卫星授时（NTP时钟同步）对全球发展进程的影响

卫星授时（NTP时钟同步）对全球发展进程的影响
卫星授时（NTP时钟同步）对全球发展进程的影响

在人类历史的长河中，时间一直协调着人与自然以及人与人之间的关系，它为我们的社会生活和生产提供了秩序。一切社会活动的顺利开展都需要我们遵守共同的时间体系，然而时间并不是一开始就具有人类通用的规则，它经历了一个统一和全球化的过程。

时间的含义

从物理上讲，时间当前的国际基本单位是“秒”，它是表征物体运动的一个物理量。“一秒”指：在热力学温度0K下，铯133原子在大地水准面上零磁场下两个基态之间跃迁9192631770次所持续的时间。

从字面上看，“时”的繁体字为“時”，它拆开为“日”、“土”和“寸”三个部分，这应该代表着“人在地球上对太阳位置的测量”，而“间”则应该是间隙的意思，它指的是太阳位置变化过程所持续的时间长度。因此，“时间”一词本身就同时具有时刻和时间段这两层含义。“时”的含义说明中国古人一直以来就利用“地球相对于太阳的运动”这一自然现象来测量时间。

太阳时

到目前为止，虽然人类的脚步已经可以迈向太空，但我们一直以来都生活在自己的地球家园上，只是不同的国家分布在地球的不同位置而已。因此，不仅仅是中国从古代就开始利用太阳和地球之间的相对运动来测定时间，生活在地球上大部分国家的人也大都早就利用这一方法来确定时间，“立竿见影”与日晷等方法便是这一原理的具体实现。当太阳在不同位置时，竿或晷针影子的方向和长度会逐渐发生变化，如果这时影子周围有刻度，便可以从影子上看到当前的时刻了。

地方时

因为太阳时利用了地球与太阳之间的相对运动来测定时间，而决定昼夜变化的相对运动本身又来自于地球自转这一天文现象。因此，假如大家都认为太阳经过自己头顶时的时刻是正午，那么位于地球不同经度上人的正午时刻是不同的。比如， 中国在地球的一边，而美国在地球的另一边，当中国是正午的时候，美国必然是午夜，这就产生了两国各自所说的中午是不同的时刻，地方时就这样产生了。在这种极端情况下，时差可以达到12个小时，事实上地球上经度每差一度，地方时便差4分钟。

在社会发展的早期，人类的活动不频繁，相互交互程度较低，人们对时间同步的要求并不高。比如，在哥伦布发现美洲大陆之前，人们甚至都不知道美洲大陆的存在，大家的社会活动是相对独立的，地方时并没有给大家带来多大的混乱。

全球标准时间

随着工业革命的兴起与航海时代的到来，人类的活动范围越来越大，不同国家之间的交往越来越频繁。人们急需将地球数字化，以实现精确导航与定位，这一需求在航海中尤为突出。于是，人们在托勒密工作的基础上更加精确实用地确定了地球的经纬度。然而不同的国家往往都想以自己国内的某条经度线作为地理的起始经度线，即本初子午线。这样相当于地球上出现了许多不同的地理坐标参考系，给全球化的活动带来了诸多不便。但由于英国在第一、二次工业革命时期属于其全盛时期，故通过格林尼治天文台经度线为本初子午线的参考系是当时影响力最大的，这也为后来格林尼治时间曾经作为全球标准时间奠定了基础。

铁路的出现缩小了地球的空间，加快了社会的节奏。它对时间的统一提出了更加急迫的要求，同一铁路网需要同样的标准时间，否则很容易造成交通事故或者乘客的误点，不同站点使用不同的时间会给人们的生活带来极大的不便。因此，英国的铁路网在世界上最早实现了时间的统一，各站时间都统一到了格林尼治时间。随后美国和加拿大的铁路网也实行了时间的统一。

时间同步统一

19世纪不仅人们的日常生活进行着快速改变，科学研究也处于蓬勃发展的阶段。人们对时间统一的呼声越来越高，因此，美国人提议在1884年10月召开华盛顿国际子午线大会，这次会议得到了许多国家的支持，来自27个国家的代表参加了本次会议。本次会议决定采用以穿过格林尼治天文台的经度线作为世界本初子午线，这样就不仅确定了全球地理坐标的零度子午线，而且也落实了格林尼治时间曾经作为世界标准时间的地位。

随着科学技术的不断发展，人们发现地球自转越来越慢，以地球自转为基础的时间并不十分准确。尽管原子钟出现后给世界带来了新的时间测量方式，但出于天文时在天文导航、地球科学以及与人们生活相关性方面的考虑，现在的国际标准时间协调世界时采用了以地球自转为基础的天文时与原子时的折中，即时刻以天文时为准，而时间段以原子时为准，每当原子时与天文时差的绝对值将要大于0.9秒时，原子时向天文时以闰秒的形式靠近1秒。

法国人一直希望以自己的经度线作为本初子午线，可由于英国当时的国际地位这一愿望并未实现。1955年英国造出了世界上第一台铯原子钟后，法国人便很快就开始积极筹划基于原子钟的国际时间的计算，这一工作在位于法国巴黎的国际时间局（BIH）率先展开，从而奠定了现在国际标准时间在法国计算的地位。由于各种原因，国际时间局在1988年将国际标准时间的工作移交给了现在的国际权度局（BIPM）。

当前的国际标准时间由国际电信联盟规定：指在国际地球自转服务组织协助下，由国际权度局负责产生、保持和维护的协调世界时。

各国守时实验室通过人造地球卫星向国际权度局贡献原子钟数据，国际权度局利用这些原子钟数据平均计算获得国际原子时并结合地球自转的天文时后获得协调世界时。国际权度局在计算协调世界时的同时，也可以得到世界各守时实验室时间与协调世界时之间的差值。通过对这些差值控制，各守时实验室可以调整自己的时间与国际标准时间的接近程度，现阶段该差值的绝对值不允许大于100纳秒，当各守时实验室的时间与国际标准时间都一致后，那么全世界的时间也就同步了。最后各国根据自己所选的时区，在国际标准时间的基础上加上或减去与零度子午线上的固定时差，便得到了本国的国家标准时间。我国选择了东经120度上东八区的地方时间作为我国的标准时间。因此，由中科院国家授时中心实现的国际标准时间+8小时便成为了我国的国家标准时间，即北京时间。