时标(Time Scale)就是标度时间的方法。在时间的标度上,存在着两个相互独立的需求:一方面,我们希望时间标度能与地球的自转相吻合,可以称作天文学需求;另一方面,我们要求时间标度的单位是精确的,便于大家获得准确的时间。由于地球自转的不均匀性,从这两个需求出发制定的时标会有细微的差异。世界时(UT1)是基于地球自转的时标,下文有描述。国际原子时(TAI)是基于单位时间的时标,它以“铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间”为一秒。国际原子时是根据以上秒的定义的一种国际参照时标,属国际单位制(SI)。原子时标的准确度为每日数纳秒,而世界时的准确度只有数毫秒。
世界时的制定基准是太阳的周日视运动。视运动就是我们看到的运动。本来是地球绕着地轴由西向东转动。但如果观测者以为自己不动,就可以认为太阳在由东向西转动,这就是太阳的周日视运动。地球在自转的同时还围绕太阳公转,因为地球公转轨道是椭圆的,所以太阳的周日视运动是不均匀的。天文学家制定了以太阳周日视运动的平均速度为基础的平太阳时,平太阳时的基本单位是平太阳日。国际天文学联合会于1928年决定,将格林尼治平太阳时称为世界时,简称UT。UT0是天文台观测到的原始数据。UT1在UT0的基础上,消除了地轴摆动的影响。还有一个修正了地球自转速度季节性变动的UT2,现在已经不用了。其实UT0、UT1、UT2的差异很小,不超过0.03秒。现在提到的世界时一般指UT1。
原子时起点定在1958年1月1日0时0分0秒(UT),即规定在这一瞬间原子时时刻与世界时时刻重合。但事后发现,在该瞬间原子时与世界时的时刻之差为0.0039秒。这一差值就作为历史事实而保留下来。在确定原子时起点之后,由于地球自转不匀速,世界时与原子时之间的时差便逐年积累。
一种称为协调世界时的折衷时标于1972年面世。协调世界时是以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。为了确保协调世界时与世界时(UT1) 相差不会超过0.9秒,有需要时便会在协调世界时内加上正或负闰秒。因此协调世界时与国际原子时(TAI)之间会出现若干整数秒的差别。位于巴黎的国际地球自转事务中央局(IERS)负责决定何时加入闰秒。(注:多少年会闰秒要根据地球自转速度而定)
全球可分为24个时区,每一时区之中心为相隔15度经线。每一国家都处于一个或以上的时区内。第一时区的中心位于格林尼治子午线(也叫本初子午线,古人以“子”为正北,以“午”为正南,故地理上的经线在我国又称为子午线,零度经线则为本初子午线。)。该时区以西的地方慢一个小时或以上,而东面则较其快。大多数地方的本地时间与协调世界时(UTC)的时差为一整数。 北京时间=协调世界时(UTC)+8小时,北京时间并不是北京(东经116.4°)的地方时间,而是东经120°的地方时间。
国家授时中心(陕西天文台)本部地处我国中部腹地——陕西临潼,这里承担着我国标准时间的产生、保持任务,并采用多种手段与国际时间保持同步。授时台位于陕西蒲城,主要有短波和长波专用无线电标准时间标准频率发播台(代号分别为BPM和BPL)。
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