。由于北京处于东八区,中国将会在201711日出现075960的特殊现象。

为什么要增加1秒?这1秒从何而来?天文专家介绍说,为了确定时间,世界上有两种时间计量系统:基于地球自转得出的“世界时”和基于原子振荡周期确定的“原子时”。由于地球自转的不均匀性和长期变慢性,两种时间尺度对秒的测量方法不同,随着时间的推移,这两个时间系统之间就会出现差异,所以有了“协调世界时”的概念。

“协调世界时”以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时。1972年,国际计量大会决定,当“世界时”与“原子时”之间时刻相差超过0.9秒时,就在协调世界时上加上或减去1秒(正闰秒或负闰秒),以尽量接近世界时,这就是闰秒。

中国天文学会会员、天津市天文学会理事史志成表示,闰秒一般安排在年中或年末的最后时刻,即630日或1231日的最后一分钟。从1972年到这次的44年间,已经有27次闰秒。最近一次是2015630日。增加闰秒的决定通常提前6个月宣布。

“闰秒是世界的统一行动。地处东八区的中国(北京)时间将在201711日早8时增加1秒,届时全国的钟表将‘调慢’一秒钟。”史志成说。

一秒,究竟能发生什么?天文专家说,这多出的1秒算不上什么惊天动地的大事,它只对需要精准对时的航天、通讯、电信、金融等领域有影响,不会对公众日常生活和工作造成任何影响。

天文专家同时也表示,近些年来,关于闰秒是否有存在的价值,能否取消闰秒的争议一直备受关注。就目前的形势来判断,取消闰秒是大势所趋。

 

 


科技日报 2016 8 11

专家解读今年为何多出一秒

本报记者林莉君 通讯员 刘旭红

“要是再多给我一分钟,不,哪怕一秒也好。”这样的遗憾将通过实施闰秒来弥补。国际标准时间——协调世界时UTC将在格林尼治时间20161231235959秒实施一个正闰秒,即增加1秒。由于时区差别,我国将于北京时间201711日的75959秒进行闰秒调整,届时将出现75960秒的特殊现象。“这将是我们第27次迎来闰秒。”中国计量科学研究院时间频率所张爱敏研究员说。

多出的一秒是如何产生的

闰秒是如何产生的呢?张爱敏告诉记者,目前世界上有两种时间计量方式——天文时和原子时。“借助天文观测得到地球自转的平均周期,然后把它分为86400份,得到前者的秒长;把碱金属铯133原子两个超精细能级间跃迁辐射9192631770个周期定义为后者的秒长。”

随着时间的推移,科学家发现天文时和原子时逐渐出现偏差,且渐行渐远。为了保持天文时和原子时的一致,国际电信联盟于1971年决定把协调世界时作为全世界通用的标准时间。

当天文时和原子时相差0.9秒时,设在法国巴黎的国际地球自转服务组织就向世界发布公告,将在下一个6月或12月最后一天的最后一分钟,把协调世界时拨慢或拨快1秒,也就是正负闰秒。

1972年协调世界时正式使用以来,全球已经进行了26次正闰秒调整。上一次闰秒出现在北京时间201571日。

实施闰秒为什么有争议

由于秒是日常生活中最小的计时单位。闰秒对我们来说几乎无法察觉,也不会给普通的日常生活带来什么影响。

近年来,关于实施还是取消闰秒的争议越来越大。张爱敏告诉记者,这主要是闰秒的弊端造成的。“地球的自转速率变化不可预测,使得闰秒没有规律,只能依靠人工干预,实施起来不但耗费人力物力,还存在误操作的风险,闰秒的负面作用在现代科技中越来越明显。”

21世纪初以来,科学界就开始研究取消闰秒。国际上在涉及时间频率的两个政府间组织——国际计量局于2007年多数通过了取消闰秒的建议。国际电信联盟将在2023年第四次表决取消闰秒的建议。

为了保证准确导航、定位、授时,美国GPS、中国北斗系统、欧洲伽利略都采用了不间断(不闰秒)的时标。

原子时究竟有多准

如果取消闰秒,在原子时和天文时之间“折中”的协调世界时将回归原子时,促成全世界使用统一的时间计量体系。

相对于天文时的不稳定性,原子时如何定义时间?究竟有多准?

