國時
上下四方為宇,古往今來為宙。
宇宙中一切物質(zhì)的起源和消亡,世間一切事物的產(chǎn)生和終結(jié),都與時間緊密相關(guān)。早在人類文明誕生之初,人類便開始通過對時間的計量來描述萬事萬物的變化,并由此誕生了一系列精度越來越高的計時器具。最古老的太陽鐘——圭表、日晷
遠(yuǎn)古時期,人們以太陽的東升西落作為時間尺度,因此便有“日出而作,日落而息”的人類生活。公元前二世紀(jì),日晷出現(xiàn),提高了時間的計量精度。日晷是使用太陽的位置來測量時間的一種設(shè)備,主要由一根投射太陽陰影的指標(biāo)、承受指標(biāo)投影的投影面(即晷面)和晷面上的刻度線組成。
有據(jù)可查的太陽鐘開始于公元前2357年~2258年的堯帝時期。
流體鐘
太陽鐘之后出現(xiàn)流體鐘,包括水鐘和沙鐘。水鐘在中國又叫做“刻漏”、“漏壺”,有兩種計時方法:一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間;另一種是底部不開口的容器,記錄它用多少時間把水裝滿。
沙鐘又稱“沙漏”,是根據(jù)流沙從一個容器漏到另一個容器的數(shù)量來計量時間。這種采用流沙代替水的方法,是因為我國北方冬天空氣寒冷,水容易結(jié)冰的緣故。
機械鐘
公元600多年前出現(xiàn)了機械鐘。有記錄的最古老的機械鐘十三世紀(jì)出現(xiàn)在歐洲的修道院中。當(dāng)時的機械鐘不能顯示時間,靠看鐘人每小時敲鐘來報時,通知修道士們準(zhǔn)時進行各種宗教活動。17世紀(jì),單擺被用于機械鐘的設(shè)計,計時精度提高了近百倍。
原子鐘
原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波來計時,精度可以達到每100萬年才誤差1秒。1955年首次出現(xiàn)原子鐘。
石英鐘
20世紀(jì)30年代,石英鐘應(yīng)運而生,它是通過石英鐘內(nèi)部穩(wěn)定的石英振蕩器來計時的。石英鐘每天的計時能準(zhǔn)到十萬分之一秒,也就是經(jīng)過差不多270年才差1秒。
光鐘
目前,日本科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出精確度極高的光鐘,160億年才產(chǎn)生1秒誤差。這是在實驗中確認(rèn)的迄今為止世界上最高精確度的時間。
為何“北京時間”由陜西發(fā)布?
19世紀(jì)50年代,美、蘇、日等發(fā)達國家就開始陸續(xù)建立了本國的標(biāo)準(zhǔn)時間及授時系統(tǒng)。我國地域遼闊,東西相跨5個時區(qū),首都北京處于國際時區(qū)劃分中的東八區(qū),而授時臺又必須建在我國中心地帶。
于是,“北京時間”的發(fā)布不在北京而在陜西,由中國科學(xué)院國家授時中心發(fā)播。每當(dāng)整點鐘時,正在收聽廣播的收音機便會播出“嘟、嘟”的響聲,人們便以此校對自己鐘表的快慢。
時間計量精度提升的意義何在?
日常生活中,時間精確到1秒已經(jīng)足夠了,可在某些領(lǐng)域,用秒來計量時間,又太長。在我們的體育賽事中,運動員的比賽成績需要精確到百分之一秒,也就是說0.01秒的差距就決定著冠軍的歸屬。出行的交通工具中,如汽車、飛機,其發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)動數(shù)千周,為改變發(fā)動機的頻率,提高其運行的速度,時間測量要精確到0.01秒。
對于國家活動,以衛(wèi)星導(dǎo)航為例,光鐘的使用可以顯著提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。