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你知道现在是几点吗?今天的时间都准确吗?

来源: | 发布日期:2022-02-23

昨天是2022年2月22日,农历正月二十二,星期二,被网友们戏称有“爱”的日子,忽然我想到一个问题,你们知道的时间吗?比如,下面了解提供时间的一些基础知识,其中包括查看时钟的构成、如何确保准确到纳秒级以及我们正在采取哪些措施来确保时间的准确。

提问:什么是时钟? 

简单来说时钟就是测量时间的设备,在基本层面上,要测量时间,您需要一些“滴答”的东西(例如,沙漏中的沙子或铯原子的振荡)以及能够让您计算这些滴答声的频率的东西。如果频率稳定,则更容易准确测量时间。几千年来,人类利用地球的自转及其围绕太阳的运动来测量时间,但频率不够稳定,无法进行高精度的时间测量。今天,我们使用铯原子的振荡来创建所谓的原子时 (TAI)。这被定义为全球 50 多个国家实验室中大约 200 个原子钟保持的时间的加权平均值。其他两个使用的主要时间尺度是:

世界时 (UT1)-由地球自转定义,可根据极地漂移进行调整
协调世界时 (UTC)-使用TAI并在需要时添加闰秒以保持UTC和UT1之间的差异小于 0.9 秒

如何保证时间准确性?

高精度时间测量依赖于使用多个时钟来确保冗余和稳定性。但是,当使用两个或更多时钟时,您需要考虑所谓的频率和相位误差(见图 1)。

你知道现在是几点吗?今天的时间都精确吗?

图 1:频率和相位误差示例

A和B之间的差异显示两个时钟何时超出频率,而C显示频率未同时达到峰值(称为相位误差)。频率和相位误差可能会导致严重的问题,尤其是在需要高时间精度的领域(例如运行自动驾驶汽车、5G基站、电力网络时)。小化这些错误是运行时间服务的重要组成部分,但可能会带来一个有趣的工程问题。如果您有两个时钟并且需要将精度建立在个位数纳秒的水平,您可能会面临有效地与光速赛跑的情况。鉴于光速约为每纳秒 30.48厘米,如果时钟之间的距离足够远,则两个时钟之间的传播时间可能会大于您尝试校正的相位误差。

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