1967年,国际计量大会决定用原子秒取代天文秒。“科学家以天文秒作为尺子,在1个天文秒里,数出铯原子的133同位素振动了9192631770次,也就是1原子秒。”中国计量院首席研究员李天初院士告诉记者。

自此,人们测量时间不再依靠观星星测太阳了,实验室型铯原子基准钟成为复现秒的手段。

中国对世界时间的贡献

张爱敏告诉记者,产生国际原子时(TAI)的70多个实验室中有中国3个实验室,对TAI的产生具有话语权。其中国家时间频率计量中心/中国计量科学研究院自主研发的激光冷却—铯原子喷泉钟准确度达到1.5×10-15,即2000万年不差1秒,被国际计量局接收为基准钟,使中国成为第8个参与驾驭国际原子时的国家,与法、德、美、英、俄等一起,正式参与国际原子时的校准工作。不但保证了中国在国际原子时合作中的话语权,而且具备了“表决权”,一举改变了我国只能被动接收国际标准时间的窘境,也为协调世界时的产生做出了重要贡献。为建立独立完整的国家时间频率体系奠定了坚实的基础。

 


科技日报 2016 8 17

日本高精度光晶格钟成功测定海拔差

据新华社东京816日电 (记者华义)日本研究人员16日宣布,成功利用160亿年误差只有1秒的锶原子光晶格钟测定了相距约15公里的两个地点的海拔差,今后这一技术可以用于监视火山活动等。

20152月,东京大学教授香取秀俊等人发明了精确度极高的锶原子光晶格钟,160亿年才产生1秒误差。这是在实验中确认的迄今世界最高精确度的光晶格钟。

根据广义相对论,地球上海拔越低的地方重力越大,时间也就越慢。日本科学技术振兴机构和东京大学等机构的研究小组在东京大学实验室设置一台光晶格钟,在相距约15公里的理化学研究所中设置了两台光晶格钟,并通过光缆同时将激光传送到3台光晶格钟,让它们具有相同的初始振动频率。

研究小组比较3天内3台光晶格钟的原子振动次数,发现位于同样海拔高度的理化学研究所的两台光晶格钟振动频率一致,而东京大学实验室的光晶格钟稍慢一点点。依据相对论原理,研究者计算出两地的海拔差为15.16米。这一结果和日本国土地理院实际测量的海拔差几乎一致。

研究人员说,这种高精度的测量技术将有望用于监测火山活动等地壳变动,也将大大提高地球测绘的精准度。

 


中国科学报 2016 8 26

多出的1秒,从何而来

对于普通人而言,这转瞬即逝的1秒似乎对日常生活没什么影响。但在航天、电子通信、导航等领域,1秒的时间却关系重大。比如,航天飞船如果无规律地差了1秒,就可能造成飞船偏离原定轨道,安全受到威胁。

本报记者 张文静

平日里,人们总会觉得时间不够用。可能有人会在心里默念:“再多给我一些时间吧,哪怕一秒也好。”事实上,这样的想法不久后就能实现了。

日前,国际地球自转服务组织IERS发布公告称,国际标准时间协调世界时将在20161231235959秒实施一个正闰秒,即增加1秒。由于时差原因,我国将在北京时间201711日的75959秒与全球同步进行闰秒调整。也就是说,在当天早上75959秒之后,我们迎来的不是80000,而是75960。这生命中突然多出的一秒,到底是怎么回事?

天文时与原子时

原来,这多出一秒的现象的出现,是由于当前全球使用的两种时间计量系统——基于地球自转的天文时和以原子振荡周期确定的原子时之间相互协调的结果。那么,天文时和原子时又是什么呢?

