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NIM5銫原子噴泉鍾 2000萬年不差一秒
近日，中國計量院有關負責人向媒體介紹，今年7月6日，設在法國巴黎的國際地球自轉服務組織IERS向全球負責標準時間測量和發播的機構發布閏秒公告：國際標準時間-協調世界時UTC（Coordinated Universal Time）將在格林尼治時間2016年12月31日23時59分59秒實施一個正閏秒，即增加1秒。7月11日，國際計量局BIPM向全球70多家國際原子時TAI守時實驗室發布了閏秒調整預報。因為時區差別，我國將於北京時間2017年1月1日的7時59分59秒進行閏秒調整，屆時將出現7時59分60秒的特殊現象。上一次「閏秒」出現在北京時間2015年7月1日。
閏秒是如何產生的？
閏秒是如何產生的呢？當前，全球使用兩套時間計量系統：一是以地球自轉運動計量的世界時UT1，二是由全球70餘個守時實驗室提供的原子鐘數據經少數先進實驗室研製的銫基準鍾校準後確定的國際原子時TAI。因地球自轉速率時快時慢，導致世界時的秒長並非固定不變，每天快慢可達千分之幾秒。國際原子時與世界時不同，它是均勻的時間尺度，與地球的空間位置無關，其秒長由鹼金屬銫133同位素基態在兩個超精細能級間躍遷輻射的頻率來定義，精確度千萬年不差一秒。隨著時間的遷延，世界時UT1和原子時TAI在兩種時間尺度下的時間差越來越大。為了解決這一矛盾，協調世界時UTC應運而生。國際電信聯盟（ITU）於1971年頒布相關國際建議書，定義協調世界時為國際標準時間，規定從1972年1月1日0時起，UTC秒長採用原子時秒長；UTC與UT1時刻之差保持在±0.9秒以內，否則用階躍1整秒的方式對UTC進行調整。這個1整秒，稱為閏秒。協調世界時UTC從1972年1月開始正式成為國際標準時間，它代表了國際原子時和世界時兩種時間尺度的結合，已經成為當今世界各國時間服務的基礎。
中國對世界時間的貢獻
產生國際原子時（TAI）的70多個個實驗室中有中國3個實驗室，對TAI的產生具有話語權。其中國家時間頻率計量中心建有和保持國家原子時標基準UTC(NIM)，2015年UTC(NIM)穩定度達到0.3 ns, 與協調世界時的偏差優於±5 ns；2014年國家時間頻率中心自主研發的雷射冷卻-銫原子噴泉鍾準確度達到1.5×10-15，即2000萬年不差1秒，被國際計量局接收為基準鍾，使中國成為第8個參與駕馭國際原子時的國家，與法、德、美、英、俄等一起，正式參與國際原子時的校準工作。不但保證了中國在國際原子時合作中的話語權，而且具備了「表決權」，一舉改變了我國只能被動接收國際標準時間的窘境，也為協調世界時的產生做出了重要貢獻。
NIM2008年在國際上首次實現了銫噴泉鍾直接駕馭時標，引領了國際守時發展的趨勢，形成我國獨立自主的高水平的國家標準時間，為建立獨立完整的國家時間頻率體系奠定了堅實的基礎。
延伸閱讀————————————————
時間計量精度提升的意義何在？
從古到今，時間計量精度的不斷提升給民眾生活需求及國家活動帶來了哪些影響？
日常生活中，1秒的時間已非常短暫，時間精確到一秒已經足夠了，例如公司上班打卡，學校上課下課鈴聲，考試交卷的鈴聲，再說到購物中雙十一秒殺等等。可在某些領域, 用秒來計量時間,又太長。在我們的體育賽事中，運動員的比賽成績需要精確到百分之一秒，也就是說0.01秒的差距就決定著冠軍的歸屬；出行的交通工具中，如汽車、飛機，其發動機每分鐘轉動數千周, 為改變發動機的頻率,提高其運行的速度，時間測量要精確到0.01秒。
