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揭秘|北京時間從哪兒來?

“北京時間,X點整。”

每天電臺整點報時的聲音,我們已經聽慣了,北京時間,也是中國人十分熟悉的一個概念。時間匆匆,我們總會感嘆:時間都去哪兒了?對于這個問題,每個人都會有自己不同的答案。那你知道北京時間是怎么來的嗎?

其實,北京時間從這里發出——中國科學院國家授時中心。作為我國唯一的專門從事時間頻率科學和技術科研機構,中國科學院國家授時中心運行維護的長短波授時系統,承擔著我國高精度標準時間的產生、保持和發播任務。

授時系統多次升級

1964年,中國第一顆原子彈爆炸成功后,發射第一顆人造衛星就被提上日程。為滿足人造衛星的高精度時間需要,又因關中地處我國中央,無線電授時信號能更好地覆蓋全國,1966年國家科委決定由中科院抓總在陜西省關中地區籌建短波授時臺。按照“靠山進洞”的戰備要求,最終選址在陜西蒲城。

短波授時臺建成后,滿足了毫秒量級用戶的需求。但是,隨著我國空間技術飛速發展和戰略武器試驗的需要,需要更高精度的授時手段。

長波授時臺應運而生,它的精度是微秒量級,比短波臺授時精度提高了1000倍。

“面對國外的技術封鎖,老一輩科學家不畏艱難,協作攻克了一個個技術難關,自主研制生產出了所有關鍵設備,國產化率達到了100%。”日前,中科院國家授時中心黨委書記竇忠研究員自豪地說,出于安全考慮,長波授時臺建在了地下,深度達26米,相當于八九層樓,地上只有4座高聳的鐵塔承載著15噸的倒錐形天線體。

該項成果1988年獲國家科技進步獎一等獎。此后,長短波授時系統又經多次改造升級,始終保持著國際先進水平。

北京時間的發播

我國的標準時間是北京所在的東八區的區時,比國際標準時間早8個小時。國際標準時間稱為協調世界時(UTC),是零時區的時間,北京時間要加上8小時的時區差。

國家授時中心是全球最重要時間服務單位之一,具有先進的原子鐘組和測量比對系統,根據原子鐘的鐘差測量結果計算出原子時,并報送法國巴黎的國際計量局,國際計量局對世界各國報送的原子鐘和原子時數據進行綜合處理,計算出國際標準時間并定期發布。國家授時中心根據自己計算的地方原子時,并結合國際計量局的計算結果,對原子鐘進行駕馭,產生我國的標準時間UTC(NTSC),即北京時間。

時間產生出來后,就可以授時了。竇忠介紹,用戶的需要不同,授時方式也不同:如果需要毫秒量級的時間,可以短波授時;如果需要微秒量級的時間,可以長波授時;如果需要十納秒量級的時間,北斗衛星導航系統授時可以滿足。

 在中科院國家授時中心時間頻率基準重點實驗室,科研人員在維護銫原子噴泉鐘。

“衛星導航系統雖然是一種導航定位系統,但導航定位的基本原理卻是時間測量。”竇忠說,因此,衛星導航系統需要有一套準確可靠的時間頻率系統,也具有授時功能,并且是目前應用最廣的授時系統。衛星導航系統的授時精度在十納秒量級。

為高精尖科技保駕護航

目前,高精度時間已經成為一個國家科技、經濟、軍事和社會生活中至關重要的參量,廣泛應用于導航、電力、通信、航空、國防等領域,作為最基本的物理量,對提升國家科研水平也有基礎性作用。

事實上,衛星導航系統是一個基于測量時間差的測距定位系統,人們在導航時用到的位置和速度信息就是通過測量時間獲得的。“時間的毫厘之差,會帶來距離的千里之謬。百萬分之一秒的時間測量誤差,就會導致測距誤差300米。”竇忠說。

高精度時間在電力系統中也有著廣泛應用。大量發電機并網發電就需要保持高度時間同步,并網主要設備的時間要同步到微秒量級。

同時,時間也可以充當輸電線上的偵察兵。“比如,高壓輸電線不幸被雷擊中,高精度時間就可以實現對故障點的快速定位。”竇忠說。

竇忠介紹,當前炙手可熱的5G 通訊也需要高精度時間來保駕護航,沒有時間同步就無法實現通訊,5G 基站有著非常高的時間同步要求,精度要達到十幾個納秒。

揭秘

1、北京時間就是北京當地時間?

北京時間和北京當地的時間并不一樣。

我國幅員遼闊,橫跨5個時區,為方便管理國家以及兼顧人們的日常生活,需要一個全國通用的標準時間。因此,1902年,中國海關制定海岸時,將東經120度的時刻作為標準時間;1939年3月9日,確認將東經120度的時間作為“中原標準時間”;1949年以后,又將“中原標準時間”改稱“北京時間”。

也就是說,“北京時間”是東經120度的時間,而北京位于東經116.4度,因此,北京當地時間與北京時間相差約14分半鐘;而杭州地處東經120.2度,因此,杭州本地的時間與北京時間最接近。

那么,為何將我國的標準時間稱之為“北京時間”呢?因為我國的首都是北京,從某種意義上來說,北京成為中國的象征,因此將我國的標準時間稱之為“北京時間”。同理,很多酒店前臺會掛著幾臺鐘表,上面標記的“紐約時間”“倫敦時間”“東京時間”依次代表著美國、英國、日本的標準時間。

2、北京時間是從北京發出的嗎?