俗话说,日出而作,日落而息。时间是人类最早认知的自然现象之一。基于地球自转的时标称为“平太阳时”,基于地球公转的时标称为“历书时”,两者都属于天文时。天文秒长依靠天文观测的平均周期得出。也就是说,人们先借助天文观测得到地球自转的平均周期(即日长),然后细分成86400份,进而得到秒长。

“但科学技术的发展逐渐揭示,物理现象的时间稳定性优于天文现象。”中国计量科学研究院研究员张爱敏告诉《中国科学报》记者,“尽管地球是一个巨大的质量体,但它的运动速率仍然时快时慢。由于地球自转和公转运动的规律极其复杂,就人类现有和可预见未来的知识来说,还很难预测。”

于是,在20世纪中叶,随着量子物理的诞生和发展,科学家开始利用量子现象来测量时间。

1955年,世界上第一台铯原子钟诞生。1967年,国际计量大会决定用原子秒取代天文秒,秒长定义是碱金属铯133同位素(133Cs)基态两个超精细能级之间跃迁辐射的9192631770个周期所持续的时间间隔。1972年,实验室型铯原子基准钟正式成为复现秒定义的手段。

原子秒定义中9192631770这个数是怎么得来的呢?“就像任何新事物都脱胎于旧事物一样,科学家在定义原子秒的时候,用当时尽可能准确的天文秒长做‘尺子’,尽可能准确地测量133Cs相应的跃迁周期数。也就是说,在1个天文秒里,他们数出133Cs‘振动’了9192631770 次。”张爱敏介绍说,与天文时相对比,原子时标是先定义秒长,然后“累积”秒,进而得到分、时、日和年。

多出的1秒从哪儿来

尽管原子秒长的定义是从天文秒脱胎而来,但国际原子时是一个纯粹的原子时标,与天文完全无关。

20世纪中期起,科学家就开始对原子时和天文时进行测量比对,结果发现两者逐渐出现了偏差,且渐行渐远。于是,到了1970 年,当时的科学家决定建立协调世界时,作为一种“折中”的时标。当国际原子时和天文时两种时标差到0.9秒时,就会在下一个6月或12月最后一天的最后1分钟增加或减少1秒,这就是所谓的“闰秒”。增加1秒被称为实施一个正闰秒,减少1秒则是实施一个负闰秒。“也就是说,现今全世界通用的协调世界时,其实就是经过‘闰秒’的国际原子时。”张爱敏解释说。

闰秒由国际地球自转服务组织IERS决定,每6个月以公告的形式向全世界发布。201711日实施的一个正闰秒将是全球第27次闰秒调整,上一次闰秒调整是在2015630日。

对于即将带来的闰秒调整,中国科学院国家授时中心发布公告称,闰秒调整对普通民众的日常生活不会产生影响。在闰秒的那一时刻,由中科院国家授时中心负责运行的我国时间基准系统将通过专用“闰秒”软件自动完成闰秒调整。全国所有接收国家授时中心发播的标准时间信号、标准时码信息的精密时间用户,都自动完成调整。一般手表需要对照电视台、电台手调,电波钟表可自动调整。

是否取消闰秒存争议

对于普通人而言,这转瞬即逝的1秒似乎对日常生活没什么影响。但在航天、电子通信、导航等领域,1秒的时间却关系重大。比如,航天飞船如果无规律地差了1秒,就可能造成飞船偏离原定轨道,安全受到威胁。

实际上,从21世纪初起,科学界就在讨论是否取消闰秒。

“因为地球的自转速率变化不可预测,使得闰秒没有规律,不能自动实施,只能依靠人工干预。闰秒不但耗费人力物力,而且存在误操作的风险。”张爱敏说,国际计量局在全世界范围内组织了广泛的调查,希望确切了解闰秒到底有什么正面意义。从应用准确时间的各个领域,都没有得到闰秒有实际应用价值的反馈。

“在众多领域,特别是新发展的许多现代科学技术中,闰秒显示了负面影响。比如,全球卫星导航系统的时标如果引入闰秒,势必中断定位、导航、授时的连续性。因此,美国的全球定位系统、中国的北斗系统、欧洲的伽利略系统都采用不间断,也就是不闰秒的时标。”张爱敏说。

