時(shí)間描述事件的次序。可以選定某種周期性重復(fù)的運(yùn)動(dòng)過程作為參考標(biāo)準(zhǔn),把其他物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程與這個(gè)選定的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行比較,判別和排列各個(gè)事件發(fā)生的先后順序及運(yùn)動(dòng)的快慢程度。 通常所說的時(shí)間測(cè)量包括既有差別又有聯(lián)系的兩個(gè)內(nèi)容:時(shí)間間隔的測(cè)量和時(shí)刻的測(cè)量。物理學(xué)所關(guān)心的主要是時(shí)間間隔的測(cè)量及與其在數(shù)學(xué)上用倒數(shù)關(guān)系相聯(lián)系的頻率測(cè)量,一般統(tǒng)稱時(shí)間頻率計(jì)量。 時(shí)間的單位是秒。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,秒的定義曾作過兩次重大的修改。 最早,人們是利用地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來計(jì)量時(shí)間的,基本單位是平太陽日。19世紀(jì)末,將一個(gè)平太陽日的1/86400作為一秒,稱作世界時(shí)秒。 由于地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)存在著不規(guī)則變化,并有長期減慢的趨勢(shì),使得世界時(shí)秒逐年變化,不能保持恒定。因此,按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準(zhǔn)確度只能達(dá)到一億分之一秒。 1960年國際計(jì)量大會(huì)決定采用以地球公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的歷書時(shí)秒作為時(shí)間單位,即將1900年初附近,太陽的幾何平黃經(jīng)為279°41'48".04的瞬間作為1900年1月O日12時(shí)整,從該時(shí)刻起算的回歸年的1/31556925.9747作為一秒。按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準(zhǔn)確度提高到十億分之一秒。 1967年,國際計(jì)量大會(huì)決定采用原子秒定義取代歷書時(shí)秒定義。即將銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷相對(duì)應(yīng)輻射的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間定義為一秒。按此定義復(fù)現(xiàn)秒的準(zhǔn)確度已優(yōu)于十萬億分之一秒。 原子在發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)以電磁波形式輻射或吸收能量,該電磁波的頻率和周期精確地與原子的微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng),所以極為穩(wěn)定。人們利用這一特性制成了各種各樣性能優(yōu)異的原子鐘。 實(shí)驗(yàn)室型的銫束原子鐘是復(fù)現(xiàn)原子秒定義的時(shí)間頻率基準(zhǔn)器,具有最高的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定度。氫原子鐘是激射器型的,它的短期穩(wěn)定度優(yōu)于銫原子鐘,但因受到貯存泡“壁移效應(yīng)”的限制,準(zhǔn)確度比銫原子鐘低一個(gè)數(shù)量級(jí)。銣原子鐘是氣泡型的,結(jié)構(gòu)簡單,輕便價(jià)廉雖然準(zhǔn)確度不高,但短期穩(wěn)定度尚好,作為工作標(biāo)準(zhǔn)是很適宜的。此外,人們正在研究利用離子貯存技術(shù)和激光穩(wěn)頻技術(shù)制造性能更好的原子鐘。 用選定的某一瞬間作為原點(diǎn),用選定的時(shí)間單位“秒”進(jìn)行連續(xù)不斷的積累,就構(gòu)成一個(gè)時(shí)間參照坐標(biāo)系,叫做時(shí)標(biāo),或時(shí)間尺度。時(shí)標(biāo)的原點(diǎn)稱做時(shí)刻起點(diǎn)或起始?xì)v元。某一事件發(fā)生的瞬間與時(shí)標(biāo)上某點(diǎn)相對(duì)應(yīng),此瞬間稱做時(shí)刻。兩個(gè)時(shí)刻之間的持續(xù)時(shí)間稱做時(shí)間間隔。到目前為止,時(shí)標(biāo)不外是基于天文觀測(cè)或?qū)δ承┲芷谛灾貜?fù)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量而獲得。 原子時(shí)標(biāo)是由連續(xù)不斷工作著的原子鐘得到的。對(duì)各自獨(dú)立的原子時(shí)標(biāo)加以平均,可以提高它們的均勻性國際時(shí)間局根據(jù)國際單位制時(shí)間單位秒的定義,以各國有關(guān)研究所運(yùn)轉(zhuǎn)的原子鐘的讀數(shù)為依據(jù),進(jìn)行加權(quán)平均得到的時(shí)間參考坐標(biāo)叫做國際原子時(shí)(TAl),它的起點(diǎn)是1958年1月O日O時(shí)O分O秒(UT2)。 高度準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)頻率和時(shí)間信號(hào)主要通過無線電波的發(fā)射和傳播提供給使用部門。按其載波頻率可分為超高頻、高頻、低頻和甚低頻發(fā)播,分別由專用授時(shí)臺(tái)發(fā)播或由導(dǎo)航臺(tái)、電視臺(tái)、通信衛(wèi)星等兼任。 由于傳輸特性不同,所以接收精度、接收范圍、接收時(shí)間以及校準(zhǔn)設(shè)備操縱的難易和經(jīng)濟(jì)性各有不同,不同的用戶可以根據(jù)需要和可能選擇使用。 |