車愛霞主任介紹視頻監控情況。
在地下室工作的銫原子鐘。
哨兵在檢查工作人員證件。
北京時間緣何發自蒲城
「現在是北京時間x點整」。
幾十年來,每當聽到這樣的聲音,一種神聖的莊嚴感油然而生,人們以此校正自己的手錶或安排自己的行程。
然而,許多人不知道的是,這莊嚴的北京時間卻不是來自北京,而是發自我省的蒲城縣。
那麼,北京時間為什麼是從蒲城發出的呢?
在2015年這個全新的時間節點來臨之際,記者經多方聯繫專程前往蒲城縣中國授時中心,了解與北京時間及時間相關的故事。
從蒲城縣城西行約三公裡的楊家莊,有四根高聳入雲的電線桿,蒲城人多年來稱這裡是「326」或「天文臺」,其實,這裡就是「北京時間」的授時中心。記者經過整整一天的參觀採訪,並與授時中心張曉際主任、楊拴平副主任、短波發射臺主任蒙智謀、時頻監控室主任車愛霞以及辦公室段建文主任的交流座談,總算對授時中心有了大概的了解,也只能從皮毛上給讀者講一講。
北京時間為什麼要在蒲城進行計算和發布呢?據楊拴平主任介紹,之所以選擇陝西省蒲城作為國家的授時中心,主要考慮是蒲城地處我國大陸腹地,離中國大地原點僅100公裡,發射的時間信號便於覆蓋全國;當地的地質構造穩定,授時中心因地震等災難被毀壞的係數極小;更由於其重要性,所以建在內陸地區相對比較安全。
談到她的歷史沿革,辦公室的段主任邊查閱資料邊介紹,我國國家授時中心的前身是陝西天文臺,為適應我國戰略武器發射、測控和空間技術發展的需要,1966年經周恩來總理同意、國家科委批准開始籌建,據說當時投資達一億元。該臺在1970年基本建成,經周恩來總理批准於同年12月15日試驗發播BPM短波無線電時號。1973年4月,國家決定在陝西天文臺增設長波授時臺並列入國家計劃。長波授時的原子時間標準由陝西天文臺於1979年建立,發射系統建設於1985年完成,授時系統於1986年正式開始我國的長波授時服務。
授時中心在蒲城共有5個點,佔地513畝,現在主要集中在楊莊村。在楊主任的陪同下,記者走進了保密了多年如今已棄用的北京時間地下發播臺,她深入地下達26米,深度相當於今天的七八層樓房,裡面寬闊而堅固,一臺臺龐大的各種設備原封不動。楊主任說,這下面的設計可以保證工作一周不出去,空氣和實物都能保障。2009年發播臺從地下搬到了地上,談到地下設施以後的命運,他說也就只能做科普基地了。環視這恢宏的地下工程,記者仿佛看到當年那人定勝天、戰天鬥地的感人場景,由衷感嘆中國人民當年渾身煥發出的沖天豪情。
2001年3月,中國科學院陝西天文臺更名為中國科學院國家授時中心,這標誌著我國建立了基本的時間頻率體系;2007年,臨潼—蒲城微波時間傳輸比對系統技術改造完成並投入使用。
2008年,BPL長波授時系統現代化改造竣工,並開始24小時連續發播,極大提高BPL長波授時全時段授時保障能力,用戶實現全自動定時。
臨潼國家授時中心建於1982年,擁有一支時頻領域的科研隊伍,他們承擔著我國標準時間的產生和保持任務,採用多種手段與國際時間保持同步。位於蒲城縣的國家授時臺歸臨潼國家授時中心管轄,主要有短波和長波專用無線電標準時間標準頻率發播臺。
陝西天文臺原子時標準的建立,實現了我國時間計量標準由天文時向原子時的平穩過渡,並代表我國參與國際原子時合作。長波授時臺的建成把我國授時精度由毫秒(千分之一秒)量級提高到微秒(百萬分之一秒)量級,使我國授時體制日臻完善並步入國際先進行列,為我國科技發展和國防建設提供了安全保障。
