您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识

(格林尼治标准时间)-格林尼治标准时间8点

原子钟,时间,测量(格林尼治标准时间)-格林尼治标准时间8点

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

很多朋友想了解关于格林尼治标准时间的一些资料信息，下面是小编整理的与格林尼治标准时间相关的内容分享给大家，一起来看看吧。

格林尼治标准时间（GMT）作为一种通用时间参考标准，已经使用了120多年。

现在，由于地球自转速度的减慢，格林尼治标准时间可能有一些误差。因此，科学家们正在讨论用基于原子振荡周期的“原子时”取代基于地球自转的“世界时”。从古人最初尝试用日晷测量时间，到原子钟精度记录达到“17亿年仅1秒”（2009年记录）的先进设备，人类一直在为精确测量时间而奋斗。然而，一个人的生活中几乎没有任何活动需要精确到少于几秒的时间。那么，这样精确的时钟能工作吗？我们来谈谈时间测量之类的话题。

日晷、水钟与沙漏

作为时间测量这个话题的先行者，我们首先应该谈谈时间概念本身的起源，虽然这不是一件容易验证的事情。人们普遍认为，自然界中的周期现象是启发人们产生时间概念的原因之一。例如，“年”的概念来源于四季循环，“月”的概念来源于月相盈亏，“日”的概念来源于昼夜交替，构成了一个粗略的时间尺度。

然而，根据日常经验，要找到一个比“天”短、足够可靠的周期运动并不容易，因此需要人工方法来测量较短的时间。我们聪明的祖先发明了钟。最早的钟出现在五六千年前。它利用太阳阴影的变化来标记时间。这叫日晷。

但是，日影的变化与地点和季节有关，在多云的白天和夜晚将不再存在。我们该怎么办？所以古人又发明了水钟。它用稳定的水流来标记时间，出现在三四千年前。但是水钟也有缺点，就是不能在太冷的气候下使用，那我该怎么办呢？人们又发明了沙漏。

在中国宋代，人们也用烧香的蜡烛来祭祀。武侠小说中经常提到的“一炷香”概念，估计就是由此而来的。

此外，人们的脉搏也曾被用作粗略的计时依据，但脉搏的频率不仅因人而异，而且受情绪、运动、健康等因素的影响甚至对同一个人来说也是如此，所以效用相当有限。

摆钟的辉煌时代

水钟、沙漏和香烛的燃烧都试图使用统一的物理过程来计时。不幸的是，那些被认为是统一的过程实际上并不统一，每天至少有10分钟的误差。这些粗糙的时钟伴随着人类社会走过漫长的中世纪，进入了文艺复兴时期。此后，随着海上贸易的兴起，时钟成为船舶定位的工具。在船舶定位中，纬度可以通过观测太阳或北极星的角度来确定，而经纬度则需要时钟的帮助。

航海时代，荷兰科学家惠更斯于1656年发明了一种新的钟——钟摆钟。

半个多世纪前，伽利略发现了摆的等时，即摆的周期与其振幅无关，这实际上是摆钟的原理。伽利略自己就利用这一原理设计了一个钟摆钟，但未能付诸实践。惠更斯在研究中注意到伽利略发现的摆的等时并不严格，严格的等时需要摆线。

钟摆钟的出现给钟族带来了前所未有的繁荣，但钟的精度仍然不高。此后，半个世纪后，一场严重的沉船事故终于把钟的精度推到了最前线。这是1707年10月的一个晚上，英国肖恩海军上将率领的舰队由于定位错误，在英格兰西南部的西里岛附近触礁。英国皇家海军最好的四艘军舰沉没，大约2000名官兵被埋在海底。

这消息震惊了英国。在军方和商界的再三催促下，英国议会于1714年悬赏一个时钟，可以将船只的定位精度提高到20海里。在靠近英国的纬度，相当于整个航程的时间误差不超过2分钟。最终，英国钟表制造商哈里森（Harrison）赢得了这项奖励，他在1761年冬天的一次海试中设计了一款81天5秒的钟表。1773年，哈里森80岁时，这个奖励终于实现了。以今天的货币计算，这个奖项的价值约为200万美元，超过了诺贝尔奖的奖金。

此后，人们不断提高摆的精度。1921年，英国铁路工程师肖特制作的钟摆钟创下了每年只有一秒的新纪录，被一些天文站视为标准钟。但这是摆钟最后的荣耀，因为仅仅六年后，新一代的石英钟在美国贝尔实验室问世。

石英钟的横空出世

石英钟利用石英晶体的一种特殊特，称为压电效应。利用这一特，人们可以使适当频率的电场与适当形状的石英晶体发生共振，然后利用共振频率测量时间。石英钟的出现，消除了过于复杂的齿轮系统给摆钟带来的磨损和阻尼，其精度很快就超过了摆钟。

除了高精度外，石英钟还有一个很大的优点，那就是它可以测量非常小的时间间隔。如前所述，人们发明钟表的原因是不容易发现比“月”短的自然周期运动，因此不可能测量比“日”短的时间。摆钟也存在这个问题，但程度不同，因为摆钟的周期通常在秒的量级上，所以不可能测量到比秒短的时间。但是石英钟的振动周期只有几万甚至几千万秒，所以它可以测量很小的时间间隔。1932年，科学家利用石英钟研究地球自转，发现我们居住的巨型太空陀螺仪有轻微的“震动”——地球自转周期有非常小的短期变化。

石英钟虽然具有突出的优点，但也有一个致命的缺点，即其精度会随着石英晶体的老化而下降。即使是最好的石英钟，误差也是千年一秒，使用时间越长，误差就越大。幸运的是，就在石英钟问世20多年后，一种新的时钟出现在了历史的舞台上，那就是原子钟，它是1955年由英国科学家首次研制出来的。

原子钟的霸主地位

顾名思义，原子钟依赖于微观世界中的周期现象（特别是跃迁辐射中的周期现象），这是自然界中最完美、最纯粹的周期现象。它不损耗，不老化，振动周期比石英晶体短，所以原子钟的精度远高于以往任何一种钟，而且还可以测量更精细的时间间隔。

英国科学家最早研制的原子钟是转原子钟。铯在早期原子钟的生产中发挥了重要作用，由于其超精细能距大，在微波波段的跃迁辐射相对容易测定，而且它只有一种稳定的同位素，避免了提纯的麻烦。此外，应该提到的是，美国和国家标准计量研究所于1949年研制的氨分子钟有时被称为第一原子钟。

原子钟的出现不仅改变了时间测量，也改变了空间测量。1967年，人们将“秒”的定义从最初的天文定义改为原子钟的定义，即1秒等于“铯-133原子基态两个超精细能级跃迁对应的9192631770个辐射周期的持续时间”；1983年，人们进一步联系起来“米”与“秒”的定义，即一米等于“真空中的光1/299792458秒”。在人类计量史上，这是一个引人注目的结果，因为传统上人们用空间距离（如日晷和时钟的刻度）来标记时间，但现在空间计量依赖于时间计量。

原子钟在诞生之初，其精度仅为每300年一秒。经过半个多世纪的发展，其精度提高了几百万倍，而且还在不断提高。同时，原子钟的种类也增加了。工作物质已从镉和梗原子扩展到钙、U甚至汞。2009年，美国国家标准与计量研究所（NIST）的科学家研制出一种原子钟，其精度记录仅比每17亿年减少1秒。原子钟是以汞离子为基础的。它的工作波段在光学波段（传统的椭原子钟在微波波段），所以又称光学钟。光学钟的振动周期比带原子钟短，所以除了精度更高外，可以测量的时间间隔也更精细。

 1/2    1 2 下一页 尾页