北京時間是由中國科學院國家授時中心負責產生、保持和發播的。而中國科學院國家授時中心位于陜西省西安市臨潼區,所以說,北京時間是從西安發出的。

為什么中國科學院國家授時中心要設在西安?首先,中國科學院國家授時中心所在的陜西省西安市臨潼區,距離中國大地原點只有100公里,從這里發出標準時間信號,可以更好地覆蓋全國。其次,當地地質結構穩定,受地震等自然災害的可能性較小。最后,就是出于戰備的考慮。時間是一個國家的基礎保障設施,由于其重要性,因此建在內陸會更加安全。

3、北京時間是怎么發播給大家?

如今的授時手段是多樣化的,比如長短波授時系統、低頻時碼授時、互聯網授時、衛星單向授時、衛星雙向時間傳遞、光纖傳遞等,授時方法不同,授時精度也有所不同,用戶可以根據需求選擇不同的授時方法。

如果選擇北京時間和誰“對表”呢?霸氣地告訴你——北京時間并不需要向誰看齊。不過,國際計量局每個月1日會收集上個月全世界的原子鐘數據,然后通過某種方法計算出國際標準時間。如果要判斷哪個國家的時間準不準,就是和該組織發布的國際標準時間進行對比。

4、北京時間準嗎?

在2013年的日內瓦國際會議上,國際計量局發布了他們對各國長達7年的研究結果表明,北京時間的準確度僅次于美國和俄羅斯,位居世界第三。2013年以來,北京時間與國際計量局發布的國際標準時間之間的誤差始終保持在10納秒以內,能達到如此準確度的國家,全球不足5個。

我國標準時間的“進化”

從十二時辰到北京時間

一百多年前,大多數中國人還是過著日出而作,日落而息的日子。他們的時間概念,基本上就是看看太陽在天上走到什么位置了,或者聽聽家里飼養的公雞已經啼叫了幾遍,人們也能大致判斷出時間已經到了十二時辰的哪個時辰。官府也會利用晷影漏刻來測量當地太陽運行的時間,通過敲鼓或擊鐘、更夫敲梆子來提醒時刻的變化。

對時間測量的精確要求,是伴隨著工業革命的需要產生的。1854年,通過電報線路,格林尼治天文臺與東南鐵路站臺相連,能準確地傳遞天文臺時間信號。1860年,英國的主要城市都能由電報線接收格林尼治的報時信號。1855年,不列顛島與愛爾蘭98%的公共時鐘調整為格林尼治時間。

1884年,在華盛頓召開的“國際子午線會議”上,首次確立了在世界范圍內時區的劃分方法。格林尼治標準時將整個地球分成了24個時區,而中國大部分的繁華地區,即中國的東部沿海地區都在東八區(即以東經120度經線的時刻為標準)。

大約19世紀末,中國的沿海口岸也開始改用格林尼治標準時,當時人們把這個時間標準稱為“海岸時”。

到了1918年,當時的中央觀象臺提出劃分全國為五個時區:中原時區(以東經120度經線之時刻為標準,實際就是格林尼治時間的東八區)、隴蜀時區(以東經105度經線之時刻為標準)、回藏時區(以東經90度經線之時刻為標準)、昆侖時區(以東經82度半經線之時刻為標準)、長白時區(以東經127度半經線之時刻為標準)。隨后,中原標準時的應用不斷擴展。

1939年3月9日,抗戰中的國民黨政府內政部在重慶召集“標準時間會議”,對以前的五時區方案做了少量修改,并決定于1939年6月1日起實施。

1949年1月31日,北平和平解放后,“中原標準時”稱謂已不合時宜,這為“北京時間”的出世鋪平道路。

1949年9月27日,全國政協第一屆全體會議通過“定都北平,改北平為北京”的決議。“北京時間”在這一年第一次出現。

1950年初,在新中國成立后的短短幾個月內,全國各地除新疆、西藏外,實際上全都采用北京時間為統一的時間標準。

相關鏈接

中國科學院國家授時中心

國家授時中心前身是陜西天文臺,始建于1966年,總部位于西安市臨潼區,授時部位于陜西蒲城縣。先后建成BPM 短波授時系統、BPL長波授時系統、BPC低頻時碼系統、電話、可信時間認證服務、數字電視和網絡授時系統,逐步形成了一個全方位、多手段、多層次的國家授時服務體系,為空間技術、測繪、地震、交通、通信、氣象、地質等諸多行業和部門提供著可靠的高精度授時服務,圓滿完成了國家歷次星箭發射中的授時保障任務,多次受到國家有關部門嘉獎,為我國國民經濟建設、國防安全和社會發展作出了不可替代的重要貢獻。

原標題:北京時間從哪兒來?

中國科學院國家授時中心為你揭秘

文|綜合科技日報、經濟日報、新華網、北京日報

圖|新華社

編輯|何欣鴻

 




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