如今我們所說的1秒,其實就是銫原子躍遷振蕩9192631770周經歷的時間。國際上規定,取1958年1月1日世界時零時零分零秒的瞬間作為原子時的起點。1968年10月,中國科學院國家授時中心建成。國家授時中心承擔著我國的標準時間的產生、保持和發播任務,其授時系統是國家不可缺少的基礎性工程和社會公益設施,並被列為由國家財政部專項經費支持的國家重大科學工程之一。自七十年代初正式承擔我國標準時間、標準頻率發播任務以來,為我國國民經濟發展、國防建設、國家安全等諸多行業和部門提供了可靠的高精度的授時服務,基本滿足了國家的需求。特別是為以國家的火箭、衛星發射為代表的航天技術領域、常規及戰術、戰略武器試(實)驗做出了重要貢獻。
也就是說,蒲城是我國的授時地,臨潼自1982年從蒲城分離而出,成為我國的守時地。
究竟什麼是「北京時間」
那麼,要了解「北京時間」是怎麼產生的,必須先了解「世界時」。我們知道世界各地都有各地的地方時間。如果對國際上某一重大事情,用地方時間來記錄,就會感到複雜不便。而且將來日子一長容易搞錯。因此,天文學家就提出一個大家都能接受且又方便的記錄方法,那就是以格林尼治的地方時間為標準。格林尼治是英國倫敦南郊原格林尼治天文臺的所在地,它又是世界上地理經度的起始點。對於世界上發生的重大事件,都以格林尼治的地方時間記錄下來。一旦知道了格林尼治時間,人們就很容易推算出相應的本地時間。例如,某事件發生在格林尼治時間上午8時,我國在英國東面,北京時間比格林尼治時間要早8小時,我們就立刻知道這次事情發生在相當於北京時間16時,也就是北京時間下午4時。所以,格林尼治時間被稱為「世界時」。
北京時間其實並不是北京地方的時間,而是東經120度地方,也就是距離北京以東約340公裡處的地方時間。大家知道,中午12點時,在太陽光下物體的影子最短。而當收音機裡播出「北京時間12點正」時,在北京地方所看到的物體影子還有點偏西,要再過約16分鐘後,才見到最短的物體影子。「北京時間」是我國行政管理、生產、交通運輸等工作的時間計量標準,假如我們沒有統一的時間標準,而是各用各的時間,學校就無法上課,工廠就不能正常生產,交通運輸也不能有條理地進行,這就會使整個社會的工作、生產秩序產生混亂。但是取哪個時間作為標準好呢?因為北京離120度經線很近,而且北京是我國的首都,所以很自然的以東經120度地方的時間取為我國的標準時間。人們給它取個名字叫「北京時間」。
北京時間比世界標準時間早8小時。地球一周被分成24等份,每一等份為一個時區。這樣一個時區是經度15度。一天24小時,所以相差一個時區就相差一個小時。經度零度即本初子午線的時間為世界標準時間。由於子午線穿越英國倫敦格林尼治天文臺原址,故稱格林尼治時間,這也是英國的標準時間。北京的經度是116度21分,所以在子午線往東第八個時區內,即東八時區。8×15=120,所以東八時區的區時為東經120度的時間,就是北京時間。
北京時間也不是在北京確定的,而是由位於中國版圖幾何中心的陝西臨潼國家授時中心的9臺銫原子鐘(銫鐘)和2臺氫原子鐘組通過精密比對和計算實現,並通過衛星與世界各國授時部門進行實時比對確定的,也對國際原子時的保持作出了貢獻。
走進這裡記者得知,地面上的時間如果誤差1微秒,衛星在太空中的誤差就會達到300米。蒲城的短波授時臺每天24小時連續不斷地以四種頻率交替發播標準時間、標準頻率信號,覆蓋半徑超過3000公裡,授時精度為毫秒(千分之一秒)量級;長波授時臺每天定時發播載頻為100KHz的高精度長波時頻信號,地波作用距離1000-2000公裡,天地波結合,覆蓋全國陸地和近海海域,授時精度為微秒(百萬分之一秒)量級。BPL長波授時系統的建立,將我國授時精度由毫秒量級提高至微秒量級,使我國授時技術邁入世界先進行列,該項目也榮獲了1988年的國家科技進步一等獎。