因此,国际上,涉及时间频率的两个政府间国际组织——国际计量大会和国际电信联盟分别研究了取消闰秒的可行性。2007 年,国际计量组织通过了取消闰秒的建议。2023年,国际电信联盟将第四次表决取消闰秒的建议。

“如果闰秒被取消,那么在原子时和天文时之间‘折中’的协调世界时将回归原子时,成为连续的、各领域广泛适用的全世界通用时标。”张爱敏说。

但同时,也有一些声音认为,日夜交替、四季变化让人类产生了时间的概念,而原子时完全是一个物理概念,如果一味用原子时代替天文时,就会割裂人类与大自然的联系。

看来,是否取消闰秒,人们还需要纠结一阵子。

 

 


科技日报 2016 12 28

光纤授时领先世界,地面北斗创想未来

本报记者 李 苹

 

地基授时系统的重要性

时间作为七大基本物理量之一,用于描述物质运动变化的持续性和顺序性,广泛应用于国民经济和国防建设的诸多领域。长期以来,我国的国防、军事、通信、电力、金融、交通、广播电视等部门诸多业务系统的有效运行与服务,都依赖于时间同步。比如:在移动通信系统中,基站之间必须保持严格的内部时钟,是通过GPS向电力自动化设备及监控系统提供授时信号。如果GPS发生故障,电力系统的发电和供电网络就会乱套。电网一旦发生故障,整个互联网不可幸免。

为了促进科技创新,汇聚发展新动能,加快转型升级,培育新的经济增长点。四川泰富公司在国内时间同步领域资深专家李忠文高级工程师的带领下,经过持续多年的研发,开创性地提出了光纤时延三点归一算法,攻克了远距离异地再生UTC原子时技术、光纤时延在线监测、光纤时延伺服锁定及精确控制等关键技术,研制出地基授时核心设备——高精度时间频率传递设备,成功解决了基于光纤网络超长距离传输高精度时间频率信号的技术难题,可以使光纤网络中每个授时节点的时间和频率精度保持一致,是GPS替代技术的有效解决方案,为实现地基有线授时系统奠定了技术基础。

授时技术的战略意义

随着国民经济和国防建设的迅速发展,以及信息化程度的不断提高,高精度时间频率的需求与应用与日俱增。高精度时间频率系统是国家战略资源,授时服务系统已成为最重要的国家基础设施之一。目前各国现有的星基授时系统(即GPS/北斗),存在着信号易被遮挡易受外来干扰攻击和出故障时维护困难等问题。美国早在2004年颁发的《国家安全总统指令第39号指令》,明确要求:交通部和国土安全部开展“GPS”干扰监测及缓解计划,并研发PNT(地基授时、导航定位)备份能力。俄罗斯、欧盟紧随其后。我国也在国发[2013]8号文件《国家重大科技基础设施建设中长期规划(20122030)》中:明确指出“解决未来网络和信息系统发展的科学技术问题,为未来网络技术发展提供试验支撑;适时启动新一代授时系统建设,支撑超精密时间频率技术开发,逐步形成高精度卫星授时系统和高精度地基授时系统共同发展的格局。”授时技术的战略意义是不言而喻的。

