北京时间，到底是哪里的时间？
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我国地域辽阔，东西相跨5个时区
人们常在新闻里听到的北京时间播报
实际上并不是北京的地方时
而是从国家授时中心发播的标准时间
那今天我们就来聊聊“时间”
首先，我们先从最基本的一个问题入手
这是电影《大话西游》里的一个镜头
当你看完这一幕经典的眨眼动图之后
时间过去了四秒
这四秒是怎么算出来的，其中每一秒有多长？
01
一 秒 到 底 有 多 长 ？
人类最早对时间概念的认知不是年，不是月
而是日
远古时代，没有任何东西能像
日出黎明降于大地带来光明和温暖
以及日落带来黑暗与寒冷一样
能够深刻地影响人类的生存
太阳东升西落，周而复始
在如此天然、强烈的变化周期的影响下
人们逐渐产生了日的概念
因此在人类的历史中，“秒”在很长一段时间里
被定义为一个平太阳日的1/86400（60x60x24）
平太阳日
天空中的太阳连续两次出现最大仰角(90°)所经历的时间为一个太阳日。由于每个太阳日长短不一，故取一年中各太阳日的平均值，为平太阳日。
但由于地球在自转轴上的自转不稳定
导致按照这种方法计算得出的一秒的时长
会出现长短不一的情况
随着近代天文学、测量学以及空间科学的发展
意味着我们需要更加精准的时间
因此，就要有超级精密的仪器来提供
原子钟就是这样一种利用
原子超精细结构跃迁能级具有稳定的频率的特点
而发展出的高精度的计时装置
原子钟的概念最早由开尔文勋爵于1879年提出
利用的原子不同，原子钟也各不相同
这其中以铯钟精度最高
1955年，第一个精确的原子钟由路易斯·埃森
根据铯-133的跃迁制成于英国国家物理实验室
第一台原子钟及其原理图
1967年，随着原子钟的发展
国际计量委员会在第13届国际计量大会上
将时间“秒”进行了重新定义：
铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射振荡 9192631770周所持续的时间
至此，时间的计量完成了
从天文到物理，从宏观到微观的转化
这个转化也标志着
我们在时间轴上的雕刻越来越精细了
如果觉得上面的概念理解起来有些困难
那地理君来举几个例子
具体到一秒钟之内可以发生多少事情呢？
蜂鸟能够振翅55次
“飞人”博尔特在百米跑道上前进了10.438米
地球从太阳接收了486亿千瓦小时的能量
当然，还有更为标准、具体的
就是每天新闻联播之前的五秒北京时间倒数计时
说到这里有一个冷知识
不知道大家有没有注意过，那就是
02
北 京 时 间 不 是 北 京 的 地 方 时 间
我们常在新闻中听到的“北京时间”
是我国行政管理、生产、交通运输等工作的
时间计量标准
但这个时间并不是北京的地方时
在我们普遍的认知中，中午12点时
太阳光下物体的影子最短
而当收音机里播出“北京时间12点整”时
在北京地方所看到的物体影子还有点偏西
要再过约14分钟后，才见到最短的物体影子
而我国地域辽阔，东西相跨5个时区
授时中心的选择要尽量选在
靠近中国大地原点附近且地势开阔的地方
所以我国授时中心授时部的位置
最终确定在位于陕西渭南市的蒲城县
这里距离中国大地原点只有100公里
从这里发出标准时间信号，可以更好的覆盖全国
所以真正的北京时间其实是从陕西省发出的
在这里国家授时中心利用一组原子钟
建立并保持高精度时间标准
通过一定手段把标准时间信息发播出去供用户使用
称为“授时”
我国标准时间的传送方法包括
短波授时、长波授时、卫星授时、电话授时等方式
卫星导航系统出现后，作为强大的授时工具，将授时应用推向了各行各业，图为北斗星座示意图，图源北斗卫星导航系统官网。
其中卫星授时属于天基授时系统
我国目前的卫星授时由北斗卫星导航定位系统承担