國家授時中心承擔著我國的標準時間的產生、保持和發播任務,其授時系統是國家不可缺少的基礎性工程和社會公益設施,並被列為由國家財政部專項經費支持的國家重大科學工程之一。自七十年代初正式承擔我國標準時間、標準頻率發播任務以來,為我國國民經濟發展等諸多行業和部門提供了可靠的高精度的授時服務,基本滿足了國家的需求。特別是為以國家的火箭、衛星發射為代表的航天技術領域作出了重要貢獻。據幾個專家的現場綜合統計,幾十年來,授時中心共接受並完成洲際飛彈、載人航天、探月工程等國家重大任務達300多次。同時也面向各類時間用戶,進行系統設計、諮詢和相關設備的研製,滿足了各行業、各領域時間用戶的需求,為國民經濟發展作出了重要貢獻。
時間服務的歷史沿革
建立並保持某種時間標準,並通過一定方式將其傳送出去供應用者使用,這在國外叫時間服務,在我國則稱為授時。授時這一稱謂,或許來源於《尚書·堯典》中「乃命羲和。欽若昊天,曆象日月星辰,敬授人時」這段文字。
授時有著悠久的歷史。它隨科學技術的發展而不斷進步。
晨鐘暮鼓——在生產力低下的古代,人們曾經使用過敲鐘和擊鼓的方法進行報時。我國許多歷史名城至今還保留有古代的鐘樓和鼓樓。它們成為印證授時工作發展的歷史遺蹟。
據史料記載,在古長安,「以鐘鼓司晨」由來已久。漢唐時期,長安設有鐘樓、鼓樓,以晨鐘暮鼓方式報時。在元明清時期,鐘鼓報時體制仍得以維持,清脆鐘聲和雄渾鼓聲可傳20裡之遠,足可滿足一個城市的報時需要。到了民國初年,計時鹹用新器,晨鐘暮鼓之聲遂在西安城消失。
落球報時——到了18世紀,航海事業蓬勃發展。海員迫切需要精確時間,以確定船隻位置和航行方向。於是出現「落球報時」。所謂落球報時,就是人們在重要商埠的碼頭、港口豎立起高杆,在高杆頂端掛上氣球,按約定時刻落下氣球,藉以向海員報告時間。
這種報時方法雖然粗疏,但海員對它卻懷有崇敬之情。因為它為海員忠實服務近百年之久。
現代授時——20世紀初期,無線電進入實用階段。1902年,法國首先在巴黎艾菲爾鐵塔頂層試驗發播短波無線電時號,取得成功。接著,德、英、美等國相繼試驗,收到良好效果。於是,一個嶄新的無線電授時的時代開始了。
到了1953年,英國國家物理實驗室率先利用銫原子躍遷振蕩運動做出了銫原子鐘。此後,其他類型原子鐘相繼問世。人們習慣上把原子鐘確定的時間稱為原子時。1967年10月,在印度新德裡召開的國際計量大會正式把由銫原子鐘確定的原子時定義為國際時間標準。國際原子時由設在法國巴黎的國際權度局(BIPM)建立並保持。BIPM分析處理全世界約50個時間實驗室的200多臺原子鐘數據,得到綜合時間尺度——國際原子時。中國科學院國家授時中心參與了國際原子時的建立。目前,國家授時中心有19臺銫原子鐘和4臺氫原子鐘的數據定期傳送給BIPM,是對國際原子時的建立和保持作出貢獻的主要實驗室之一。
為了原子時和世界時的協調統一,經有關國際學術組織的協商,在1958年初,調整原子鐘,使原子時和世界時的時刻一致,然後原子鐘運轉積累原子時。由於地球自轉不均勻,原子時和世界時的時刻差就會增大。當這個差值接近0.9秒時,人為撥動原子鐘,使其增加或減少1秒,即實行所謂的「閏秒制」,使原子時時刻始終靠近世界時。這樣得到的時間尺度稱為「協調世界時」。從1972年起,協調世界時被確定為全世界的官方時間和國際民用時間標準。
目前,世界各國時間服務部門提供的標準時間,都是協調世界時。
我國的現代授時開啟於1902年,中國海關曾制定海岸時,以東經120度之時刻為標準。位於北京的中央觀象臺將全國分為五個時區,1939年3月9日中華民國內政部召集標準時間會議,確認1912年劃分之時區為中華民國標準時區。
1949年之後,新中國將「中原標準時間」改稱「北京時間」,並在全國統一使用該時間作為標準時間。
目前,全世界有50多個國家通過短波(或長波)電臺每天發播各自的標準時間信號。有些國家還利用衛星、電視和網絡系統,開展授時服務。
