上下四方曰宇,古往今來曰宙。

請隨我們(men) 進入“時間”的故事。

現代社會(hui) ，人們(men) 在日常生活中如果需要知道時間，都會(hui) 下意識的看看手機或者電腦上的時間。那古人沒有手機、沒有網絡，怎麽(me) 獲取時間呢？

古人獲取時間的方法，要從(cong) “觀象授時”說起。即通過觀測日月星辰的天象運轉來確定時間。

圖1. 北京古觀象台（圖源：北京天文館）

我國授時的概念最早出現在《尚書(shu) ·堯典》中“乃命羲和，欽若昊天，曆象日月星辰，敬授民時”。

圖2. 《尚書(shu) ·堯典》的記錄（圖源：作者）

春夏秋冬四季的輪回轉變產(chan) 生了“年”的概念，月亮的陰晴圓缺產(chan) 生了“月”的概念，太陽的東(dong) 升西落產(chan) 生了“日”的概念。

圖3. 月相的變化（圖源：作者）

古人又將一日分為(wei) 了十二個(ge) 時辰，通過立杆測影，杆影每個(ge) 時辰（2小時）移動30°，對應太陽每個(ge) 時辰在天空中西移30°。所以看見太陽的位置，就可以確定時間，這也就是日晷的原理。每天正午日影的長度，也是不同的。日影最長的一天定為(wei) 冬至日，日影最短的一天為(wei) 夏至日，冬夏二至中點則為(wei) 春分、秋分。

圖4. 正午時的日晷（圖源：作者）

當負責通報時辰的工作人員，通過日晷知道了時辰，如何讓老百姓也知道現在是什麽(me) 時候？應當勞作，還是宵禁？ 我國古人想到的辦法是晨鍾暮鼓。在鍾鼓樓，晨鍾暮鼓報時。早上敲鍾，城門打開，開始勞作。晚上擊鼓，宵禁開始，禁止隨意走動。

圖5. 報時鍾鼓樓（圖源：作者）

清末民國初年，隨著城市的發展，晨鍾暮鼓的聲音已經不能很好的覆蓋全城，這時候出現了午炮報時。北京德勝門東(dong) 側(ce) 的城牆上有一座炮台，用來報時的“午炮”就架在那裏。

圖6. 夜晚北京的德勝門城樓（圖源：網絡）

炮台有電話與(yu) 北京觀象台連通。每當快到中午時，兩(liang) 個(ge) 值班人員分工合作，一人守在電話旁，聽電話裏傳(chuan) 來的指令，另一人則揭開炮衣，裝好炮藥，手持點燃的長香，站在炮位上靜候指令下達。收到北京觀象台通過電話發來的指令，炮台上的人就馬上點燃炮藥。午炮發出的轟鳴聲響徹大街小巷時，人們(men) 就知道：現在是中午12點，趕忙對表矯正時間。

圖7. 德勝門城樓上的古炮（圖源：網絡）

當中國人正在使用午炮報時的時候，歐洲人開發出另外一種落球的報時方式。最先進行落球報時的，是英國倫(lun) 敦的格林尼治天文台。每天13點整，天文台鍾樓頂端的圓球準時落下，附近海域停泊的船隻據此調節船上的鍾表，然後帶著調好的鍾表升帆出海。

圖8. 格林尼治天文台紅色落球報時（圖源：作者）

進入現代後，隨著工業(ye) 革命的開始，人們(men) 對時間精度的要求越來越高，隨著科技的進步，人們(men) 逐步使用電信號進行授時。

1902年，法國首先在巴黎艾菲爾鐵塔頂層進行試驗，發播長波無線電時號，呼號是FL，這次試驗取得了成功。接著，德、英、美等國相繼試驗，收到良好效果。於(yu) 是，一個(ge) 嶄新的無線電授時時代開啟了。

圖9. 通過艾菲爾鐵塔發射授時信號（圖源：作者）

我國主要在運行的無線電授時係統，有呼號為(wei) BPM的短波授時係統，呼號為(wei) BPL的長波授時係統，以及呼號為(wei) BPC的低頻時碼授時係統。

圖10. BPM的授時精度為(wei) 毫秒量級，信號覆蓋半徑超過3000公裏（圖源：作者）

圖11. BPL的授時精度為(wei) 微秒量級，信號覆蓋半徑超過1000公裏。圖中的BPL長波授時台模型彩車在1984年國慶35周年慶祝遊行時通過天安門廣場，接受黨(dang) 、國家領導人和全國人民檢閱（圖源：作者）

圖12. BPC的授時精度為(wei) 毫秒量級，信號覆蓋半徑超過1000公裏，BPC主要應用於(yu) “電波鍾表”（圖源：作者）

現在人們(men) 熟知的衛星導航係統，實際也是一種授時係統。衛星提供的是授時信息，導航、定位信息則由接收機從(cong) 授時信息導出。衛星導航係統的授時精度可達納秒量級，是目前應用較廣的一種授時係統。

現有的衛星導航係統主要有中國的北鬥係統、美國GPS係統、俄羅斯GLONASS係統以及歐洲Galileo係統。

目前授時精度較高的係統則為(wei) 光纖授時係統。我國正在建設的重大科技基礎設施“高精度地基授時係統”就是采用長波授時與(yu) 光纖授時結合的方式覆蓋全國。長波授時精度優(you) 於(yu) 百納秒，光纖授時精度優(you) 於(yu) 百皮秒。

圖13. 高精度地基授時係統建設示意圖（圖源：作者）

此外，人們(men) 在日常生活中接觸比較多的授時方式是網絡授時與(yu) 電話授時，網絡授時精度為(wei) 秒級，常見的電腦和手機均通過網絡獲取時間；電話授時精度也為(wei) 秒級，人們(men) 通過撥打電話02983895117，即可獲得國家授時中心提供的電話語音報時服務。

我國的授時服務體(ti) 係，經曆了從(cong) 無到有、從(cong) 初級到較高級、從(cong) 局域到全局的發展過程。目前，我國國家授時服務體(ti) 係的建設和發展已經具備一定基礎，可以滿足國防、經濟等行業(ye) 對時間頻率的基本需求。未來，我國的授時服務係統將建成多源互補、立體(ti) 交叉、全域覆蓋的體(ti) 係，形成“星地互備，天空地一體(ti) 化”的格局。


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情