四种时间计量系统 – 星明天文台

作者|刘少华

审核|丁乙

编辑|席宇博

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“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”这句古话告诉我们时间的珍贵，它在我们的日常生活和社会发展中都扮演着重要的角色。在生活中，我们常会问“现在几点了”，可如果我们再往下问：时间是怎么确定的呢？很多人就无法解释清楚了。今天小星就来带大家来了解一下近现代的4种时间计量系统。

格林尼治天文台的本初子午线（图片来源：维基百科）

在国际单位制（SI）中，时间的基本单位是秒，它是一种描述运动的物理量。1967年召开的第13届国际度量衡大会对秒的定义为：在热力学温度0开尔文下，铯133原子在大地水准面上、零磁场下两个基态之间跃迁9192631770次所花费的时间。在古代，人们通过观察太阳、月亮的升落等天象来确定时间。随着科学技术的进步以及生活生产的需要，人们不断地对时间加以定义与细化。世界时、历书时、原子时、协调世界时都是被人们正式使用过的时间计量系统。

世界时

世界时是以地球自转为基础的时间计量系统。它的时刻对应于太阳在天空中的特定位置，与我们生活最为联系紧密。1884年10月召开的华盛顿国际子午线大会决定：将穿过格林尼治天文台中星仪的经度线作为世界本初子午线与地理经度的起始点，并规定以格林尼治天文台所在地的平太阳时为世界标准时间。1928年国际天文学联合会引入世界时的概念来指代格林尼治平时，世界时的一天开始于格林尼治平时的午夜。

1884年华盛顿国际子午线大会（图片来源：architekturmuseum.ub.tu-berlin.de）

历书时

二十世纪，随着天体测量学的发展，天文学家们引入了一种以太阳系内天体公转为基准的时间系统——历书时。它是由天体力学的定律所确定的均匀时间，是以地球公转周期为基准的计量系统，其基本单位是历书秒。1958年，国际天文学联合会依据美国天文学家西蒙·纽康编制的星历表，定义了一种时间标准，这就是历书时，取1900年1月0日12时起算的回归年的31556925.9747分之一为1历书秒，并规定世界各国天文年历的太阳﹑月球﹑行星历表等，都以历书时为准进行计算。历书时现在已经不再使用。

原子时

原子时是以物质的原子内部发射的电磁振荡频率为基准的时间计量系统。量子力学的发展促成了原子钟的出现。由原子钟导出的时间叫原子时（Atomic Time），简称AT。1967年，第13届国际度量衡大会（CGPM）决定正式采用铯原子跃迁9192631770次所花费的时长作为新的秒定义——原子秒。因为原子时的秒是由很小的周期累计得到，所以原子时是最稳定的，但其时刻没有实际物理意义。原子时的起算点是世界时1958年1月1日0时0分0秒，即认为在这一瞬间，原子时与世界时重合（事后发现，该瞬间原子时与世界时并非完全重合，而是相差0.0039秒）。

NIST-F1铯喷泉原子钟（图片来源：维基百科）

协调世界时

协调世界时是世界时与原子时的结合。为什么要结合呢？因为人们发现地球自转有逐渐变慢的趋势，并伴随着季节性变化和突然的不规则变化，所以世界时很不稳定。虽然原子时稳定，但其时刻没有实际意义，如果只采用原子时，随着时间推移，三万年以后太阳就会在中午升起。因此，人们发明了一种新的世界时系统，称为协调世界时，这种时间系统以原子时秒长为基础（早期为了过渡，采用一种秒长稍有变化的协调时，1972年1月1日后，协调时的秒长严格等于1原子时秒），通过设置闰秒在时刻上尽量接近世界时。我国以东经120度的地方时（UTC+8，即东八区的区时）作为我国的标准时间，即北京时间，由位于陕西省渭南市蒲城县的国家授时中心授时部（二部）负责发布。

参考资料：

（1）姜萌，时间的“尺子”，国家授时中心微信公众号，

https://mp.weixin.qq.com/s/NDXh4wcywJ5Q-q-WA89U3w

（2）武文俊，“一秒”的由来，国家授时中心微信公众号，

https://mp.weixin.qq.com/s/KCNNUPr3023l64rkpBVklA

（3）武文俊，时间的统一与全球化，国家授时中心微信公众号，

https://mp.weixin.qq.com/s/aGQeBYIot8mowlK_SV-Ivw

（4）历书时，360百科，https://baike.so.com/doc/6641973-6855787.html

（5）世界时，360百科，https://baike.so.com/doc/6328917-6542527.html

（6）原子时，360百科，https://baike.so.com/doc/6992729-7215591.html

（7）国际标准时间，360百科，https://baike.so.com/doc/6727877-6942152.html

（8）Ephemeris time，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ephemeris_time