我國現代授時工作,經國務院授權,由中國科學院國家授時中心承擔,總部設在陝西省西安市臨潼區,這裡建有國家時間標準實驗室,保持著我國的原子時標準和協調世界時標準,發播標準時間信號的長波電臺和短波電臺位於陝西蒲城縣。
我國標準時間的傳送方法分為以下幾種:
短波授時;長波授時;低頻時碼授時;衛星授時;電視授時;網絡授時;電話授時;自動計算機時間服務;
還有國家授時中心語音報時服務專線:029-83895117。採用音頻脈衝——「嘟」聲作為秒信號提示音,使用戶極為方便進行校時,報時誤差小於1秒。
守衛「北京時間」的人們
在蒲城授時中心,40多年來,一代又一代的科技人才為我國的天文事業於默默中做出了卓越的貢獻,他們大都畢業於西安的高等理工大學,放棄了留在大城市的機遇,也放棄了自己鍾愛的科研陣地,來到這默默無聞的地方,成為默默與時間打交道的人。
楊拴平副主任1982年自西電畢業後就一直堅守在這裡,據他介紹,蒲城授時中心現有150多人,還有200名離退休人員。更有趣的是他們中的大多數人都是渭南地區人,其中以蒲城人居多。是啊,家國天下,有家有國才有天下,在這城郊野外,這些科技工作者安家為國,以自己的才智使「北京時間」傳遍祖國的每一寸土地,服務著各個行業的人們。
在「北京時間」授時部,還有一群保衛時間的人,這就是武警渭南市支隊第三大隊九中隊的52名官兵。從1969年10月入駐,他們在這裡已堅守了45年。
這隻有著60多年歷史的部隊雖然7次變更番號,但無論是在平叛剿匪中,還是在社會主義建設和改革開放的事業中,他們忠於祖國服務人民的本色始終沒有變,冬練三九,夏練三伏,專勤專訓,把哨位上的需要帶到訓練場上去練,以過硬的本領擔負著執勤守衛任務,湧現出了許多可歌可泣的感人事跡。現任指導員李剛告訴記者,守衛「北京時間」以來,他們踐行忠誠誓言,爭做「時間衛士」,多次消除安全隱患,保證了「北京時間」的準確發出。同時還圓滿完成了2008奧運安保、2010渭河洪災、2011世園會安保等重大臨時勤務。先後有30多人榮立二等功,3人榮立三等功,多次被評為「基層建設先進單位」。士官張福田站在三尺哨臺,以忠誠守護陪伴「北京時間」,八年中,他在哨位上經歷了神舟飛船發射、衛星發射等重大任務50餘次,每次都圓滿完成任務。他連續7年被評為優秀士兵,4次榮立三等功,4次被評為優秀士官、班長,榮獲全軍優秀士官人才一等獎,還被授予「守時衛士」榮譽稱號。
排長王創雷說,從張福田身上使我認識到再平凡的崗位也能做出不平凡的成績,想到能與「北京時間」打交道,為國家守時,那麼多次的國家任務完成有著自己的一絲貢獻,我的心裡感到無比欣慰。
記者感言——
時間就掌握在我們手中
採訪完「北京時間」,2015已經來到了我們腳下,記者深感,對於時間,我們知道的太少了。其實,時間是一個非常複雜的高端課題,一個畢業於理工科名叫川貝的網友稱,史蒂芬·霍金著的科普讀物《時間簡史》,他前前後後看了6年才看懂,可見時間的深奧。
雖然深奧,但時間畢竟是我們感知與認識世界的一種固有模式,雖為一般人,就我們的日常生活而言還是有必要對時間來一次再認識再校對——這就是把握時間和珍惜時間。
把握時間,就是全盤部署合理分配時間,不管是工作還是生活中。
全盤部署就是安排好一個區間的時間,所謂長計劃短安排;合理分配就是不要在一件事上一味地消耗時間,比如一味地工作效果會不好,一味地玩樂也會損傷身體。再就是守時,按時吃飯,按時休息,按時赴約,誠信做人。
珍惜時間,就是不浪費時間,特別是在沒意義的事上。不虛度每一天,不浪費每一秒,是自己的分分秒秒都時有所值。合理科學的安排時間也是珍惜時間,做到這一點就很不容易了,更別說「擠」時間了。
時間對於我們的日常,換是那句老話帶勁——「一萬年太久,只爭朝夕」!
(原載於《陝西日報》 2014-12-31 16版)