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文章来源:孝感网 发布时间:2019-11-13 23:43:17  【字号:      】

北京时间从这里发布|导航|短波|长波_新浪科技_新浪网

起源:科技日报

在古都西安众多名胜古迹中,钟楼无疑是光荣夺目标一个。千百年来,这里的钟声一直是古人部署劳作和生涯的尺度。现在,这座钟楼向东30千米,有一处安静的小院,我国现代的尺度时光——北京时光就从这里发生。

这里是中国科学院国度授时中心。由它运行保护的长短波授时系统,承担着我国高精度尺度时光的发生、坚持和发播义务。

从华清池通往兵马俑的秦唐大道上,可以看到国度授时中心的大门。这里高耸的现代钟楼尤其引人注目。每到整点,清脆的报时声就会响起。

授时系统多次升级

1964年,中国第一颗原子弹爆炸胜利后,发射第一颗人造卫星就被提上日程。为满足人造卫星的高精度时光须要,又因关中地处我国中央,无线电授时信号能更好地笼罩全国,1966年国度科委决议由中科院抓总在陕西省关中地域筹建短波授时台。依照“靠山进洞”的战备请求,最终选址在陕西蒲城唐宪宗景陵山上。

短波授时台建成后,满足了毫秒量级用户的需求。但是,随着我国空间技巧飞速发展和战略兵器实验的须要,须要更高精度的授时手腕。

长波授时台应运而生,它的精度是微秒量级,比短波台授时精度进步了1000倍。

“面对国外的技巧封锁,老一辈科学家不畏艰巨,协作攻克了一个个技巧难关,自主研制生产出了所有要害装备,国产化率到达了100%。”中科院国度授时中心党委书记窦忠研讨员骄傲地说,当时出于安全斟酌,长波授时台建在了地下,深度达26米,相当于八九层楼,地上只有4座高耸的铁塔承载着15吨的倒锥形天线体。

该项结果1988年获国度科技提高奖一等奖。此后,长短波授时系统又经多次改革升级,始终坚持着国际先进程度。

折中的和谐世界时

我国的尺度时光是北京所在的东八区的区时,比国际尺度时光早8个小时。国际尺度时光称为和谐世界时(UTC),是世界时和原子时折中后的计时体系。

世界时是以地球自转周期为基本断定的时光标准,1秒是地球自转周期的1/86400。

原子时是应用原子振荡频率断定的时光标准。由于原子跃迁(电子从一个轨道跳到另一个轨道的不持续的进程)频率具有高稳定性,国际计量大会规定,铯原子的外层电子在两个能级之间跃迁振荡9192631770个周期连续的时光为1秒。

原子时精度比世界时高上千倍甚至上万倍,原子时代替世界时似乎理所当然。但是,如果完整应用原子时,由于地球自转长期变慢,依照现在的速度,5000年差一个小时,30000年后清晨零点就会呈现太阳升起的现象。于是,科学家想到了一种“和稀泥”的措施,这就是和谐世界时。 

它采取原子时的秒长,通过闰秒使和谐世界时的时刻与世界时的时刻差坚持在0.9秒以内。如果时刻差超过1秒,就在和谐世界时中减去或加上1秒。和谐世界时作为全球的时光尺度,是零时区的时光,北京时光要加上8小时的时区差。

北京时光的发播

时光发生出来后,就可以授时了。窦忠介绍,用户的须要不同,授时方法也不同:如果须要毫秒量级的时光,可以短波授时;如果须要微秒量级的时光,可以长波授时;如果须要十纳秒量级的时光,北斗卫星导航系统授时可以满足。

授时所用的长波和短波都是无线电波。短波的波长在10—100米之间,长波波长在1000—2000米之间,两者都以地波和天波的方法传布。地波指发射天线辐射出去后沿地表传布的电波。而天波则是发射天线发出后在高空被电离层反射后达到接受点的电波。

短波地波传布时衰减较大,笼罩范畴只有几十公里;而天波经电离层多次反射可以传布得很远,到达几千公里甚至上万公里,因此,短波授时以天波为主。但是,由于受电离层扰动、大气噪声和多径效应等因素影响,短波授时的信号不稳定。

与短波授时不同,长波授时以地波为主。长波地波沿着地表可以传布得很远,尤其是渗透地层和海水的才能比拟强。同时,由于地波场强和相位稳定,长波授时的精度到达微秒量级,也就是百万分之一秒。

我国的北斗卫星导航系统运行以后,长短波授时系统又有了新的拓展。“卫星导航系统虽然是一种导航定位系统,但导航定位的基础原理却是时光测量。”窦忠说,因此,卫星导航系统须要有一套正确可靠的时光频率系统,也具有授时功效,并且是目前利用最广的授时系统。卫星导航系统的授时精度在十纳秒量级。“但是,卫星授时也有毛病,容易受到干扰和诈骗。”他说。

时光为高精尖科技保驾护航

目前,高精度时光已经成为一个国度科技、经济、军事和社会生涯中至关主要的参量,普遍利用于导航、电力、通讯、航空、国防等范畴,作为最基础的物理量,对晋升国度科研程度也有基本性作用。

事实上,卫星导航系统是一个基于测量时光差的测距定位系统,人们在导航时用到的地位和速度信息就是通过测量时光获得的。

“时光的毫厘之差,会带来距离的千里之谬。百万分之一秒的时光测量误差,就会导致测距误差300米。”窦忠说。

高精度时光在电力系统中也有着普遍利用。大批发电机并网发电就须要坚持高度时光同步,并网重要装备的时光要同步到微秒量级。同时,时光也可以充任输电线上的侦查兵。“比如,高压输电线不幸被雷击中,高精度时光就可以实现对故障点的快速定位。”窦忠说。

窦忠介绍,当前炙手可热的5G通信也须要高精度时光来保驾护航,没有时光同步就无法实现通信,5G基站有着非常高的时光同步请求,精度要到达十几个纳秒。

长短波授时系统所树立的时光基准,是北京时光的源头,也是北斗卫星导航系统的时光溯源系统。它普遍利用于基本研讨和工程技巧范畴,成为国度的一个战略资源。




(责任编辑:管喜德)

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