北京时间从这里发出――国家授时中心蒲城授时部

北京时间

北京时间是中国采用国际时区东八时区的区时作为标准时间。

北京时间并不是北京（东经116.4°）的地方时间，而是东经120°的地方时间，故东经120度地方时比北京的地方时早约14分半钟。因为北京处于国际时区划分中的东八区，同格林尼治时间（世界时）整整相差8小时（即北京时间=世界时+8小时），故命名为“北京时间”。东八区包括的范围从东经112.5°到东经127.5°，以东经120°为中心线，东西各延伸7.5°，总宽度为15°的区域。

而中国幅员辽阔，东西相跨5个时区（即东五区、东六区、东七区、东八区、东九区5个时区）授时台必须建在地理中心地带，从而也就产生了长短波授。“北京时间”与“北京当地时间”是两个概念，“北京时间”的发播不在北京，而在陕西省渭南市蒲城县（处于东七区）。

中国科学院国家授时中心台本部位于陕西省西安市临潼区。中国科学院国家授时中心授时部（二部）位于陕西省渭南市蒲城县，两地虽处于东七区，但全国统一使用北京时间，负责发布北京时间，而非当地的地方时。

那“北京时间”究竟是怎么产生怎么传播给大家的呢？这就要提到一个专业名词“原子钟”了。原子钟的概念最早由开尔文勋爵于1879年提出，利用的原子不同，原子钟也各不相同，这其中以铯钟精度最高。1955年，第一个精确的原子钟由路易斯·埃森，根据铯-133的跃迁制成于英国国家物理实验室。

什么是“原子钟”

原子钟，是一种计时装置，精度可以达到每2000万年才误差1秒。

“原子钟”的定义

人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢(Hydrogen)、铯(Cesium)、铷(rubidium)等。原子钟的精度可以达到每2000万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

“原子钟”的原理

根据原子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为9 192 631 770Hz。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。

第一台原子钟及其原理图

“原子钟”是怎么工作的？

钟表最明显的作用就是记录时间，所有的钟表都是通过计数“谐振器”的“刻度”来做到这一点的。

在摆钟中，谐振器是钟摆，并且时钟中的齿轮通过计数钟摆的谐振（来回摆动）来跟踪时间。摆锤通常以每秒一次的摆动频率共振，时钟的精度由谐振器在指定频率的精度决定，精度最高的也只有每年一分钟左右的误差。原子钟是使用原子的谐振频率作为其谐振器的时钟，其精度高达两千万年才误差一秒。基本上，原子在吸收或发射能量时会出现共振或“振动”。

原子由原子核与外层电子组成，原子核带正电，带负电的电子绕着原子核运动。元素中的电子都处于不同的能级，即它们与原子核的距离不同。但是在每个元素中，电子只能处于一个特定的能级或“轨道”。

当电子吸收能量时，它们会跃迁到更高的能量状态（将其看成是远离原子核）。当电子释放能量时，它们会跃迁到较低能量状态（将其看成是接近原子核），损失的能量作为电磁辐射（微波、光波等）被释放出来。能量状态之间的这种跃迁就是原子钟要测量的“振荡”。

这种方法的优点是原子以非常一致的频率谐振。原子钟使用铯，每个铯原子都会以完全相同的频率共振，铯-133每秒振荡9192631770周期。这种精度与其他类型的时钟完全不同，因为它不受像温度这样的环境问题的影响——这就是原子钟如此精确的原因。

所以用铯我们的时钟可以精确到1/9192631770秒！

北京时间从这里发出――国家授时中心蒲城授时部

在信息化时代的今天，大到国家的运转、小到人们的日常生活，都离不开时间这个参数。然而，很少有人知道中国的标准时间、标准频率的信号每天源源不断地来自哪里，那是我国版图中央的一个地方，就是坐落在陕西渭北高原蒲城县的国家授时中心授时部。

国家授时中心授时部地处陕西省蒲城县城西，四座200多米的铁塔直矗云霄，还有壮观的天线群和发射机房，这些设施一直有解放军驻守，后来是一个武警中队。很久以来，周边的老百姓都知道这是保密单位，有个代号叫“326”。上世纪八十年代以后，这个中国的授时台才逐渐为人所知。

历史：从陕西天文台二部到授时部

中国现代无线电授时发端于二十世纪五十年代中国科学院紫金山天文台徐家汇观象台的BPV时号，由于其地处东南一隅，难以适应国家大规模经济建设（特别是大地测量）的需要。1955年全国科技发展12年远景规划中，将筹建“西北授时台”列为重点项目。

1965年，国家科委在“我国的综合时号改正数”鉴定书中再次提出“从战略上考虑，建议中国科学院在西部地区从速增设一个授时台”。在“651”计划（发射人造地球卫星计划）的“时间统一勤务系统初步方案”中，国家科委明确提出“在西安地区建立短波授时台，以满足第一颗人卫的需要”的建议，同时提出建立我国长波、超长波授时电台的问题。为此，国家科委于1965年12月12日在科学会堂主持座谈会，会议认为：西北授时台应立即由中国科学院负责进行筹建。

