什么是北京時(shí)間

曉峰

　　北京時(shí)間是我國(guó)統(tǒng)一使用的法定時(shí)間。國(guó)際統(tǒng)一使用的法定時(shí)間為協(xié)調(diào)世界時(shí)，代號(hào)為UTC。各國(guó)或各地區(qū)使用的時(shí)間只能與UTC相差(超前或滯后)整小時(shí)數(shù)，而在分、秒上要保持一致。北京時(shí)間超前UTC8小時(shí)。

　　時(shí)鐘是記錄和顯示時(shí)間的一種物理裝置，選定一個(gè)時(shí)間基本單位——秒，以一個(gè)特定的時(shí)刻起點(diǎn)逐漸累積而成。采用不同定義的秒，可建立不同的時(shí)間:國(guó)際單位制中定義的秒是原子秒，用它建立的時(shí)間為原子時(shí)；在原子秒定義之前，早期定義的是平太陽秒，相應(yīng)建立的時(shí)間為世界時(shí)。這是目前國(guó)際上使用的兩種主要時(shí)間。

　　平太陽秒是基于地球自轉(zhuǎn)周期導(dǎo)出的時(shí)間基本單位。原子秒是利用原子在其兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)產(chǎn)生的電磁振蕩的周期導(dǎo)出的時(shí)間基本單位。到1995年，國(guó)際上建立原子時(shí)所用的原子秒的準(zhǔn)確度已達(dá)到10-14量級(jí)，而平太陽秒只有10-8量級(jí)。這意味著，原子時(shí)鐘運(yùn)行300萬年產(chǎn)生1秒的偏差；而世界時(shí)鐘則3年就會(huì)產(chǎn)生1秒的偏差。但由于世界時(shí)是由地球的轉(zhuǎn)動(dòng)(自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn))建立的，它能準(zhǔn)確反映地球在空間的角位置，故在天文領(lǐng)域還在使用。

　　世界時(shí)早于原子時(shí)的建立。每天的起點(diǎn)選在太陽從觀測(cè)者下方穿過觀測(cè)者所在子午面的時(shí)刻，稱為零點(diǎn)。這樣的時(shí)間稱為平太陽時(shí)(以平太陽秒為單位)。顯然全世界可以建立無數(shù)個(gè)平太陽時(shí)，這在使用上是極其不便的。為此，國(guó)際上把地球按經(jīng)度劃分24個(gè)時(shí)區(qū)。每15度為一個(gè)時(shí)區(qū)，共同使用同一個(gè)地方平時(shí)。相鄰時(shí)區(qū)在時(shí)刻上相差1小時(shí)。以零經(jīng)度線(本初子午線)為中心，東西各7.5度范圍內(nèi)稱為零時(shí)區(qū)，即起始時(shí)區(qū)，向東和向西再各化為12個(gè)時(shí)區(qū)。北京處于東8時(shí)區(qū)內(nèi)。國(guó)際上規(guī)定零時(shí)區(qū)內(nèi)的時(shí)間，即零經(jīng)度線上的平太陽時(shí)作為統(tǒng)一的時(shí)間，稱為世界時(shí)。這樣，北京所在時(shí)區(qū)內(nèi)使用的平太陽時(shí)就超前世界時(shí)8小時(shí)，稱為北京時(shí)間。這是北京時(shí)間的歷史。世界時(shí)目前是利用分布在世界各地的60多個(gè)天文臺(tái)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，匯總到設(shè)在法國(guó)巴黎的國(guó)際地球自轉(zhuǎn)研究所負(fù)責(zé)計(jì)算得到。

　　原子時(shí)始建于1958年，以原子秒為單位，由當(dāng)時(shí)的國(guó)際時(shí)間局進(jìn)行試驗(yàn)性的計(jì)算。到1967年秒定義正式由原子秒取代平太陽秒，并于1971年正式建立國(guó)際原子時(shí)，作為國(guó)際上統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)間。而各地時(shí)區(qū)使用的時(shí)間也改為以國(guó)際原子時(shí)為參考，不再用世界時(shí)。因?yàn)樵訒r(shí)的準(zhǔn)確度目前已比世界時(shí)高6個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　國(guó)際原子時(shí)也是以每天24小時(shí)計(jì)，其時(shí)刻起點(diǎn)選在1958年1月1日的世界時(shí)零點(diǎn)。由于原子秒比平太陽秒略短，即原子時(shí)鐘相對(duì)世界時(shí)鐘運(yùn)行的要快。一年四季的春夏秋冬起源是按地球相對(duì)太陽的位置來定的，即用世界時(shí)劃分?，F(xiàn)改為用原子時(shí)。如不對(duì)原子時(shí)的時(shí)刻進(jìn)行必要的調(diào)整，若干年以后，季節(jié)的劃分將會(huì)與實(shí)際氣候發(fā)生錯(cuò)位。為此，國(guó)際上規(guī)定用閏秒的辦法對(duì)原子時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整后的原子時(shí)與世界時(shí)在時(shí)刻上的偏差始終小于0.95。這種經(jīng)過閏秒調(diào)整后的原子時(shí)，稱為協(xié)調(diào)世界時(shí)，即UTC。這樣規(guī)定后，北京時(shí)間就是超前UTC8小時(shí)的原子時(shí)(也是以原子秒為單位)。

　　國(guó)際原子時(shí)目前是利用分布在世界各地的300多臺(tái)原子鐘的數(shù)據(jù)，由國(guó)際計(jì)量局負(fù)責(zé)計(jì)算建立。何時(shí)閏秒由該局提前通知。閏秒的方法是在進(jìn)行閏秒時(shí)，把UTC撥慢1秒，到時(shí)全世界的時(shí)鐘也都相應(yīng)的撥慢1秒。

　　國(guó)際法定時(shí)間由原子時(shí)取代世界時(shí)，并由國(guó)際計(jì)量局負(fù)責(zé)建立后，各國(guó)建立標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的任務(wù)就逐漸轉(zhuǎn)移到計(jì)量部門。我國(guó)由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院負(fù)責(zé)，通過參加國(guó)際原子時(shí)合作得到準(zhǔn)確的北京時(shí)間，并利用中央電視臺(tái)向全國(guó)傳送。

　　一般來說，只要利用一組原子鐘，通過國(guó)際比對(duì)，參加國(guó)際原子時(shí)合作，就可得到高度準(zhǔn)確的北京時(shí)間。如我國(guó)現(xiàn)在參加的還有陜西天文臺(tái)、上海天文臺(tái)和航天部203所。所得到的北京時(shí)間與UTC的一致程度差不多，而原子鐘組是保持其質(zhì)量的關(guān)鍵因素。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院與這些單位不同之處是還具有秒定義的復(fù)現(xiàn)裝置即國(guó)家時(shí)頻基準(zhǔn)器，可以用于校準(zhǔn)原子時(shí)的速率。