時間的測量
正文
時間描述事件的次序。可以選定某種周期性重複的運動過程作為參考標準，把其他物質的運動過程與這個選定的運動過程進行比較，判別和排列各個事件發生的先後順序及運動的快慢程度。通常所說的時間測量包括既有差別又有聯繫的兩個內容：時間間隔的測量和時刻的測量。物理學所關心的主要是時間間隔的測量及與其在數學上用倒數關係相聯繫的頻率測量，一般統稱時間頻率計量。
時間單位 是秒。隨著科學技術的發展，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運動來計量時間的。基本單位是平太陽日。19世紀末,將一個平太陽日的1/86400作為一秒，稱作世界時秒。
由於地球的自轉運動存在著不規則變化並有長期減慢的趨勢,使得世界時秒逐年變化,不能保持恆定。因此，按此定義復現秒的準確度只能達到1×10-8。1960年國際計量大會決定採用以地球公轉的運動為基礎的曆書時秒作為時間單位，即“將1900年初附近，太陽的幾何平黃經為279°41┡48″.04的瞬間作為1900年1月0日12時整,從該時刻起算的回歸年的1/31556925.9747作為一秒”。按此定義復現秒的準確度提高到1×10-9。
1967年國際計量大會決定採用原子秒定義取代曆書時秒定義。 即“秒是銫-133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷相對應的輻射的9192631770個周期所持續的時間”。按此定義復現秒的準確度已優於1×10-13。
原子鐘 原子在發生能級躍遷時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構相對應，所以極為穩定。人們利用這一特性製成了各種各樣性能優異的原子鐘。
實驗室型的銫束原子鐘是復現原子秒定義的時間頻率基準器，具有最高的準確度和長期穩定度。氫原子鐘是激射器型的，它的短期穩定度優於銫原子鐘，但因受到貯存泡“壁移效應”的限制，準確度比銫原子鐘低一個數量級。銣原子鐘是氣泡型的，結構簡單，輕便價廉，雖然準確度不高，但短期穩定度尚好，作為工作標準是很適宜的。此外，人們正在研究利用離子貯存技術和雷射穩頻技術製造性能更好的原子鐘。
時標(時間尺度) 用選定的某一瞬間作為原點，用選定的時間單位“秒”進行連續不斷的積累，就構成一個時間參照坐標系，叫做時標，或時間尺度。時標的原點稱做時刻起點或起始曆元。某一事件發生的瞬間與時標上某點相對應，此瞬間稱做時刻。兩個時刻之間的持續時間稱做時間間隔。到目前為止，時標不外是基於天文觀測或對某些周期性重複運動的測量而獲得。
原子時標是由連續不斷工作著的原子鐘得到的。對各自獨立的原子時標加以平均，可以提高它們的均勻性。國際時間局根據國際單位制時間單位秒的定義，以各國有關研究所運轉的原子鐘的讀數為依據，進行加權平均，得到的時間參考坐標叫做國際原子時(TAI),它的起點是1958年1月0日0時0分0秒(UT2)。
協調世界時(UTC) 世界時雖然極不均勻,但它反映了地球運動的實際情況，因而對大地測量等部門來說是必不可少的。但另外一些部門則要求準確而均勻的時標。協調世界時可兼顧兩方面的要求。
1960年起採用的協調辦法是對原子時標分別進行頻率調偏和時刻跳變兩種調整，使UTC跟蹤UT2的變化，經過國際商定,兩者之差應保持在0.1秒以內。頻繁調整頻率對需要精密時間同步的用戶來說是非常不便的。不定期地作 0.1秒的跳躍調整也造成時標標度的不連續。因此國際無線電諮詢委員會建議採用一種新 UTC系統。這種系統對原子鐘的頻率不進行調偏，而其時刻則保持與UT1之差不超過±0.9秒。當有可能超過時，作插入或取消一秒的調整，插入或取消的整秒叫做閏秒。何時進行閏秒的調整，由國際時間局綜合世界各國天文台的觀測結果決定,提前兩個月發出公告,全球統一行動。一般選在每年的12月底進行。當地球自轉速率變化較大時，還可在6月底、3月底或9月底多次進行閏秒的調整。
自1972年起新UTC系統得到廣泛的套用,大多數發射台均以 UTC時號向用戶提供標準時間信號。1975年國際計量大會建議將 UTC作為民用時的基礎，有些國家已將UTC定為本國的法定時。
標準時間和頻率的傳遞 高度準確的標準頻率和時間信號主要通過無線電波的發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、低頻和甚低頻發播，分別由專用授時台發播或由導航台、電視台、通信衛星等兼任。由於傳輸特性不同，所以接收精度、接收範圍、接收時間以及校準設備操縱的難易和經濟性各有不同。用戶可以根據需要和可能選擇使用。
