時間測量

時間描述事件的次序。可以選定某種周期性重復(fù)的運動過程作為參考標準，把其他物質(zhì)的運動過程與這個選定的運動過程進行比較，判別和排列各個事件發(fā)生的先后順序及運動的快慢程度。

　　通常所說的時間測量包括既有差別又有聯(lián)系的兩個內(nèi)容：時間間隔的測量和時刻的測量。物理學(xué)所關(guān)心的主要是時間間隔的測量及與其在數(shù)學(xué)上用倒數(shù)關(guān)系相聯(lián)系的頻率測量，一般統(tǒng)稱時間頻率計量。

　　時間的單位是秒。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，秒的定義曾作過兩次重大的修改。

　　最早，人們是利用地球自轉(zhuǎn)運動來計量時間的，基本單位是平太陽日。19世紀末，將一個平太陽日的1/86400作為一秒，稱作世界時秒。

　　由于地球的自轉(zhuǎn)運動存在著不規(guī)則變化，并有長期減慢的趨勢，使得世界時秒逐年變化，不能保持恒定。因此，按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準確度只能達到一億分之一秒。

　　1960年國際計量大會決定采用以地球公轉(zhuǎn)的運動為基礎(chǔ)的歷書時秒作為時間單位，即將1900年初附近，太陽的幾何平黃經(jīng)為279°41'48".04的瞬間作為1900年1月O日12時整，從該時刻起算的回歸年的1/31556925.9747作為一秒。按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準確度提高到十億分之一秒。

　　1967年，國際計量大會決定采用原子秒定義取代歷書時秒定義。即將銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷相對應(yīng)輻射的9192631770個周期所持續(xù)的時間定義為一秒。按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準確度已優(yōu)于十萬億分之一秒。

　　原子在發(fā)生能級躍遷時以電磁波形式輻射或吸收能量，該電磁波的頻率和周期精確地與原子的微觀結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，所以極為穩(wěn)定。人們利用這一特性制成了各種各樣性能優(yōu)異的原子鐘。

　　實驗室型的銫束原子鐘是復(fù)現(xiàn)原子秒定義的時間頻率基準器，具有最高的準確度和長期穩(wěn)定度。氫原子鐘是激射器型的，它的短期穩(wěn)定度優(yōu)于銫原子鐘，但因受到貯存泡“壁移效應(yīng)”的限制，準確度比銫原子鐘低一個數(shù)量級。銣原子鐘是氣泡型的，結(jié)構(gòu)簡單，輕便價廉雖然準確度不高，但短期穩(wěn)定度尚好，作為工作標準是很適宜的。此外，人們正在研究利用離子貯存技術(shù)和激光穩(wěn)頻技術(shù)制造性能更好的原子鐘。

　　用選定的某一瞬間作為原點，用選定的時間單位“秒”進行連續(xù)不斷的積累，就構(gòu)成一個時間參照坐標系，叫做時標，或時間尺度。時標的原點稱做時刻起點或起始歷元。某一事件發(fā)生的瞬間與時標上某點相對應(yīng)，此瞬間稱做時刻。兩個時刻之間的持續(xù)時間稱做時間間隔。到目前為止，時標不外是基于天文觀測或?qū)δ承┲芷谛灾貜?fù)運動的測量而獲得。

　　原子時標是由連續(xù)不斷工作著的原子鐘得到的。對各自獨立的原子時標加以平均，可以提高它們的均勻性國際時間局根據(jù)國際單位制時間單位秒的定義，以各國有關(guān)研究所運轉(zhuǎn)的原子鐘的讀數(shù)為依據(jù)，進行加權(quán)平均得到的時間參考坐標叫做國際原子時(TAl)，它的起點是1958年1月O日O時O分O秒(UT2)。

　　高度準確的標準頻率和時間信號主要通過無線電波的發(fā)射和傳播提供給使用部門。按其載波頻率可分為超高頻、高頻、低頻和甚低頻發(fā)播，分別由專用授時臺發(fā)播或由導(dǎo)航臺、電視臺、通信衛(wèi)星等兼任。

　　由于傳輸特性不同，所以接收精度、接收范圍、接收時間以及校準設(shè)備操縱的難易和經(jīng)濟性各有不同，不同的用戶可以根據(jù)需要和可能選擇使用。