我国地面授时技术国际领先

在科技部主办的“第五届中国创新创业大赛军转民大赛”上获得二等奖的:四川泰富地面北斗科技股份有限公司,早在2014年就研制出“地基授时——高精度时间频率同步传递设备”授时精度达到10纳秒。成功地解决了基于光纤网络超长距离传输高精度时间频率信号的技术难题,使光纤网络中的每个授时节点的时间和频率精度保持一致,是替代GPS技术的有效方案。201410月由四川省科技厅组织的有两院院士参加的鉴定会,对该公司研制的:地基授时高精度时间频率传递设备,鉴定结论:“设备技术指标达到了国际领先水平,目前国内外尚无同类设备和产品。”并经过国家和军队权威机构“国防科技工业第二计量测试研究中心”“工业和信息化部通信计量中心”的测试认证。2015年“中国泰尔实验室”还进行了远距离、多节点450公里的:光//光中继传输测试,授时精度小于10纳秒。“电力工业通信设备质量检验测试中心”20165月又进行了多节点、长距离传输测试,21台设备级联,光//光中继传输2000公里,授时精度小于10纳秒。目前该公司已完成1纳秒数学模型建模和电脑仿真试验,正在进行深入的P秒(1纳秒等于1000P秒)级以及无线授时设备的研制。一个名不见经传的小民营企业,能在重大科技项目:高精度地基授时技术领域,成为世界的领跑者,得益于一个老、中、青组成的高科技团队,对中央“创新创业”精神领会贯彻的好,善于总结经验,找出规律,才攻克了“三点归一算法”“远距离异地再生UTC原子时技术”“光纤在线监测”“光纤时延伺服锁定及精确控制”等关键技术。

实现网络强国高精度时间频率传递设备不可或缺

我国已进入网络信息化时代。大数据、智慧城市、5G通信、交通、金融、电力、国防建设……方方面面对网络的需求和要求提出了新的挑战,大量的信息汇集、处理和输送,对高精度时间频率保持一致的授时技术要求也越来越高。众所周知,授时精度是决定天基北斗(GPS)和地基北斗导航定位的核心技术。由于卫星通信、导航、定位等的先天不足,已经引起各发达国家的重视。为实现“天地互补”,美国、欧盟、俄罗斯等多年前就开展了对高精度地基授时技术的研究。我国也不例外,在国发[2013]8号文件中明确提出“适时启动新一代授时系统建设,支撑超精密时间频率技术开发,逐步形成高精度卫星授时系统和高精度地基授时系统共同发展的格局”。为攻克地基高精度授时技术,四川泰富地面北斗公司组织专家多年来一直从事高精度地基授时技术研究并研制成功一系列时间频率同步高度一致的“传递设备”,得到两院院士参加的鉴定高度评价:“为建立高精度地基授时系统提供了关键设备和技术支撑。由于高精度地基授时系统可与天基授时系统互为备用和相互支撑,其应用领域包括通信、电力、金融、军事、国防、测绘、交通、广播电视等。因此本科研成果具有非常广阔的应用前景。”就地基授时技术而言,我国处于飞跃领先的地位。美国空基军用卫星授时精度为10纳秒,定位精度为2米;我国空基北斗授时精度为50纳秒,定位精度为10米;四川泰富地面北斗公司2014年已实现地基授时精度10纳秒、对应定位精度为2米,目前正在向1纳秒、P秒级授时精度进发,对我国实现网络强国提供了重要技术支持。

高精度授时“天地”互补的展望

基于光纤网络的高精度地基授时系统的应用前景非常广泛,凡是星基授时系统(GPS/北斗卫星)应用的范围,地基授时系统都能够应用,应用范围主要包括:通信、电力、金融、军事、国防、测绘、交通、广播电视等行业和领域的时间和频率同步。

我国空基授时系统以“北斗”投入运营服务为标志,已经形成规模体系,而地基授时系统国家也已明确以中科院为首组织有关单位积极展开工作。在国际和我国周边大环境的不断变化情况下,虽然天基北斗服务已成体系,但国民经济的发展和国防建设的需求,不论从安全性还是适用性,建立地基授时系统已经刻不容缓。我国在地基授时技术研究方面较美国等西方国家起步较晚,但是党中央和国务院都非常重视,特别是在“大众创业、万众创新”的鼓舞下,中国航天第十二研究院组织了多场全国性军民两用技术创新应用大赛,一些民营企业在大赛中脱颖而出,如四川泰富地面北斗公司,在地基授时技术领域,已经超越了西方发达国家。所研制的高精度时间频率传递设备,为建成地基高精度授时系统打下了基础,做到“天地”互补的高精度授时已经水到渠成。

