當(dāng)年,，麥哲倫船隊(duì)經(jīng)過環(huán)球航行回到葡萄牙時(shí),，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厝掌诒人麄兊暮胶Ｓ涗浂嗔艘惶欤瑫r(shí)間居然消失了一天,！他們一度認(rèn)為是上帝偷走了他們的時(shí)間。

五一假期臨近,，不少小伙伴也要踏上旅途,，那么今天我們長途旅行后，為什么不會(huì)感覺到時(shí)間被偷走了,？這都是“世界時(shí)”的功勞,！

地方時(shí)：最早的世界時(shí)

地方時(shí)就是早期的“世界時(shí)”，比如我們熟悉的日晷,、華表等,。那什么叫地方時(shí)呢？就是你生活的當(dāng)?shù)貙?shí)際時(shí)間,，而不是你看到的手表,、手機(jī)、電視等上面顯示或者播報(bào)的時(shí)間,。簡單的說,，就是當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間，又稱為平太陽時(shí),。地方時(shí)=北京時(shí)間±時(shí)差,。如果我們沒有處于東八區(qū)的中央，那么我們的地方時(shí)就不是標(biāo)準(zhǔn)的“北京時(shí)間”,。比如,，筆者的家鄉(xiāng)黑龍江，每天都是16：30-17：00下班,，因?yàn)椤氨本r(shí)間”的16：30,，在黑龍江實(shí)際上是17：00點(diǎn)左右。

那么問題來了,，筆者坐飛機(jī)從西安回黑龍江,，飛行時(shí)間3.7個(gè)小時(shí)，請(qǐng)問筆者回家的過程中是變年輕了,，還是變老了,？

北京時(shí)間13：40西安起飛

北京時(shí)間17：20哈爾濱落地

首先，這兩個(gè)時(shí)間都是北京時(shí)間坐標(biāo)下的時(shí)間。13：40起飛的時(shí)候,，西安的地方時(shí)還不到13：40,，可是筆者17：20到達(dá)哈爾濱的時(shí)候，這里的人們已經(jīng)過完了地方時(shí)的17：20了,。所以,，筆者是從一個(gè)時(shí)間晚到的地方飛到了一個(gè)時(shí)間早過去的地方。請(qǐng)看下圖,。

圖1西安到哈爾濱飛行跨越了近5個(gè)小時(shí)的時(shí)區(qū)

從12：55：48的西安飛到了17：46：31的哈爾濱,，只用了3.7個(gè)小時(shí)飛了近5個(gè)小時(shí)的時(shí)間，筆者的時(shí)間相對(duì)于沒有飛行的人來說好像是被“偷走了”,。而實(shí)際上被偷走的時(shí)間就是兩地的時(shí)差,。

那么如果有人從西安起飛，到了哈爾濱,，繼續(xù)向東飛去,，最后在西安降落，他的時(shí)間會(huì)少1天嗎,？

不會(huì)的,，因?yàn)槲覀冇?strong>國際日期變更線。

圖2國際日期變更線（圖片來自https：//www.slideshare.net）

不過既然說到了國際日期變更線,，那么不得不說的還有一個(gè)問題,，世界上各地的時(shí)間是哪里產(chǎn)生，怎么協(xié)調(diào)的,？

世界時(shí)：第一個(gè)國際統(tǒng)一的時(shí)間尺度

世界時(shí)（Universal Time,，簡稱UT）使用地球自轉(zhuǎn)周期，以日為基礎(chǔ),，分出秒的單位,。而世界時(shí)的時(shí)間就是著名的格林尼治天文臺(tái)中間的本初子午線的時(shí)間。世界時(shí)是不均勻的,，如果大家對(duì)于陀螺的運(yùn)動(dòng)比較了解的話,，就會(huì)知道，我們的極軸在畫圈,。為了減少極軸對(duì)于時(shí)間的影響,，人們將世界時(shí)進(jìn)行修正，產(chǎn)生了UT1,；接著,，對(duì)四季的變化進(jìn)行修正，產(chǎn)生了UT2,。

圖3穿過格林威治天文臺(tái)的本初子午線（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

但是隨著地球越轉(zhuǎn)越慢,，使用世界時(shí)的累計(jì)誤差會(huì)讓人們逐漸陷入一種晝夜顛倒的生活中,。因此，又產(chǎn)生了歷書時(shí),。

歷書時(shí)：使用地球公轉(zhuǎn)周期

1960年開始采用歷書時(shí),。歷書時(shí)的起始時(shí)刻是世界時(shí)1900年1月1日0時(shí)，在時(shí)刻上嚴(yán)格與世界時(shí)銜接起來,；歷書時(shí)的秒是回歸年長度的1/31556925.9747,。歷書時(shí)的基本單位是年，將年分成秒,，是將一個(gè)大周期分成了小周期,。但是歷書時(shí)也存在著問題。因?yàn)闅v書時(shí)的觀測(cè)難度非常之大,，是通過觀察月亮得到的,，但是通過望遠(yuǎn)鏡看月亮，想找到準(zhǔn)確的邊緣那是相當(dāng)困難的,，因此精度非常低，只有10^（-9）s,。

