2025年,冬至即将在12月21日23时02分48秒到来。你没听错,今天,冬至可以精确到秒,甚至是毫秒、微秒,这背后,隐藏着掌控时间的密码。从山西陶寺的古观象台,到陕西临潼的原子钟,“敬授民时”已经走过了四千年的岁月。
进度条:冬至
从天文学上来讲,冬至的本质,是太阳的直射点抵达南回归线的那一瞬间。这一刻之后,太阳直射点开始自南向北移动。如果用北京时间来标记的话,2025年,这个瞬间将在12月21日23时02分48秒到来。我们今天掌握的天文技术和计时工具,可以将冬至精确“定义”到秒,甚至是毫秒、微秒。神奇吗?这一期视频,我们借着冬至,来聊一聊关于“北京时间”的话题。
进度条:授时为什么要求高精度
“北京时间”并不是本地土产,而是国家标准时间,它来自于设立在陕西西安临潼的国家授时中心。这里的技术和设备,让计时连续六千万年累计的误差,不超过1秒。与国际协调世界时UTC的偏差数值,保持在3纳秒以内,也就是十亿分之三秒。至于为什么“北京时间”不在北京?我们稍后再讲。
时间为什么会要求这么高的精度。1毫秒差或致停电,1微秒差可能引发股市巨震,1纳秒差则会让北斗的定位精度差30厘米。而1皮秒差,也就是一万亿分之一秒,会让“嫦娥”飞船的定位差几公里。
现在,我们回过头来理解,什么叫做“授时”?把标准时间分发给通信、电力、交通、测绘、航空航天、国防等诸多行业和部门,这些系统再根据接收到的信号校准自身的时钟。这就是授时。
进度条:我国的“时间简史”
授时可不是现代文明的产物。在中国国家授时中心工作间的门上,写着八个字:“钦若昊天,敬授民时”,这句话出自《尚书·尧典》。它的意思是:敬畏自然规律,向民众传授节气与时间。虽然古人没有电,没有股市,没有手机和互联网,但是在农耕社会,能否能掌握时间,绝对是关乎生死存亡的头等大事。
这是位于山西临汾的陶寺遗址,这里被考古学界认为是“尧都”。我们可以想象一下,四千多年前,尧王在这里主持授时仪式。这些夯土柱是最早的观象台,大致呈半圆形分布,间隙宽度各不相同,在不同的节气,日出时的阳光会从不同的缝隙射入圆心。陶寺古观象台可以观测到20个节气,其中包含两分两至。冬至日,日出光束从2号缝柱射入。
在陶寺遗址,还发现了另一件以颜色标记刻度的漆木杆,学者推测,这就是最早的圭表。正午时分的影长,也可以来推测节气。早在尧的时代,先民利用观象台和圭表,共同来掌握时间,在世界范围都是领先的。
而圭表还有另一项功能,与授时紧密相连,那就是进行空间测量。《周礼》中记载,夏至正午,圭表影长一尺五寸的地方,就是天下之中。至于古人如何得出这一结论,我们尚未有明确答案。不过,陶寺遗址的圭表测量数据,基本符合古人对于天下之中的要求。
到了西周时代,“中国”一词第一次出现在了青铜器的铭文中,中原腹地成为人们观念中的“天下之中”,周公在成周洛邑附近的登封建立了测景台,通过圭表确定节气和时间。我们也可以将其理解为登封时间或者洛邑时间。
自此之后,中华文明的时空体系持续演进,衍生出我们可以理解为“长安时间”、“汴梁时间”的标准时间,中央政权始终是决定时空秩序的核心。
那么,北京时间是怎么来的呢?1884年,国际经度会议建立了全球时区方案,按照经度将全球划分为24个时区。北京处于东八区。这是中国人口最为密集的区域。新中国成立后,为沿用了此前的国民政府以东八区时间作为全国标准时,为了体现首都地位,将之命名为“北京时间”。1949年9月28日,“北京时间”首次通过广播电台发播。
进度条:“北京时间”为何在陕西
有人会问,从经度范围来看,陕西处于东七区,东八区的“北京时间”为什么会在陕西授时?首先,我国采用统一标准时,不管地理上处于哪个经度,都要和东八区时间对标对表。而选择在陕西授时,除了地理安全性的考虑之外,首要原因是要保证发出的时间信号,用长波、短波传到全国各地,距离差不多,能让大家收到的时间都精准同步。在陕西的泾阳县,有一个被称为“大地原点”的测绘点,从这里向全国各方向测量的距离差异较小。1966年,国家授时中心前身陕西天文台在蒲城启动建设,这里距离“大地原点”仅100公里。20世纪80年代,为了避免长波信号干扰原子钟,生成标准时间的职能逐渐迁到临潼。如今,国家授时中心的总部设在临潼,而蒲城只承担长短波信号发播,确保“北京时间”覆盖全国。
进度条:掌握时间就是掌握命运
全球范围内,只有中国和美国拥有全套产生国家标准时间的核心技术和设备。掌握时间,就是掌握自己的生存权和命运。而“敬授民时”,是一份沉甸甸的责任和承诺,已经走过了四千年的岁月,这就是它令人动容之处。
近年来
每到冬至前后
颐和园总是聚满了“追光”的人
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当落日余晖洒落颐和园昆明湖
缓缓照射进十七孔桥的拱洞
桥洞熠熠生辉,桥下浮光跃金
这便是蔚为壮观的“金光穿洞”奇观
这一奇观是如何成为刷屏全网的顶流美景的?它最初只是摄影圈的“私藏秘境”,2015年左右因微信、微博等社交媒体而逐渐进入大众视野。2017年经主流媒体报道后彻底出圈,叠加手机摄影普及,一场古典的光学奇迹,跃升为全民追逐的年度顶流打卡奇观。
来源:BRTV新闻(记者:陈岳、 李颖 )
编辑:孙迪雅
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