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2013-2-15 16:43
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在自然界中,我们很难找到可以利用的绝对时间尺度。因此产生精密时间尺度的理想装置只是一种理论上的构想,所有天文观测或者物理仪器为基础的实际时间尺度,都是对于理论概念的逐步逼近。 一般而论,任何一个钟,包括地球自转和天体的运动,都具有三种职能: a. 具有可以观测的周期运动; b. 能够连续计算运动周期; c. 可以记数显示。 当然,获得上述三个基本职能的方法是多种的,但无论运用什么方法,得到的是一个实际的时间尺度;按照导出时间尺度的方式,我们可以把用于守时的各种周期物理运动分为三类: a. 转动体的自由旋转; b. 开普勒运动; c. 谐波振荡。 第一类和第二类周期运动是天文学时间概念和天文学时间尺度的基础。 第三类的谐波振荡产生了一般意义上所说的时钟,其中原子钟最为精确,使我们得到了原子时和原子时间尺度的概念。 要以上述任一周期运动为基础,通过观测,连续记数,记录和显示来建立一个时间尺度,必须进行两方面的工作:一是测量、校准和确定振荡的基本周期,或者倒数———频率,二是确定时间尺度的原点。 第一项工作就是确定时间间隔的单位;当然,仅有时间单位是不够的,只有在选择或确定了原点之后,才能从原点起计算周期,完成建立时间尺度的任务。在实际工作中,为保持相互协调,这两项工作往往需要反复进行。 事实上,实际应用中的所有时间尺度的原点,都是以国际间各有关部门的协调一致为基础的。 无论用哪样一种运动周期现象来建立时间尺度,均匀性都是一个最重要的技术指标。所谓均匀,就是指时间尺度上各刻度间的间隔要保持一致,也就是振荡的基本周期或频率要稳定。因此,时间尺度的均匀性和频率稳定度是紧密相关的。实际上均匀性和稳定度代表着时钟的同一特性。 时间一词包含两种含义(即时间的两个基本概念):即时间间隔(事件持续的时间长短)和时间尺度上某个瞬间所代表的时刻(钟时)。在科学实验中,有时只需要测量两个事件之间的时间间隔或事件持续的时间,有时需要以实验开始为起点,按照某种时间尺度记录大量事件的发生时刻,这两类实验对实验开始时刻(相对某一时间尺度,例如UTC)的精度要求是不高的;而还有一类实验工作,它们必须参考于一个共同的时间尺度(如UTC)来进行,记录观测或观测结果。 在最后这类工作中,要求在测量瞬间有一个定时信息,这一信息可以是数字显示的,也可以用时码的形式给出。对于这种定时信息可以由两种方式获得;一种是使用一个独立的地方钟,二是利用远方时钟发播的定时信号。多数情况下则是两种方法结合起来使用。 无论地方钟的质量和预期的性能如何,它们都必须经过频率校准和确定运转的起始时刻,才能保持与某一时间尺度(如UTC)接近,而要这样做,一是将地方钟搬到有合适的参考时间尺度的地方进行比对,或者通过接收远方钟发播的定时信号在扣除各种时延的情况下,进行比对和校准。使用地方钟的优点是,只有在必要的校准和重新调整时才需要接收定时信号。因此,利用地方钟提供实际时间尺度的要求做到: a . 要有一个参考时间尺度; b . 需要进行频率和速率调整; c .需要进行时刻调整和同步。 目前应用的时间尺度有: a.世界时; b.历书时; c.原子时; d.协调世界时。