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北京时间从哪儿来?

中国科学院国家授时中心为你揭秘
   国家授时中心工作 人员介绍氢原子钟。   北京时间从中科院国家授时中心发播。
   ▲在中科院国家授时中心时间频率基准重点实验室,科研人员在维护铯原子喷泉钟。

  “北京时间,X点整。”

  每天电台整点报时的声音,我们已经听惯了,北京时间,也是中国人十分熟悉的一个概念。时间匆匆,我们总会感叹:时间都去哪儿了?对于这个问题,每个人都会有自己不同的答案。那你知道北京时间是怎么来的吗?

  其实,北京时间从这里发出——中国科学院国家授时中心。作为我国唯一的专门从事时间频率科学和技术科研机构,中国科学院国家授时中心运行维护的长短波授时系统,承担着我国高精度标准时

  间的产生、保持和发播任务。

  授时系统多次升级

  1964年,中国第一颗原子弹爆炸成功后,发射第一颗人造卫星就被提上日程。为满足人造卫星的高精度时间需要,又因关中地处我国中央,无线电授时信号能更好地覆盖全国,1966年国家科委决定由中科院抓总在陕西省关中地区筹建短波授时台。按照“靠山进洞”的战备要求,最终选址在陕西蒲城。

  短波授时台建成后,满足了毫秒量级用户的需求。但是,随着我国空间技术飞速发展和战略武器试验的需要,需要更高精度的授时手段。

  长波授时台应运而生,它的精度是微秒量级,比短波台授时精度提高了1000倍。

  “面对国外的技术封锁,老一辈科学家不畏艰难,协作攻克了一个个技术难关,自主研制生产出了所有关键设备,国产化率达到了100%。”日前,中科院国家授时中心党委书记窦忠研究员自豪地说,出于安全考虑,长波授时台建在了地下,深度达26米,相当于八九层楼,地上只有4座高耸的铁塔承载着15吨的倒锥形天线体。

  该项成果1988年获国家科技进步奖一等奖。此后,长短波授时系统又经多次改造升级,始终保持着国际先进水平。

  北京时间的发播

  我国的标准时间是北京所在的东八区的区时,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),是零时区的时间,北京时间要加上8小时的时区差。

  国家授时中心是全球最重要时间服务单位之一,具有先进的原子钟组和测量比对系统,根据原子钟的钟差测量结果计算出原子时,并报送法国巴黎的国际计量局,国际计量局对世界各国报送的原子钟和原子时数据进行综合处理,计算出国际标准时间并定期发布。国家授时中心根据自己计算的地方原子时,并结合国际计量局的计算结果,对原子钟进行驾驭,产生我国的标准时间UTC(NTSC),即北京时间。

  时间产生出来后,就可以授时了。窦忠介绍,用户的需要不同,授时方式也不同:如果需要毫秒量级的时间,可以短波授时; 如果需要微秒量级的时间,可以长波授时;如果需要十纳秒量级的时间,北斗卫星导航系统授时可以满足。

  “卫星导航系统虽然是一种导航定位系统,但导航定位的基本原理却是时间测量。”窦忠说,因此,卫星导航系统需要有一套准确可靠的时间频率系统,也具有授时功能,并且是目前应用最广的授时系统。卫星导航系统的授时精度在十纳秒量级。

  为高精尖科技保驾护航

  目前,高精度时间已经成为一个国家科技、经济、军事和社会生活中至关重要的参量,广泛应用于导航、电力、通信、航空、国防等领域,作为最基本的物理量,对提升国家科研水平也有基础性作用。

  事实上,卫星导航系统是一个基于测量时间差的测距定位系统,人们在导航时用到的位置和速度信息就是通过测量时间获得的。“时间的毫厘之差,会带来距离的千里之谬。百万分之一秒的时间测量误差,就会导致测距误差300米。”窦忠说。

  高精度时间在电力系统中也有着广泛应用。大量发电机并网发电就需要保持高度时间同步,并网主要设备的时间要同步到微秒量级。

  同时,时间也可以充当输电线上的侦察兵。“比如,高压输电线不幸被雷击中,高精度时间就可以实现对故障点的快速定位。”窦忠说。

  窦忠介绍,当前炙手可热的5G 通讯也需要高精度时间来保驾护航,没有时间同步就无法实现通讯,5G 基站有着非常高的时间同步要求,精度要达到十几个纳秒。

  相关链接

  中国科学院

  国家授时中心

  国家授时中心前身是陕西天文台,始建于1966年,总部位于西安市临潼区,授时部位于陕西蒲城县。先后建成BPM 短波授时系统、BPL长波授时系统、BPC低频时码系统、电话、可信时间认证服务、数字电视和网络授时系统,逐步形成了一个全方位、多手段、多层次的国家授时服务体系,为空间技术、测绘、地震、交通、通信、气象、地质等诸多行业和部门提供着可靠的高精度授时服务,圆满完成了国家历次星箭发射中的授时保障任务,多次受到国家有关部门嘉奖,为我国国民经济建设、国防安全和社会发展作出了不可替代的重要贡献。

  揭秘

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  北京时间就是北京当地时间?