 


人民日报 2016 12 31

201711日,全球同步进行闰秒调整,届时会出现07:59:60的特殊现象

闰秒:让奔跑的秒针喘口气

本报记者姜 峰

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

编者的话

今天是2016年的最后一天。此时的您,或许正整理2016年的记忆,也或许正绘制2017年的规划。但您是否想过,如果没有时间的计量,便无所谓新一年、旧一年,这样一个辞旧迎新的仪式也就无从谈起。

早在人类文明诞生之初,人类便开始通过对时间的计量来描述万事万物的变化,并由此诞生了一系列精度越来越高的计时器具。明天将会出现的闰秒便是两种计时系统之间协调时间差的现象。

闰秒如何产生?有何意义?对我们有什么影响?让我们走进中科院国家授时中心,听“时间守护人”讲讲他们眼中的时间和闰秒。

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

中科院国家授时中心工作人员检测国际原子时、协调世界时等设备。

  本报记者姜 峰摄

 

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

铯原子钟。

  张首刚提供

 

冬日的清早,53岁的董绍武又一次走进时间基准实验室,像往常无数个寒暑一样,监测起设备的运行状况。

1983年从西安电子科技大学毕业,他在中科院国家授时中心已整整工作了33个年头。规律的工作节奏,如同实验室内的国际原子时、协调世界时、北京时间等时间测量比对设备上跳动的数字一样,分秒不差。

“别小看这几台设备,所有中国人的时间,都是从咱们身旁的机器里发出的。”如今已是时间基准实验室主任的董绍武嘴角一扬,对记者说,“标准时间的产生、保持、国际比对,提供信号应用,也就是授时,这些就是我的日常工作。”

中科院国家授时中心坐落在西安市临潼区,因此也有人说,“北京时间从西安发出”。

精准,是授时人最重要的职责。“设备开起来就不能停,我们都是24小时值班。”而除了进行日常维护、展开基础研究,摆在董绍武面前的一项重要任务,就是到了一定时期要进行“时间同步”。“闰秒”就是时间同步中的重要内容。

标准时间

既非世界时 也非原子时

“当前,全球通用两套计时系统,一套是地球钟,也就是世界时。”董绍武向记者介绍,世界时很好理解,这是根据地球自转来确定的,地球自转一圈就是一天,一天就是24小时,也就是86400秒,“然而,由于地球自转并不均匀,有时快有时慢,就会造成走时误差。” 董绍武介绍,目前世界时来自国际地球自转服务中心IERS网站发布的结果,全球有世界时联测网。

全球通用的另一套计时系统就是原子钟,也就是原子时。“原子时是利用原子振荡频率确定的时间尺度,非常稳定。”董绍武介绍,1967年,第十三届国际计量大会正式把由铯原子钟确定的原子时定义为国际时间标准,取代了天文学的秒长的定义,“准确来说,位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场中跃迁震荡9192631770个周期所持续的时间为一个原子时秒。”

那么问题来了:两套计时系统就需要“对表”。

董绍武告诉记者,现在全球用的标准时间是“协调世界时”,“所谓协调世界时,是采用原子时的秒长,在时刻上与世界时时刻之差保持在正负0.9秒之内,必要时用阶跃1整秒的方式,就是所谓的闰秒来调整。”因此,协调世界时既不是原子时,也不是世界时,而是两者的结合和协调。

国际上规定两个时间调整闰秒,一个是1231日,一个是630日。董绍武介绍,闰秒全球时间同步,全球在同一时刻对本地时间同步调整,国家授时中心通过电脑程序自动完成。

201676日,巴黎国际地球自转服务组织向全球负责标准时间测量和发播的机构发布最新一次闰秒公告:协调世界时将在201711日实施一个正闰秒,也就是增加1秒,由于时差的原因,我国将在北京时间201711日的75959秒和全球同步进行闰秒调整,届时会出现7:59:60的特殊现象。

