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体味时间
文章来源: 窦忠 发布时间:2010-07-16 字体大小:【

“一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。”时间对我们来说并不陌生,无论是快乐时光,还是蹉跎岁月,时间总伴随着我们的成长,与我们形影不离。昼夜交替花开花落、四季更迭岁月荏苒、从年少到年老、从过去到未来,使人体味到时间存在的丰富多彩。时间也在不经意间稍纵即逝,没有所谓无时间的状态。尽管我们无时不刻地与时间打交道,但是我们对时间的了解还是太少,时间是什么?为何有时光阴似箭,有时却度日如年?究竟谁在决定我们使用的时间?人能控制时间吗?时间究竟意味着什么?还是让我们来看看科学的时间吧。

时间的产生

每天我们都会不止一次地提到“时间”这个词,“现在几点了?”,“什么时间开始?”,“多长时间?”等等。在科学和日常生活中,“时间”这个词包含着既有区别又互相联系的两个含义:“时刻”和“时间间隔”。“时刻”即在某年某月某日的某时刻;“时间间隔”就是发生这两件事之间的时间间隔有多少年、多少天、多少秒等等。

“时间是怎么产生的?”从认识和测量时间的发展历史看,人类在长期“日出而作,日落而息”的过程中,逐步产生了“日”的概念;又从月亮缺而复圆的过程中认识了较长的时间单位“月”;当人类知道太阳是一颗恒星后,科学家通过望远镜观测地球自转以及星星的位置,便成了计量时间的标准,得出了天文时间。然而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到10-6,无法满足二十世纪中叶社会经济各方面的需求。于是一种更为精确和稳定的时间标准应运而生,这就是“原子时”。目前世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间。在1958年1月1日零时零分零秒,科学家让原子钟和世界时从一个起跑线开始走,启动了原子时,并产生了现在我们使用的时间(协调世界时UTC)。

国家授时中心为人们提供标准时间服务

时间,融于我们生活的方方面面,也是支撑国家和社会发展的一个重要物理参量,建立和提供国家标准时间的时间服务部门应运而生。1966年,为适应国家大规模经济建设的需要,负责我国时间工作的陕西天文台建立,先后建成我国时间基准保持系统、无线电专用短波授时台和长波授时台,近40年来,为我国国民经济建设各个领域和部门提供了准确可靠的精密时间,发挥着十分重要和不可替代的作用。2001年,陕西天文台更名为中国科学院国家授时中心,成为名符其实的国家授时机构,除了从事时间频率科学研究和技术研发工作以外,还承担着我国标准时间、标准频率的产生、保持和发播的重要使命。国家授时中心时间服务工作由守时、授时和收时三部分组成。守时,就是把一组高精度原子钟产生的标准时间保持住,并不断与国际标准时间精确比对;授时,就是把标准时间通过各种通讯手段传递出去,目前有长波、短波、低频时码、电话、网络等手段;收时,就是用户通过接收机或其它定时终端接收授时信息并得到标准时间。国家授时中心的总部位于陕西临潼,时频研究、守时和定时终端研发工作均在这里;授时台位于陕西蒲城县,这里有长、短波授时台和低频时码发播台。

守时

凡事都要有个参照基准,时间也不例外。位于景色秀丽的陕西临潼国家授时中心本部,就承担着保持我国高精度原子时间基准的工作,通常称为“守时”。这里是我国标准时间的心脏,他们负责确定和保持着我国时间标准——原子时TA(NTSC)和协调时UTC(NTSC),目前是由9台世界上最精确的铯原子钟和两台氢原子钟钟组通过精密比对和计算实现,通过卫星双向时间比对(TWSTFT)和GPS共视比对等最新技术与国际标准时间相联系,并对国际协调时UTC的确定作出贡献。目前,位于临潼的国家授时中心时间基准保持实验室在TA(NTSC)和UTC(NTSC)的准确度和稳定度保持水平在世界上49个国家时间实验室中位居前列,我国国家标准时间UTC(NTSC)与国际标准时间UTC的同步控制水平已优于50纳秒以内,大大好于国际电信联盟100纳秒的要求,达到国际先进水平。位于蒲城的长、短波授时台发布的标准时间,就是由这里确定和监控的。

授时

作为长安八景之一的“晨钟暮鼓”,是古代京城授时工作的写照。在古代,人们曾用过敲钟或击鼓的方式进行报时。我国许多历史名城象西安一样,目前还保留有古代的钟楼和鼓楼,它们其实就是古代授时台的遗迹。后来,航海事业的发展,还出现了“落球报时”。人们在重要的商埠码头、港口竖起桅杆,在桅杆顶端挂上铁球,按规定时刻升降,借以向远方的船员报告时间,解放前上海外滩就曾有过“落球报时”。这些古老的授时方式都已成为久远的历史。