為此,，科學(xué)家們開始尋找更加穩(wěn)定的時(shí)間。

原子時(shí)-TAI：極其穩(wěn)定

原子時(shí)是以精確的秒的定義為基礎(chǔ)的時(shí)間,。在1967年的第十三屆世界度量衡會(huì)議上,，決定采用原子時(shí)。銫133原子在基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)間零磁場躍遷時(shí),，輻射頻率的9192631770個(gè)周期持續(xù)的時(shí)間為1秒,。選取1958年1月1日世界時(shí)的0時(shí)為原子時(shí)的時(shí)刻起點(diǎn)，這樣不會(huì)造成時(shí)間的跳變,。事后發(fā)現(xiàn),，在該瞬間原子時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻之差為0.0039秒。這一差值就作為歷史事實(shí)而保留下來,。原子時(shí)的特點(diǎn)就是極其穩(wěn)定,，能達(dá)到10^（-12），比歷書時(shí)高1000倍,。

圖4世界上第一臺(tái)銫133原子鐘（圖片來自維基百科）

但是,，使用原子時(shí)也是有問題的：

如果完全使用原子時(shí)，由于地球自轉(zhuǎn)變慢,，按照現(xiàn)在的速度,，5000年差一個(gè)小時(shí)！三萬年后,，午夜零時(shí)太陽就升起來,。為了解決這個(gè)問題,，科學(xué)家們又發(fā)明了協(xié)調(diào)世界時(shí)。

協(xié)調(diào)世界時(shí)：你每天看到的時(shí)間

協(xié)調(diào)世界時(shí)（Coordinated Universal Time）,，又稱世界統(tǒng)一時(shí)間,、世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、國際協(xié)調(diào)時(shí)間,。由于英文（CUT）和法文（TUC）的縮寫不同,，作為妥協(xié)，簡稱UTC,。就是你現(xiàn)在看到的手機(jī)上的,、電腦上的、新聞聯(lián)播上面的時(shí)間,。協(xié)調(diào)世界時(shí)是以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ),，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。

圖5世界時(shí)區(qū)（圖片來自http://www.travelquaz.com）

不過隨著地球自轉(zhuǎn)的變慢,，當(dāng)世界時(shí)和原子時(shí)之差會(huì)逐漸積累,。相差0.9秒的時(shí)候，協(xié)調(diào)世界時(shí)就會(huì)選擇加一秒或者減一秒,。一般放在6月30號(hào)或者12月31號(hào)的最后一分鐘的最后一秒,。比如2016年12月31日的60秒。

地方原子時(shí)TA（k）：各國實(shí)驗(yàn)室的“時(shí)間”

地方原子時(shí)是指由一個(gè)時(shí)間頻率實(shí)驗(yàn)室建立的本地的時(shí)間尺度物理信號(hào),，成為地方原子時(shí)TA（k）,。比如著名的美國海軍天文臺(tái)、德國物理技術(shù)研究所和我國的國家授時(shí)中心等,。

必須指出,，在天文時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)中，時(shí)間基準(zhǔn)是由地球的自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供的,，不會(huì)因?yàn)榛鶞?zhǔn)鐘的“停止運(yùn)轉(zhuǎn)”而“丟失”時(shí)間,。以原子頻標(biāo)作為基準(zhǔn)鐘建立原子時(shí)，單一的原子鐘會(huì)因?yàn)槭褂脡勖狡诨蛘邥?huì)因?yàn)橥饨绲脑蚨Ｖ惯\(yùn)轉(zhuǎn),。

目前世界上主要守時(shí)實(shí)驗(yàn)室,，普遍采用以下兩種方法建立各自的地方原子時(shí)標(biāo)準(zhǔn)：

1。由高精度實(shí)驗(yàn)室初始銫標(biāo)準(zhǔn)定期校準(zhǔn)由一組二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)組成的守時(shí)鐘組,，由守時(shí)鐘組的統(tǒng)計(jì)平均給出原子時(shí),。

2。利用一定數(shù)量的商品原子頻率標(biāo)準(zhǔn)（如氫脈澤,、銫原子鐘,、銣原子鐘等）組成守時(shí)系統(tǒng)，聯(lián)合導(dǎo)出原子時(shí),。

通過以上方法,，一個(gè)守時(shí)實(shí)驗(yàn)室可以建立本地的原子時(shí)時(shí)間尺度,，通常表示為TA（k）。而TA（k）是一個(gè)滯后的“紙面時(shí)間”,，無法提供實(shí)時(shí)的時(shí)間頻率信號(hào),。因此，在實(shí)際應(yīng)用中,，守時(shí)實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)從守時(shí)鐘組鐘選取一臺(tái)性能較好的原子鐘,，對(duì)其進(jìn)行頻率駕馭，作為守時(shí)實(shí)驗(yàn)室時(shí)間尺度的物理信號(hào),，通常將某一實(shí)驗(yàn)室提供的物理信號(hào)表示為UTC（k）,。

我國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是由國家授時(shí)中心保持的，稱為UTC（NTSC）

看完本文,，不知道大家是不是get到一個(gè)tip：那就是出去旅游向西走可以早點(diǎn)到達(dá)目的地，向東走可以晚一點(diǎn)回來,，實(shí)際上并沒有差別（手動(dòng)滑稽）,。