| 人类日常生活、科学研究、 导航及测绘等都离不开时间。时间计量涉及两个量：1．历元
2．时间间隔。任何经 历规则性变化的自然现象都可以用来测量时间。为测量时间，需要某些定量的过程。已经采用的过程有两个，它们分别定义了独立的基本时间测量。一个是动力时，它基于1687年牛顿的引力运动定律；另一个是电磁时，它基于1864年麦克斯韦的电磁定律。前者在理论上可从仅受引力作用的任何天体的运动得到，而实际上是从行星或卫星的轨道运动得到。因为在这种运动中，所有非引力作用可以忽略或很小，这种时间被称为“历书时”(ET)。后者是通过原子钟的运转和靠计数电磁波的周数得到的，称为“原子时”(AT)。两者的区别在于：前者涉及实体的运动，而后者不涉及。
基于地球自转的动力时，不是上述定义下的动力学时，它是通过天文仪器观测相同恒星(或太阳)连续两次通过观测者所在的子午线而得到的。这样可测得恒星时或视太阳时。由于地球赤道面与地球绕太阳公转所在平面(黄道面)有23．5°
的交角，视太阳时相对于动力时是不均匀的，它不适于民用，故引入平太阳时(即人们虚设的平太阳的时角)，作为地球自转的测量。自1820年以来虽已发现地球自转速率相对于历书时和原子时有10-7的变化，但自转时至今仍在使用，因为民用、导航、测绘和深空跟踪都离不开它。借助中星仪、等高仪和照相天顶筒可以测定自转时。各地的平太阳时是不同的，它们与地理经度有关：每向东15°
，地方平太阳时就增加1小时。格林尼(威)治子午线为起点的平太阳时就称为世界时(UT)，或称为格林尼(威)治平时(GMT)。为避免地方平时的不同而造成使用的不方便，1884年将全球划分为24个时区。同一时区内使用统一的标准时间，不同时区内的标准时间只差整数小时，而分、秒则是相同的。180*经度线(实际上是一条折线)被定为日界线，由东向西穿过日界线须增加一天，方向相反则减去一天。
天文学中感兴趣的时间间隔是平太阳日、朔望月和回归年。此外还规定七天为一星期，这是古代迦勒底人使用的。它实际上与天文学没有什么关系。
各种时钟是守时的仪器。除地球可看作是一具时钟外，根据历史发展顺序，出现了机械钟、石英钟和原子钟。
机械钟可以指示时间间隔或时间的流逝。它由两部分组成：1．摆动部分；9．计数部分(通常用指针和度盘或数字形式显示)。1583年伽利略发现摆的周期与摆的幅度无关，是守时史上的一大进步。1656年德国天文数学家C．惠更斯导出单摆原理并制作了第一架摆钟。到1925年，摆钟已有很大进步，最好的摆钟每日相差仅0．001秒。20世纪?0年代，机械钟已不再用于精密守时，仅在日常生活中使用。
石英钟靠准确控制电路的振荡频率来测量时间，其原理是基于石英晶体的压电效应。石英钟自’30年代开始投入运转，到60年代已有极大改进和提高。现在最好的石英钟有很低的老化率，约10-11／日，但不准确地预测出来。
原子钟的问世开辟了时间计量和守时的新纪元。原子钟是利用原子内部的量子跃迁(能级跃迁)产生极规则的电磁波辐射，并通过计数这种电磁波的一种时钟。1946年提出了用谱线控制振荡器的原理1947年制成了用氨分子的量子跃迁控制的振荡器。1949年第一架氨钟在美国国家标准局诞生。1954年，称为脉泽(maser)的更高程度振荡器在美国哥伦比亚大学研制成功。1955年第一架铯束频标在英国国家物理实验室投入运转。1955、1958年，这个实验室和美国海军天文台用历书时秒长(通过双速月亮照相仪观测月球测定的)，测出铯频率为9199
631770Hz。从那以后,许多实验室建造了铯束频标。小型铯钟的重量仅为30公斤，准确度为t0-1z量级。氢原子钟具有极高的稳定度，1960年第一架氢钟于美国哈佛大学建成。氢钟的稳定度高达1X10-14。铷钟也是常用的原子钟，它的精度比铯钟低，有明显的老化现象。
在原子钟问世前，秒长是基于自转时(平太阳时)，但石英钟出现后，发现了地球
自转的不均匀性，自转时不能作为时间基准。1955年国际天文学联合会决定用历书时定义秒长(即取1 900．0回归年长度的
1／31566 995．9747为历书时秒长)。1967 年国际计量大会定义铯133特定跃迁辐射的9192
631770个周期的时间间隔为原子时秒长。
精密时间和频率在许多国家是通过无线电播发出去的。1904年开始播发无线电时号用于海上导航，现在无线电时号用于科学和技术领域。高频发播时号的精度为1毫秒；而甚低频发播标频，校准频率的准确度达1X10-11；罗兰—C可以高达1X10-12。通过飞机搬运小型铯钟，可以将全球的时间同步到1微秒；人造卫星可同步到0．1微秒。
为了协调全世界的时间工作，在法国巴黎设立了国际时间局。它保持着世界各国的测时和守时资料，为世界各国的授时中心提供准确的时间服务数据，并保持着国际原子时尺度。1979年开始，原子时已在全世界全面使用，历元时刻与时间间隔都用原子时。世界时仅在与地球自转有关的研究工作或应用领域中使用。
根据爱因斯坦的相对论，在弱引力场中的时钟将比强引力场中的时钟走得快些；在地球表面附近，每升高1米，频率增加1xl0-16；此外，地球上的时钟受地球绕
太阳的轨道运动和太阳引力势的影响，其效应为频率平均降低1．5x10-8，再加一个3．3x10-l0的周年项。以上这些都是狭义相对论的时间效应。1971年美国海军天文台用飞机搬运时钟所做的实验，证实了时
间相对论效应的存在。
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以上资料摘自 《大不列颠百科全书》 波谱实验室提供 |