未来

时间计量可能再次回归天文

“有观测以来,地球自转的长期大趋势是变慢,也就是说地球自转确定的秒,变得越来越长,因此就得让原子时‘等’一秒,或者说‘加’一秒。”董绍武介绍,195811日零点世界时和原子时对准以来,前者现在已经比后者慢了约36秒。

“原子钟是物理装置,其精确度每天快慢不超过千万分之一秒,是相对均匀的时间尺度,但是与地球的空间位置不关联。”董绍武强调,世界时是自然属性,更是社会属性,虽然在均匀性上相形见绌,但与人们的日常生产生活、天文观测、大地测量和空间活动都关系密切。因此,关于是否取消闰秒的问题,国际无线电通信大会通过决议,维持现状。

闰秒对人们的生活有多大影响?“时间同步的时候,我这里很忙活,但对一般老百姓而言肯定是感觉不到的。”董绍武笑言,但是这种标准时间的同步与调整,无疑对导航、通信、证券交易等事关重大。

关于未来的方向,董绍武向记者分析,将来可能会应用一些更高科技的计时系统,比如光钟,就是通过对光学频率的精密控制和光学频率与微波频率的高精度转换,来提供超高精度的时间和频率标准,未来新一代的“秒定义”有可能是以基于光波波段上的跃迁为标准。还有脉冲星计时,脉冲星具有超高精度的时间特征,科学界早已提出了利用脉冲星计时的设想,“未来时间计量有可能再次回归天文。”

小贴士

时间度量发展历程

人类早期原始的时间度量仪器包括影钟、火钟、水钟等,其中影钟比较典型的就是我国的日晷、古埃及绿石板影钟等;火钟是利用燃烧燃料的速度来计时,比如蜡钟、香钟、油灯钟;而水钟则是利用水的流动传递来计量时间,其中集大成者就是我国北宋时期发明的集观测、演示和报时为一体的水运仪象台。除此之外,还有沙漏、滴漏等,这些计时器普遍存在不够精准的问题。

近现代以来,人类的时间度量仪器发展日新月异,先后出现了机械钟、电子钟,特别是包括电钟、晶体管钟、音叉钟、石英钟等在内的电子钟,满足了人们关于时间的需要,并且走入了大众家庭。

近几十年来,人类时间度量仪器不断向高精尖发展,每100万年才误差一秒的原子钟已经成为全球通用的计时系统,而光钟甚至脉冲星计时也有望在不远的将来出现。

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

制图:沈亦伶

 


人民日报 2016 12 31

提高时间计量精度的意义:39微秒相差12千米

对于科研活动,随着时间频率测量精度的提高,人们可以更深层次地探索自然规律,推动基础科学研究的进步。如里德堡常数的测量、精细结构常数的稳定性测量、朗德因子的测量、荷质比的测量、引力红移的测量、引力波探测等,其精度都直接取决于时间频率的测量精度。

这些测量和研究都是检验物理学基本理论(相对论、量子电动力学、引力场理论等)的重要方法。

对于一些重要活动,以卫星导航为例,为提高GPS的精度,必须统一“钟表”的时间。但是即使精度达到3万年有一秒误差的原子钟,由于相对论效应,都会与地面时钟产生时间差,最终影响到GPS的定位效果。

根据狭义相对论,因为人造卫星在运动,所以从地面上看时间过得慢,由于与光速相比,人造卫星的飞行速度慢,而且存在误差,搭载人造卫星的时钟也会比地面钟每天慢7微秒。

此外,再根据广义相对论,引力越强时间过得越慢。宇宙空间站的转速越快,也就是其内部的人造引力越大,时间的变慢程度就越大。相反,从引力强的地方到引力弱的地方,看上去时间会变快。因此从地球表面看,受到地球弱引力的人造卫星上搭载的时钟走得快。这里的误差为每天快46微秒,减去狭义相对论效应产生的人造卫星时间滞后7微秒,人造卫星的时钟每天快39微秒。

