常用的时间系统有哪些?
时间是基本物理单位之一,是信息时代的重要组成部分,是所有的物理量和物理常数中测量最为精确的物理量。时间可以分为“时刻”、“时间段”,用于描述一件事情发生的时间点与时长。时间频率信号可以通过电磁信号进行传播,精确时频信号是卫星导航和定位的前提,对社会经济的发展起到有益效果。
随着科技的进步和新仪器、新方法的出现,人们依据稳定性、复现性的特征寻找新的时间测量基准,建立了相应的时间系统。例如根据地球的自转制定了世界时;依据地球的公转制定了历书时;根据原子跃迁频率制定了原子时。
1.1 世界时
世界时是以地球自转为基础的一个时间系统。纽康提出了采用太阳参考点来计算日长,设定太阳匀速运转,依据恒星运动与太阳的关系,可以实时测定平太阳时的日长和秒长,全年中所有真太阳日平均长度的1/86400定义为1s。将格林尼治天文台测定得到的平太阳时定义为世界时。
世界时是观测地球自转时间得到的,由于地球自转周期不均匀,因此世界时的变化也是不均匀的。目前世界时有三种,分别是UT0、UT1、UT2。直接观测恒星,并不加任何校正的世界时为UT0;将地球自转轴带来的影响,在UT0基础上进行校正得到的世界时为UT1;将地球非匀速自转带来的影响,在UT1基础上进行校正得到UT2。世界时的定义对于人类社会发展有着重要意义,在天文、航海有着广泛的应用。
1.2 原子时
原子时是一种以原子跃迁辐射频率作为频率源的时间系统。原子时的出现将时间计量系统从宏观世界带入到物理学的微观世界,时间精度更为精确。原子时秒长定义是铯原子基态的两超细级间跃迁辐射9192631770周期所经历的时间。原子时起点定义为1958年1月1日0时0分0秒UT1。原子钟是依据原子跃迁原理设计的一种高精度、高稳定性频率源。原子时包括地方原子时和国际原子时,国际原子时是通过算法协调所有地方原子时得到的全球时间标准。
1.3 协调时
地球自转的不均匀性,导致原子时与UT1时差越来越大,为了修正这个时差,引入了协调世界时。通过引入闰秒方法,对秒进行调整,如果绝对值超过0.9s,就实施闰秒调整。协调时是目前时间标准。
1.4 GPS时
所有GPS卫星装备的原子钟和地面中心原子钟构成的一种原子时系统称为GPS时。GPS时起始时刻在1980年1月6日0时0分0秒UT1。GPS时计数秒为技术周期,没有闰秒。通过GPS接收机观测GPS卫星可以得到GPS时间。通过转换可以得到当前时刻的协调时,从而实现精度可达100ns的授时与校频服务。
1.5 北斗时
北斗时起点是国际原子时TAI从2006年1月1日0时0分0秒,与国际原子时相差33s。
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