艦船在大海上航行,飛機在藍天中翱翔,運載火箭騰空而起沿著準確軌道到達千萬裏之外的預定落點,哪一樣都離不開精確的時間。可是,精確的時間是怎麼得來的?回答也許是簡單的:它是時間服務部門提供的。時間服務部門通過怎樣的方法提供時間?這裏卻包含著十分豐富的內容。
時間服務部門首先必須確定、保持著一個高精度的時間標準;其次還要通過適當方式把標準時間傳送出去。這一整套工作統稱為時間服務,或者按照我國的傳統說法叫作授時。
授時和測時一樣,它也是隨科學技術的發展而不斷進步的。
在生產力低下的古代,人們曾經使用過敲鍾或擊鼓的方法進行報時。我國許多曆史名城目前還保留有古代的鍾樓或鼓樓,它們就是這類授時方法的重要遺跡。
後來,航海事業發展了,敲鍾或擊鼓報時滿足不了海員的需要,於是出現了“落球報時”。這就是:人們在重要商埠的碼頭、港口豎起高杆,在高杆頂端掛上氣球,按規定時刻升降氣球,借以向沿海船員報告時間。
今天看來,這種授時方法未免粗笨,但海員對它卻懷有崇敬之情。因為它為海員忠實地服務了近百年之久。
到了20世紀初期,無線電進入實用階段。1902年,法國人首次在舉世聞名的埃菲爾鐵塔(位於巴黎市中,高300多米)頂層試驗發播短波無線電時號,取得了完滿成功。接著,德、英、美等國相繼試驗,也收到良好效果。於是一個嶄新的無線電授時的時代就這樣開始了。
目前,全世界約有50多個電台每天都在發播標準時間信號。我國的授時工作由中國科學院陝西天文台負責。這裏是我國的授時中心。它保持著高精度的原子時間標準,擁有現代化授時設備,每天用2.5、5、10和15兆赫以及9351、5430千赫的頻率發播我國的標準時間信號。發播電台的呼號為BPM。這個天文台還通過100千赫的頻率發播長波無線電時號,電台呼號為BPL。
授時部門的另一重要任務是為某些時鍾的同步提供一個共同的參考標準,出現了許許多多傳送時間的方法和技術。在這些新方法和新技術中,除短波和長波外,電視和衛星技術的應用範圍最為廣泛。
利用電視傳送時間一般采用兩種方法:一是在電視演播室放一個原子鍾,直接把原子時信號發送出去,這叫“有源傳送”;另一種是不放原子鍾,在不幹擾正常電視廣播情況下,利用電視信號中某個特殊脈衝作為比對時間的參考標準,這就是“無源傳送”。
無源傳送法簡單易行,現為許多國家所采用。參考標準由晶體振蕩器產生,它不受電視圖像調製變化影響。用戶電視機收到該信號後,將其送入計數器,作為開門信號;同時把要對比的時鍾信號也送入計數器,但作為關門信號。這樣,計數器上顯示的讀數便代表這個時鍾相對於參考標準的時間差。如果有兩個時鍾同時進行這樣的測量,我們就能以電視信號作為中間媒介而得到它們之間的時差。利用這種方法可以使許多時鍾之間的同步精度到百萬分之一秒。
利用衛星傳送時間開始於人造地球衛星技術發展的早期。初期的實驗在英、美等國進行。他們把原子鍾放到人造衛星上,由衛星上的“電台”將原子鍾的時間信號發向地球,地球上的人收到衛星信號就能知道時間。這種方法傳送時間的距離遠,隻要幾顆衛星就能解決全世界的時間問題;但是發射這些衛星卻要耗費巨大的資金,維持費用也很驚人。所以目前人們隻是利用衛星的附帶職能進行授時,將來或許會有專門的授時衛星係統出現。
趣聞逸事
時間同步的作用
聽到廣播電台報時的最後一響,人們會習慣地看一看自己的手表,看看它所指的時間同電台報告的時間是否一致,相差太大時就要調整。還有,在描寫戰爭的影片中,也常有這樣的鏡頭:一次大的軍事行動前,各戰地指揮員往往要和戰役總指揮對表,以保證各部隊之間動作協調一致。這種使許多時鍾或手表相對於同一標準給出相同時間讀數的工作就叫作時間同步。按照現代人們的生活節律,各人手表之間相差不超過1分鍾似乎就可以了,但是對於精密的科學實驗,特別是對空間飛行來說,有時相差萬分之一秒都嫌太大。例如,為了跟蹤宇宙飛船,要在地麵布置一定數量的監測站,通過測量發向飛船的無線電信號返回地麵的時間計算飛船的距離,以確定飛船位置,並作必要校正,使它能準確地按預定軌道運行。在這種情況下,如果各監測站的時鍾之間哪怕相差隻有億分之一秒,也可能會使飛船大大偏離軌道。