  北京时间和北京当地的时间并不一样。

  我国幅员辽阔,横跨5个时区,为方便管理国家以及兼顾人们的日常生活,需要一个全国通用的标准时间。因此,1902年,中国海关制定海岸时,将东经120度的时刻作为标准时间;1939年3月9日,确认将东经120度的时间作为“中原标准时间”;1949年以后,又将“中原标准时间”改称“北京时间”。

  也就是说,“北京时间”是东经120度的时间,而北京位于东经116.4度,因此,北京当地时间与北京时间相差约14分半钟;而杭州地处东经120.2度,因此,杭州本地的时间与北京时间最接近。

  那么,为何将我国的标准时间称之为“北京时间”呢?因为我国的首都是北京,从某种意义上来说,北京成为中国的象征,因此将我国的标准时间称之为“北京时间”。同理,很多酒店前台会挂着几台钟表,上面标记的“纽约时间”“伦敦时间”“东京时间”依次代表着美国、英国、日本的标准时间。

  2

  北京时间是从北京发出的吗?

  北京时间是由中国科学院国家授时中心负责产生、保持和发播的。而中国科学院国家授时中心位于陕西省西安市临潼区,所以说,北京时间是从西安发出的。

  为什么中国科学院国家授时中心要设在西安?首先,中国科学院国家授时中心所在的陕西省西安市临潼区,距离中国大地原点只有100公里,从这里发出标准时间信号,可以更好地覆盖全国。其次,当地地质结构稳定,受地震等自然灾害的可能性较小。最后,就是出于战备的考虑。时间是一个国家的基础保障设施,由于其重要性,因此建在内陆会更加安全。

  3

  北京时间是怎么发播给大家?

  如今的授时手段是多样化的,比如长短波授时系统、低频时码授时、互联网授时、卫星单向授时、卫星双向时间传递、光纤传递等,授时方法不同,授时精度也有所不同,用户可以根据需求选择不同的授时方法。

  如果选择北京时间和谁“对表”呢?霸气地告诉你——北京时间并不需要向谁看齐。不过,国际计量局每个月1日会收集上个月全世界的原子钟数据,然后通过某种方法计算出国际标准时间。如果要判断哪个国家的时间准不准,就是和该组织发布的国际标准时间进行对比。

  4

  北京时间准吗?

  在2013年的日内瓦国际会议上,国际计量局发布了他们对各国长达7年的研究结果表明,北京时间的准确度仅次于美国和俄罗斯,位居世界第三。2013年以来,北京时间与国际计量局发布的国际标准时间之间的误差始终保持在10纳秒以内,能达到如此准确度的国家,全球不足5个。

  我国标准时间的“进化”

  从十二时辰到北京时间

  一百多年前,大多数中国人还是过着日出而作,日落而息的日子。他们的时间概念,基本上就是看看太阳在天上走到什么位置了,或者听听家里饲养的公鸡已经啼叫了几遍,人们也能大致判断出时间已经到了十二时辰的哪个时辰。官府也会利用晷影漏刻来测量当地太阳运行的时间,通过敲鼓或击钟、更夫敲梆子来提醒时刻的变化。

  对时间测量的精确要求,是伴随着工业革命的需要产生的。1854年,通过电报线路,格林尼治天文台与东南铁路站台相连,能准确地传递天文台时间信号。1860年,英国的主要城市都能由电报线接收格林尼治的报时信号。1855年,不列颠岛与爱尔兰98%的公共时钟调整为格林尼治时间。

  1884年,在华盛顿召开的“国际子午线会议”上,首次确立了在世界范围内时区的划分方法。格林尼治标准时将整个地球分成了24个时区,而中国大部分的繁华地区,即中国的东部沿海地区都在东八区(即以东经120度经线的时刻为标准)。

  大约19世纪末,中国的沿海口岸也开始改用格林尼治标准时,当时人们把这个时间标准称为“海岸时”。

  到了1918年,当时的中央观象台提出划分全国为五个时区:中原时区(以东经120度经线之时刻为标准,实际就是格林尼治时间的东八区)、陇蜀时区(以东经105度经线之时刻为标准)、回藏时区(以东经90度经线之时刻为标准)、昆仑时区(以东经82度半经线之时刻为标准)、长白时区(以东经127度半经线之时刻为标准)。随后,中原标准时的应用不断扩展。

  1939年3月9日,抗战中的国民党政府内政部在重庆召集“标准时间会议”,对以前的五时区方案做了少量修改,并决定于1939年6月1日起实施。

  1949年1月31日,北平和平解放后,“中原标准时”称谓已不合时宜,这为“北京时间”的出世铺平道路。

  1949年9月27日,全国政协第一届全体会议通过“定都北平,改北平为北京”的决议。“北京时间”在这一年第一次出现。

  1950年初,在新中国成立后的短短几个月内,全国各地除新疆、西藏外,实际上全都采用北京时间为统一的时间标准。

  文/综合科技日报、经济日报、新华网、北京日报

  图/新华社

            

 
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