對於科研活動，隨著時間頻率測量精度的提高，人們可以更深層次地探索自然規律，推動基礎科學研究的進步。如裡德堡常數的測量、精細結構常數的穩定性測量、朗德因子的測量、荷質比的測量、引力紅移的測量、引力波探測等，其精度都直接取決於時間頻率的測量精度。這些測量和研究都是檢驗物理學基本理論（相對論、量子電動力學、引力場理論等）的重要方法，例如，通過測量精細結構常數隨時間變化檢驗廣義相對論，需要頻率測量精度優於10-17；通過雷射幹涉檢驗引力波的存在，需要頻率測量精度優於10-18。此外，人們還通過將其它物理量的測量轉換為時間頻率的測量，間接實現對其它物理量測量精度的提高。目前已經完成了長度、電流、電壓、發光強度和溫度等物理量單位的定義或測量的轉換。
對於國家活動，以衛星導航為例，為提高GPS的精度，必須統一「鐘錶」的時間。但是即使精度達到三萬年有一秒誤差的原子鐘，由於相對論效應，都會與地面時鐘產生時間差，最終影響到GPS的定位效果。根據狹義相對論，因為人造衛星在運動，所以從地面上看時間過得慢，由於與光速相比人造衛星的飛行速度慢而存在一點誤差，搭載人造衛星的時鐘也會比地面鍾每天慢7微秒。之外，再根據廣義相對論，引力越強時間過得越慢。宇宙空間站的轉速越快，也就是其內部的人造引力越大，時間的變慢程度就越大。相反，從引力強的地方到引力弱的地方，看上去時間會變快。因此從地球表面看，受到地球弱引力的人造衛星上搭載的時鐘走得快。這裡的誤差為每天快46微秒，減去狹義相對論效應產生的人造衛星時間滯後7微秒，人造衛星的時鐘每天快39微秒。這個時間差對於GPS影響很大，距離的誤差等於時間的誤差乘以光速，僅僅39微秒的時間差導致GPS定位上出現12千米的誤差，導致GPS無法應用，無法起到導航的作用。不過我們根據狹義相對論和廣義相對論對這一誤差進行修正，使人造衛星和地面時鐘一致，便可放心使用GPS。
如今，伴隨著綜合國力的強大，中國已經在世界上起著舉足輕重的作用。我國授時也在以跨越式的速度發展，以便為我們國家的科研及民生提供最基本的時間保障。
《新中國計量史》正式出版
王勇國務委員稱讚該書為「迄今為止最豐富的計量資料庫」
支樹平局長強調「要看重計量史，宣傳運用好這部計量史」
經過近1800個日夜的砥礪和磨鍊，經過上百位專家、學者艱苦卓絕的不懈努力，270萬字的恢宏史著——《新中國計量史》正式出版，由《中國計量》雜誌社發行。
國家質檢總局局長支樹平指出：盛世修史。《新中國計量史》的編撰完成並順利出版發行，是新中國計量事業發展中的一件大事。這部史書是新中國計量事業發展歷程的全面反映，是新中國計量工作在各領域取得成就的真實記錄和客觀評價。秉承存史、資政、教化理念的《新中國計量史》，不僅是記錄近、現代計量科學和事業發展的紀事史，更是反映博大精深計量文化的紀實史，也是一部展示中華民族偉大智慧和功勳的文化史。我們一定要看重這部計量史，宣傳運用好這部計量史。
《新中國計量史》分上下兩冊，上冊內容包含「緒論」、「計量事業管理篇」和「計量科學進步篇」；下冊內容為「省、自治區、直轄市計量工作大事記篇」。「計量事業管理篇」闡述了我國國家計量體系的建立和發展的歷程。「計量科學進步篇」展現了我國計量科學從空白、落後到趕上國際先進水平的過程。「省、自治區、直轄市計量工作大事記篇」以大事記的形式，第一次系統、全面地記錄了地方的計量工作，是各地方近現代計量史的大綱和簡史。
支樹平局長任該書編委會主任，蒲長城（原）副局長任主編，韓毅總工程師任副主編。
《新中國計量史》可做為政府計量行政管理部門，計量檢定、校準和測試實驗室管理人員，以及行業計量管理人員學習新中國計量歷史，提高計量素養的必備案頭書。
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