袁海波

“北京時間”是我國官方統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)時間。要了解什么是北京時間，我們首先需要了解世界時區(qū)的概念。

世界時區(qū)的劃分

地球自轉(zhuǎn)由西向東。以太陽過頂為本地時間的正午12點。東邊比西邊先看到太陽，東邊的本地時間就比西邊的早。地球經(jīng)度按一圈360°劃分，0°經(jīng)線（本初子午線）為英國格林尼治天文臺所在的子午圈。從0°經(jīng)線開始，向東和向西各7.5°處畫線，得到零時區(qū);接下來繼續(xù)向東和向西每15°畫一條經(jīng)線，這樣就將地球劃分成24等分，東西各12個時區(qū)。

原則上，不同的地方可以依據(jù)所在時區(qū)，確定當(dāng)?shù)貢r間。但在實際標(biāo)準(zhǔn)時間確立中，各個國家依據(jù)自己的需求，可采用多個時區(qū)時間（如美國、俄羅斯等），也可以采用一個統(tǒng)一的時間。

北京時間

我國幅員遼闊，從西到東橫跨5個時區(qū)。歷史上我們采用過多個時區(qū)時間作為國家通用時間。新中國成立后，國家規(guī)定采用統(tǒng)一的時間作為國家標(biāo)準(zhǔn)時間，即北京所在的東八時區(qū)時間作為我國標(biāo)準(zhǔn)時間，稱為“北京時間”。

東八時區(qū)包括的范圍從東經(jīng)112.5°到東經(jīng)127.5°，以東經(jīng)120°為中心線。北京時間即東經(jīng)120°的本地時間。北京位于東經(jīng)116.4°，北京時間比北京的本地時間早14.4分鐘。

那么，北京時間是如何產(chǎn)生的呢？這需要對時間標(biāo)準(zhǔn)有一個初步的概念。

世界時間標(biāo)準(zhǔn)

1. 世界時（Universal Time， UT）是通過觀測地球自轉(zhuǎn)而確定的時間系統(tǒng)。其秒定義為太陽兩次過頂時間除以86400。知道秒長之后，秒累加就形成了時刻。

2. 原子時（Atomic Time， AT）是利用原子特性產(chǎn)生的穩(wěn)定頻率作為時間產(chǎn)生基礎(chǔ)的系統(tǒng)。其秒通過統(tǒng)計頻率數(shù)獲得，秒累加形成時刻。

3. 協(xié)調(diào)世界時（Coordinated Universal Time， UTC）是世界時和原子時結(jié)合的產(chǎn)物，由國際計量局（BIPM）發(fā)布。

協(xié)調(diào)世界時產(chǎn)生的原因主要包括：第一，地球自轉(zhuǎn)并不穩(wěn)定，世界時秒長會隨著地球自轉(zhuǎn)速度的變化而變化，這對諸多應(yīng)用帶來誤差;第二，原子時只依賴相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生，不符合人們的使用習(xí)慣。因此，將兩者協(xié)調(diào)，以原子時秒長為標(biāo)準(zhǔn)時間計時的秒長，以世界時時刻作為標(biāo)準(zhǔn)時刻，從而形成了一個穩(wěn)定、精準(zhǔn)的世界標(biāo)準(zhǔn)時間系統(tǒng)。

北京時間的產(chǎn)生

當(dāng)前，中國科學(xué)院是北京時間產(chǎn)生和發(fā)播的負(fù)責(zé)單位，具體任務(wù)由位于西安市臨潼區(qū)的中國科學(xué)院國家授時中心執(zhí)行。北京時間的產(chǎn)生過程如圖1所示。以原子鐘輸出信號為基礎(chǔ)，以本地計算的原子時和向UTC溯源這兩組數(shù)據(jù)為參考，綜合計算出本地主鐘輸出信號的駕馭量，從而確保我國標(biāo)準(zhǔn)時間與國際UTC的偏差能夠控制在一定范圍內(nèi)。

中國科學(xué)院國家授時中心擁有我國規(guī)模最大的原子鐘組。國家標(biāo)準(zhǔn)時間的精度逐年提高。2016年10月份以來，國家標(biāo)準(zhǔn)時間與UTC的偏差一直保持在5納秒（ns）以內(nèi)（1ns=0.000，000，001s），使得北京時間的性能處于世界領(lǐng)先地位。

北京時間的獲取

在日常生活中，手機(jī)、電視、廣播等是最直接的時間獲取渠道，這些都是對時間需求精度較低的應(yīng)用。對于精度要求更高的用戶，則需要通過專業(yè)的設(shè)備直接或間接接收來自國家授時中心的國家標(biāo)準(zhǔn)時間。這些手段包含網(wǎng)絡(luò)、短波、長波、衛(wèi)星、光纖等。高精度時間在電子商務(wù)、智能電網(wǎng)、智能交通、4G與5G通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天等領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用。

（選自“中國科學(xué)院國家天文臺”官方微信公眾號，本刊有改動）