这个时间差对于GPS影响很大,距离的误差等于时间的误差乘以光速,仅仅39微秒的时间差能导致GPS定位上出现12千米的误差,这样GPS就无法应用,无法起到导航的作用。不过我们根据狭义相对论和广义相对论对这一误差进行修正,使人造卫星和地面时钟一致,便可放心使用GPS

(据《科普中国》)

 


人民日报 2016 12 31

走进全国首座时间博物馆

定格历史,雕刻时光

本报记者姜 峰摄影报道

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

浑天仪

 

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

北宋时期苏颂等人制作的水运仪象台比例缩微仿制品

 

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

时间博物馆内的展示板之一

 

时间计量(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

时间博物馆外景

 

时间,是一条长河,从远古流向未来。

时间,是空气和水,滋养着现代社会。

时间,是一种文字,书写着数字生活。

走进中科院国家授时中心院落内宁静的一隅,绿松葱葱掩映下,全国首座以时间科学为主题的博物馆,正在进行最后的装修布展,等待向公众揭示时间的奥秘。

小到蜡钟、油灯钟、沙漏,大到浑天仪,丰富的实物展品和图片,是走进时间博物馆后记者的第一印象。

“人类文明史上的计时工具,这里应有尽有。”工作人员向记者介绍。

岁月,仿佛在这里被拉长——

说起古代都有哪些计时工具,您的第一反应是什么?

日晷?沙漏?时间博物馆为我们揭示了远古文明的智慧:圭表,中国一种古老计时器,它由直立的表和一个正南北方向平放的尺(叫做圭)组成,通过太阳光投射的影子的长短、移动规律,以定冬至、夏至日。

还有巨石阵。真正的巨石阵位于距英国伦敦120公里的阿姆斯伯里村庄,建造于公元前4000—公元前2000年。这里展出的是巨石阵模型。“巨石阵的主轴线、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太阳位于同一条直线上。”工作人员向记者“客串”起讲解员,“其中还有两条石头的连线指向冬至日落的方向,虽然巨石阵之谜至今尚未解开,有学者认为,很可能是远古时代人们观测天象的工具,而古代人的计时就来自于天象。”

展品遍及古今中外,比如日晷、铜漏、秤漏、滴漏。其中最值得一提的,就是博物馆内体积最大的展品之一——北宋时期苏颂等人制作的水运仪象台比例缩微仿制品,水运仪象台有一套复杂的齿轮传动系统,借由水力驱动,把枢轮的连续旋转轮动变为间歇旋转运动,这是计时机械史上的一大创造。同时,在这里也能够见证世界计时工具变迁史,从荷兰的惠更斯发明的摆钟,到近现代以来的电子钟、电波钟、原子钟。博物馆还为我们展现了未来的更高科技的计时工具,比如光钟、脉冲星计时等等。

除了实物展示以外,博物馆也通过文字图片等形式,向我们介绍了中外时政制度、授时机构等知识,同时还介绍了时间科学在导航、通信等现代科技方面的应用,为公众打开了一扇认识时间、感知时间、珍视时间的宝贵窗口。

小贴士·时间博物馆

从西安火车站坐直达班车到达临潼区华清池景区,沿着景区前的秦唐大道东行1公里即到。

博物馆布展完毕后,计划2017年上半年面向公众免费开放,将以接待中小学等团体观众为主。

 


新民晚报 2016 12 31

2016年最后一天全世界增加一秒

新华社上午电 今晚的跨年倒数方式恐怕会稍有不同,因为今年的时间多了1秒。

国际地球自转学会声明说,协调世界时(又称世界标准时间)2016年和2017年时间连接顺序是20161231235959秒、20161231235960秒、201711000

为何2016年会多出1秒?

世界上有两种时间计量系统:基于地球自转得出世界时和基于原子振荡周期确定的原子时。由于两种时间尺度对秒的测量方法不同,随着时间推移,两个系统时间会出现差异,因此有了协调世界时概念。国际计量大会1972年决定,世界时原子时相差达0.9秒时,就协调世界时上加上或减去1秒(正闰秒或负闰秒)。

 

 

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