进入二十世纪以后,授时进入一个崭新的无线电时代。人们开始通过无线电波向外传送标准时间信号。舰船在大海上航行,飞机在蓝天中翱翔,运载火箭腾空而起,沿着准确轨道到达千万公里之外的预定位置,哪一样都离不开精确的时间。和我们日常生活息息相关的移动通信、证券交易、民航交通、电子商务等所需的网同步,都得益于授时中心的时间服务。位于我省蒲城县的国家授时中心授时部,通过专用长波、短波、低频时码三个无线电授时台连续不停地发播我国的标准时间和标准频率信号,以提供国家各个部门、各个领域的广大用户使用。

1970年,短波授时台(BPM)建成,经周恩来总理批准开始试播。1981年经国务院批准后正式开始我国短波授时服务,1995年对短波授时系统进行了现代化技术改造。现短波授时台每天以四种频率连续24小时交替发播标准时间,标准信号,覆盖半径超过3000公里,授时精度为毫秒量级。

1983年,长波授时台(BPL)建成,并开始承担授时服务;1986年通过由国家科委组织的国家级技术鉴定;1988年获国家科技进步一等奖。长波授时台(BPL)每天定时发播载频为100KHz的高精度时间频率信号,地波作用距离1000-2000公里,天地波结合,覆盖全国陆地和近海海域,授时精度为微秒(百万分之一秒)量级。

授时新技术新方法

电波钟表:继石英钟之后,一种通过接收授时台发播的无线电标准时间信号的电波钟表已经诞生,并得以迅速推广。其特点是准确、可靠、自动校准,与授时中心时间自动同步在亚毫秒精度,又称为“原子时表”。国家授时中心位于陕西蒲城的低频时码发播台(BPC),就是我国电波钟表的信号源,2002年4月1日正式试播,目前每天发播时间为六个小时。由国家授时中心和企业联合开发的电表钟表也研制成功,和普通的石英钟表相比,外形并无二致,但电波钟表可以说是秒秒同步,而普通石英钟动辄就有几秒钟、甚至几分钟的误差,如果所有的车站码头、学校宾馆都用上电波钟表,那我们的社会将进入一个高度同步的、信息化、高效率时代,永无时间误差之虞。国家授时中心研究发展的低频时码授时技术,不仅在电子政(商)务、电力电网同步、通信网同步、金融证劵系统、电子钟表产业等诸多领域有巨大应用价值,而且,随着电波钟表的普及,使“原子时间进入寻常百姓家”不再是梦想。或许,信息时代的你,明天会配备一支电波表来掌握时间。

网络授时:随着互联网的日益普及,基于网络的MIS管理系统、网上购物系统、购买电子车(机)票、异地存取款、股票交易等发展迅速,规模越来越大。而这些电子政(商)务活动中数据交换、日戳文件传送、网络安全防范等过程,须臾离不开精密时间同步。通过互联网传递标准时间信息的“网络授时”也应运而生。现在,你只要登陆国家授时中心“时间”网站(http://www.time.ac.cn/times/timefairy.htm),一款小巧的“时间精灵”软件将使您的电脑永远与国家授时中心同步,首次使用需要下载一个插件,以后一劳永逸,每次校准只需点击一个按钮即可,另外,还可设置定时自动校时功能,你的计算机就永远没有时间误差的烦恼。

卫星授时研究:无论是长、短波授时,还是电话和网络授时,都是陆基的授时手段,随着人类对太空的探索不断取得进展,天基的授时系统也在发展。美国的卫星全球定位系统(GPS),就是集导航、定位和授时为一体的一个天基卫星系统。国家授时中心对于卫星授时技术的研究和仿真也取得了长足进展,相信不久的将来,我国自主的卫星授时系统也会加入到国家授时体系里面。

体味时间,珍惜人生

在中国古代历史长河中,计时器具的发展始终伴随着社会的进步。从四千多年前尧帝时期的“土圭测景”开始,计时器具历经了日晷、漏刻、香篆钟、沙漏、机械水钟、机械钟、天文钟、石英钟、分子钟、原子钟……现在,人类计时的精度已经达到30亿年不差一秒,还在为更高的精度孜孜追求……纵览中国时计发展的过程,就是一部社会科技进步的历史。

时间,是科研人员键盘上的数字;时间,是授时中心原子钟频率的曲线;时间,是古城西安的帝都遗韵;时间,是上海外滩的黄浦旧影;时间,是初生婴儿跳动的脉搏;时间,是刻在妈妈额头上的皱纹;时间,是你我从小到大人生的收获;时间,是相爱的人彼此的承诺和绵绵思念;时间,是病人窗外的最后一片红叶;时间,是老人手中发黄的相册,布满尘埃。有人总结人的一生只有一秒,如果我们将已有45亿年历史的地球年龄设定为365天,那么,人的一生只有0.8秒,与朝生暮死的蜉蝣没什么两样。但就是这短短不满一秒钟的时间里,人们可以做许多快乐而有意义的事。让我们珍惜时间,珍惜现在,静静地体味时间的每一秒吧。
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