该试验系统的时间由国家授时中心标校
与国家授时中心的协调世界时保持一致
电话授时即利用电话网络传送标准时间
拨打国家授时中心语音报时服务服务专线
可以听到音频脉冲“嘟”声作为“秒信号”提示音
以及“ xx时xx分xx秒”的语音提示
今天，我们可以借助各种计时工具、软件
来精确地知晓时间，但你有没有想过
在没有以上明确关于时间定义的中国古代
人们是如何知晓时间的？
03
中 国 古 代 有 哪 些 计 时 工 具 ？
圭 表
圭表是一种古老而简单的天文仪器
由表和圭两个部分组成
表是垂直立于圭南端的标杆或石柱
圭是正南正北平放置的尺
最初圭表用于测定方向，后来人们发现
还可通过测出圭表正午时影子的长短以确定节气
图源《如果国宝会说话》
上图为圭表在夏冬至和春秋分的影长示意图
我国早在周代时就已经使用圭表
来确定冬至和夏至
连续两次日影最长（冬至）或最短（夏至）
之间的时间间隔就是一个回归年的长度
1279年，元代天文学家郭守敬在河南登封
设计并建造了一座测影台——河南登封观星台
它是中国现存最早的古代天文台
整个观星台相当于一个测量日影的圭表
高耸的城楼式建筑相当于竖在地面的杆子，为“表”
台下南北方向类似长堤的构造相当于尺子，为“圭”
后来人们发现还可以通过观察一天之中
表的影子角度的变化来判断日出、日中到日落
以定出一天之内的时间
这种“表”加上一个刻有放射状时刻线的圆形石盘
就演变发展成后来的日晷
日 晷
《说文解字》中对于日晷这样解释：
晷，日景也
日景，也就是日影，意思是太阳的影子
早期人们以竹竿的影子为表针，大地为表盘
这实际上就是日晷最早的雏形
——地平式日晷
即晷面与大地平面平行，晷针与晷盘垂直指向天顶
但这种日晷有一个弊端
影子的长度会随着四季寒暑变化
不利于准确读取时间
于是，人们发明了最常用的赤道式日晷
故宫里的赤道式日晷
这种日晷的晷面与赤道平面平行
晷针一端指向北天极，也就是北极星附近的位置
另一端指向南天极
这样就避免了晷针的影子长度随季节而改变
太阳光照在日晷上时，指针的影子会投到晷面
晷面刻度均匀，当太阳由东向西移动
指针影子也慢慢地由西向东移动
漏 刻
漏，是指盛水漏壶，用于泄水或盛水
刻，是指划分一天的时间单位
所以，通过名字我们便可知道他的工作原理
即通过漏壶的浮箭来计量一昼夜的时刻
漏刻使用时，把水注入漏壶内
水便会从壶孔中流到水壶下放置的容器中
容器内有一根刻有时刻的标竿，称为箭
箭下以一只船相托，浮于水面
当水流出或流入壶中时，箭杆相应下沉或上升
从盖孔处看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻
图源故宫博物院
现藏于北京故宫博物院的兽耳八卦铜壶滴漏
就是利用活塞抽水的功能
将受水壶内的水重新抽到播水壶中
从而往复使用壶中的水，进而改进了传统多级漏刻
这件铜壶滴漏具有近代半机械性能
也是清宫制作漏刻的一次革新
实际上除了圭表、日晷、漏刻这类计时工具
中国古代还有许多有意思的计时工具，像：
沙漏、一盏茶、一炷香等间接的时间衡量工具
试想，在一炷香燃尽的过程中静静体验时间的流逝
一定别有一番韵味
在历史长河的中
计时工具的发展始终伴随着社会的进步
从原始的间接计时工具
到现在计时精度达到几亿年不差一秒的原子钟
人类还在为更高的精度孜孜追求
纵览计时工具发展的历程
也是一部社会科技进步的历史
参考资料：
中国科学院国家授时中心 http://www.ntsc.ac.cn/
镂刻时间轴. 《博物》2007年04期
话题
你还知道那些古人计时的方法？
- END -
编辑 | 尹诗画
图源 | 视觉中国、网络
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