与时俱进的计时科技

刚刚走出考场的小粗心感慨地说：“今天手表没电池了，考试差点误了交卷时间。”

一旁的小好问突然接了句：“真不知道古人科举考试时没手表是怎么把握时间的。”

小灵通立即回复说：“小好问，古人虽然没时钟，但也有自己的计时工具哦。”

神通广大的奥秘精灵在一旁补充说：“没错，一千多年前的北宋，能工巧匠们就发明了水钟、流沙钟等计时工具。今天咱们不妨就追溯一下时间计量的前世今生吧！”

远古的时间尺度

“为了让你们切身体验一下时间计量的发展历程，我们今天要坐时间机器回到古代咯。不过启程前，让我先看看你们对于古代的时间计量了解多少。你们知道最古老的计时器是什么吗？”

小灵通抢先回答：“我记得上次参观故宫的时候，看到了一个用石头做的大圆盘，上面有一根铁棍，爸爸告诉我那是古代的计时器，叫日晷。”

小粗心：“我也听说过日晷，是根据太阳照射的影子来推测时刻的仪器。”

小好问：“我以前在电视里看到过水钟，据说是根据等时性原理滴水计时的仪器哦。”

【关主释答】

你们提到的这两种计时工具都是真实存在的，不过日晷的存在时间更长一些。日晷公元前就已经出现了，而水钟则是到了宋代才出现。

根据考古和古代文献资料显示，我们最古老的计时工具可以追溯到公元前2 357～公元前2 258年的尧帝时期，包括圭表和日晷两种。圭表，由“圭”和“表”两个部件组成。它和日晷一样，也是利用日影进行测量的古代天文仪器。圭表中的“表”是一根直立的标杆，“圭”是正南北方向平卧的尺，表放在圭的南北两端，并同圭相垂直。表主要用来产生日影，圭则用来度量正午日影的长度。根据正午时日影的长度人们可以推定二十四节气，从日影长短的周期性变化可以确定回归年的日数。

而日晷，据说是在圭表的基础上发展而来。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”；石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。

之后的几千年里，逐步出现了水钟、流沙钟等一些计时工具，它们均使用一定数量的流体，通过测量流体在特定方式下流动所需的时间来表示固定的时间间隔。这类不依赖于天文现象的“漏刻”计时仪器也有数千年的历史了。

万无一失的原子钟

“随着社会发展的需求，对时钟精度的要求越来越高，于是石英钟应运而生，它是通过石英钟内部稳定的石英振荡器来计时的。随着科技的发展，人们对于时间精密测量的需求越来越高，又出现更多更精准的计时工具。你们知道目前国际上最精准的计时工具是哪种吗？”

小粗心：“电子手表！我每次考试都靠它来计时。”

小好问：“难道不是石英钟吗？我妈妈说石英手表比机械表计时要准确一些。”

小灵通：“我之前看杂志说有原子钟，能达到数万年才误差1秒。”

【关主释答】

这一关小灵通的回答是正确的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时。由于这种辐射电磁波周期非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。最初并且最常用于原子钟研制的元素有氢、铯、铷等碱金属。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。

对于原子钟，科学家不遗余力地进行探索并取得了巨大的研究成果，他们研究出了比现行的基准钟——铯原子钟精度更高的时钟，即光钟。光频标的研究得到了大力发展，这种利用以原子的光学波段共振频率标准作为时间频率基准的钟——光学原子钟，将人类对时间、频率的测量精度又大大向前进了一步！

因为原子钟在测量时间频率时，它的“尺子”就是原子共振时发出的波长，波长越短意味着“尺子”的刻度越精细，测量也就越精确。目前最新光钟的测量精度已经比微波原子钟高出了100多倍！

为何北京时间由陕西发布

“大家都知道我们所在的时区是东八区，时区内的时间也称之为‘北京时间。但其实‘北京时间的发布地点并不在北京，而是在陕西，你们知道其中的原因吗？”

小粗心：“我猜是当时陕西最先引进先进的原子钟吧。这里的时间计时是当时最精准的。”

小好问：“相较于北京，陕西的地理位置比较靠近中心位置，以这里的时间作为全国通用时间比较合理。”

小灵通：“嗯，我也认同小好问的推测。”

【关主释答】

没错，小好问的分析很有道理。20世纪50年代，美、苏、日等发达国家就开始陆续建立国家的标准时间及授时系统。新中国成立之初，百业待兴，意识到标准时间频率发播台的深远意义，毛主席便指出：“中国必须有中国的标准时间，中国的时间不能掌握在外国人手里！”

1966年3月26日，周恩来总理亲批要在中国腹地建立自己的时间发播系统。

我国幅员辽阔，按照国际时区划分的话，东西之间跨越了五个时区，首都北京处于东八区，但授时台又必须建在我国的中心地带，通过研究最终决定将陕西定为“北京时间”的发布地。每当整点钟时，中央人民广播电台便会发出由中国科学院国家授时中心发播的标准时间，人们则根据收音机发出的“嘟、嘟”声调整校对自己的钟表。

宇宙中一切物质的起源和消亡，世间一切事物的产生和终结，地球上一切生命的诞生和灭亡……所有的这些都与时间紧密相关。因此，人们自古对于时间的计算就有着执着的追求。0.01秒的时间差，不仅能决定百米短跑的冠亚军，更有可能影响国家层面的科学、军事行动。当然我们在日常生活中，也要学会珍惜时间，把握每分每秒哦。