電能講堂(252)丨 「北京時間」從何而來?

2021-02-24 來電了

「傳遞電能聲音,分享智慧生活」。

「電能講堂」是電能公司黨群工作部、電力研究設計院新聞宣傳中心聯合推出的一檔線上欄目。面向電能公司全體幹部員工,選取員工所需、時勢所趨、企業所向的各類知識類講座、課程、案例等,以此交流互通、融智廣博、鑑啟成長、共促共享。

時間已成為人們生活中的一個基本參量

現代人的生活分秒必爭

起床要看、上班要看

走路要看,吃飯也要看

……

可以說,沒有時間就無法生活

人們常常說,「時間都去哪了?」

時間是標註事件發生的瞬間,以及持續歷程的基本物理量,它是應用最廣也是目前測量精度最高的物理量。中國幅員遼闊,橫跨五個時區,要統一管理,又要方便人們的生活,就需要確定一個統一的標準時間。1949年中國人民政治協商會議第一屆全體會議,確定了我國的標準時間是首都北京所在的東八區區時,即東經一百二十度經線所在地區的地方時。

△中國科學院國家授時中心主任張首剛解讀「時間」(央視頻號:央視網快看)

隨著量子力學的發展,科學家們發現原子或分子能級之間的躍遷穩定又精確,由此便誕生了原子鐘。原子鐘是利用測量原子振蕩頻率確定的時間標準。在1967年,第十三屆國際計量大會決定把時間單位定義從天文時轉變到原子時。

目前,由我國科學家研製的銫原子鐘,精度可以達到每100萬年誤差1秒。日常使用的「北京時間」,就是來源於這樣高精度的原子鐘。大家通常以為,「北京時間」來自於北京。其實不然!北京時間是由中國科學院國家授時中心負責產生、保持和發播的,而國家授時中心正位於陝西省西安市臨潼區。「北京時間」為何從陝西發播?相關負責人表示,這是有歷史淵源的。上世紀60年代初,需要在內陸腹地建一個專門的授時臺站,當時選派了大量人員進行選址,最後選定陝西。這其中主要有兩個原因:陝西位於中原,略偏西,地處我國心臟地帶,發播出來的信號可以覆蓋我國主要城市。

陝西自然屏障保護較好,有秦嶺遮擋,授時臺建在這裡相對安全。

授時指的是把某一個標準的時間信號傳遞給所有那些需要時間信息的終端,比如手錶、手機、電腦、電視機等,使得整個系統的時間都能完全同步。

目前,在國家授時中心「時間源頭」是一組原子鐘,而負責傳遞時間信號的就是北鬥衛星授時系統,北鬥衛星授時系統的精度可以達到幾百萬年誤差只有1秒鐘

授時過程,其實就是一個通信的過程。根據不同的電磁波頻率以及傳遞手段,現代授時技術被分為短波授時長波授時低頻時碼授時電話授時電視授時網絡授時衛星授時
我國最早期的高精度授時應用需求,來自航空航天。航空航天飛行器,往往以極高的速度飛行。如果沒有精準的時間同步,就無法對飛行器的準確位置進行確認。尤其是太空對接等場景,如果兩個飛行器的時間不同步,那麼距離就會差之千裡,飛行姿態也會存在巨大誤差,最終導致嚴重事故。除了科研領域之外,隨著高精尖科技逐漸在各行各業落地,很多和我們生活息息相關的系統,也有了高精度授時需求。

現在人們用的都是交流電,交流電中的電流方向是隨時間變化的。當不同的電網設備進行併網時,如果時間不一致,波峰波谷就不一致,輕則帶來多餘的能量損耗,重則直接短路,毀壞設備,癱瘓電網,造成大規模停電。

數位化金融所有的交易都通過電腦和網絡進行。系統時間不同步,很可能導致交易失敗,在瞬息萬變的市場中錯過機會。不同步的時間,也有可能被黑客利用,給系統帶來安全隱患。

通信基站的切換、漫遊需要精準的時間控制,我們現在使用的5G,對同步精度的要求高,也需要足夠的穩定性。在大速率數據傳輸過程中,對時間同步精度要求極高。如果通信設備之間時間不同步,將影響時隙和幀,進而影響業務的正常進行。

除了上述行業之外,包括交通調度地理測繪防震減災氣象監測等各個領域,都對高精度時間同步有剛性需求。

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