文 袁海波

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

世界時(shí)區(qū)的劃分

地球自轉(zhuǎn)由西向東。以太陽(yáng)過(guò)頂為本地時(shí)間的正午12點(diǎn)。東邊比西邊先看到太陽(yáng)，東邊的本地時(shí)間就比西邊的早。地球經(jīng)度按一圈360°劃分，0°經(jīng)線(xiàn)（本初子午線(xiàn)）為英國(guó)格林尼治天文臺(tái)所在的子午圈。從0°經(jīng)線(xiàn)開(kāi)始，向東和向西各7.5°處畫(huà)線(xiàn)，得到零時(shí)區(qū)；接下來(lái)繼續(xù)向東和向西每15°畫(huà)一條經(jīng)線(xiàn)，這樣就將地球劃分成24 等分，東西各12 個(gè)時(shí)區(qū)。

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

北京時(shí)間

我國(guó)幅員遼闊，從西到東橫跨5 個(gè)時(shí)區(qū)。歷史上我們采用過(guò)多個(gè)時(shí)區(qū)時(shí)間作為國(guó)家通用時(shí)間。新中國(guó)成立后，國(guó)家規(guī)定采用統(tǒng)一的時(shí)間作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，即北京所在的東八時(shí)區(qū)時(shí)間作為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱(chēng)為“北京時(shí)間”。

東八時(shí)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(xiàn)。北京時(shí)間即東經(jīng)120°的本地時(shí)間。北京位于東經(jīng)116.4°，北京時(shí)間比北京的本地時(shí)間早14.4分鐘。

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

世界時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)

1.世界時(shí)（Universal Time,UT）是通過(guò)觀(guān)測(cè)地球自轉(zhuǎn)而確定的時(shí)間系統(tǒng)。其秒定義為太陽(yáng)兩次過(guò)頂時(shí)間除以86400。知道秒長(zhǎng)之后，秒累加就形成了時(shí)刻。

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

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

協(xié)調(diào)世界時(shí)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(shí)秒長(zhǎng)會(huì)隨著地球自轉(zhuǎn)速度的變化而變化，這對(duì)諸多應(yīng)用帶來(lái)誤差；第二，原子時(shí)只依賴(lài)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(shí)秒長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)時(shí)的秒長(zhǎng)，以世界時(shí)時(shí)刻作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻，從而形成了一個(gè)穩(wěn)定、精準(zhǔn)的世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)。

北京時(shí)間的產(chǎn)生

當(dāng)前，中國(guó)科學(xué)院是北京時(shí)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(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心執(zhí)行。北京時(shí)間的產(chǎn)生過(guò)程如圖1 所示。以原子鐘輸出信號(hào)為基礎(chǔ)，以本地計(jì)算的原子時(shí)和向UTC 溯源這兩組數(shù)據(jù)為參考，綜合計(jì)算出本地主鐘輸出信號(hào)的駕馭量，從而確保我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與國(guó)際UTC 的偏差能夠控制在一定范圍內(nèi)。

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

北京時(shí)間的獲取

在日常生活中，手機(jī)、電視、廣播等是最直接的時(shí)間獲取渠道，這些都是對(duì)時(shí)間需求精度較低的應(yīng)用。對(duì)于精度要求更高的用戶(hù)，則需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的設(shè)備直接或間接接收來(lái)自國(guó)家授時(shí)中心的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。這些手段包含網(wǎng)絡(luò)、短波、長(zhǎng)波、衛(wèi)星、光纖等。高精度時(shí)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。