1966年3月，中国科学院决定在陕西省关中地区筹建授时台，工程代号为“中国科学院326工程”。1966年11月19日，国家科委批复中国科学院建设陕西天文台。326工程最后选址定于陕西省蒲城县，筹建工作由中国科学院西北分院负责，技术工作由上海天文台负责，主要技术力量从上海天文台、北京天文台、紫金山天文台抽调支援。

1968年8月，中国科学院在蒲城召开326工程业务方向论证会，进一步明确326工程以授时为中心，开展世界时、原子时研究；当前采用短波发射时号，并原则采用中等功率的短波发射时号；世界时测时所需仪器设备（光电中星仪、光电等高仪、照相天顶筒等）由南京天文仪器厂等单位合作研制。

短波授时系统主要由时间基准系统、授时发播控制系统、发播系统、供配电和供水系统等组成。短波授时台1970年基本建成，经周恩来总理亲自批准于1970年12月15日开始试播。1973年根据远洋授时任务需要进行扩建，增加了远洋授时天线群，发射机由4台增加到13台，最大发播功率增加到150KW。1980年系统通过国家级技术鉴定，并开始执行国家任务。1981年经国务院批准后正式开始我国短波授时服务。1995年对短波授时系统进行了搬迁暨技术升级改造，现短波授时台每天以四种频率连续24小时发播标准时间、标准频率信号。

七十年代初，为了适应我国空间技术发展的需要，经国家有关部委和中国科学院共同商定，国务院批准在陕西天文台增设微秒量级的高精度授时系统——长波授时台（BPL），1973年4月28日，中国科学院等四部委联合向国务院上报关于建设“长波授时台”的申请，得到国务院批准，并由中国科学院抓总建设，工程代码为“3262工程”。该工程调动全国近四十个单位科研人员，参加工程的研究攻关工作。1978年中功率长波台建成试播， 1983年大功率长波台联调成功并开始授时服务，1986年通过国家级技术鉴定。长波授时台的建成使我国陆基无线电授时服务手段达到国际先进水平，该项成果荣获1988年国家科技进步一等奖，并作为国家重大科技成果参加了建国35周年天安门庆典活动。

八十年代初，考虑到时间比对工作收发讯等技术要求，以及授时信号监测和国际合作等需要，陕西天文台将天文观测、时间基准、研究机构和管理机关迁往临潼，蒲城成为以长短波授时台为主的陕西天文台二部，至2001年改称“中科院国家授时中心授时部”。

现状：多波段的时号发播

目前，蒲城授时部有BPM短波授时台、BPL长波授时台、BPC低频时码试验台、发播监控室和动力站（维护一座35KV专用变电站和11千米10KV高压线路）。

BPM短波授时系统采用四种频率（2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz）同时保证三种频率每日24小时连续不间断地发播协调世界时UTC和世界时UT1秒信号及标准频率信号。我国地域辽阔、海岸线绵长，且为发展中国家，目前阶段来看，短波授时仍然是经济实用的毫秒级精度的授时手段，国家授时中心的短波授时手段在电力、测绘、地震、通讯等领域拥有众多用户。

BPL长波授时系统以载波频率100KHz从13：30至21：30每天8小时发播授时信号。长波授时以微秒量级的高精度定时精度在航天、电力、通信等领域拥有重要固定用户。BPL长波授时系统建于二十世纪七十年代，由于受国外技术封锁和国内工业制造水平和其它条件限制，存在固有缺陷，发射系统采用的是电子管发射机，技术落后，设备老化，不能24小时连续发播，制约了系统性能的发挥，也限制了系统功能和信息量的增加，同时，二十几年的连续运行也累积形成了一些安全隐患。2006年，经中国科学院批准开始对其进行现代化技术改造，计划2009年改造完成，实现连续24小时发播，并增加时码和差分导航等信息发播，同时研制相应的小型便捷数字化接收设备。

上世纪九十年代，国家授时中心与企业联合在蒲城建设了“BPC低频时码试验发播台”，发射功率50千瓦，与BPL长波台共用一副天线，进行68.5KHz低频时码发播试验，2007年，已经在河南商丘建成连续发播的新低频时码授时台。用户可接收全时码信息，定时精度亚毫秒量级,电波钟表就是其终端产品之一。　

长、短波授时系统自七十年代初正式承担我国标准时间、标准频率发播任务以来，为我国国民经济发展等诸多行业和部门（如大地测量、地震监测预报、地质矿产勘探、电力传输、交通、通信、科学研究等）提供了可靠的高精度授时服务，基本满足了国家的需求。特别是为以国家的火箭、卫星发射为代表的航天技术领域做出了重要贡献。系统建成三十多年来，为国家培养了一支时间频率研究的科技队伍，取得科技成果奖130多项，完成了一百多次重大火箭、卫星发射任务的时间保障，多次受到国家有关部门嘉奖。

未来：天地结合、立体授时

高精度授时校频信号广泛应用于测绘、地震、交通、通信、金融、电力、气象、地质、信息安全、空间技术等诸多行业和部门，特别是在以卫星发射、火箭试验为代表的航天技术领域，对高精度时间系统有着十分重要的需求。

自二十世纪九十年代开始，以GPS全球定位系统为代表的卫星授时技术迅速发展，能够提供高精度远程无线电时间比对和频率校准的手段已呈现多元化。我国也在积极发展自主的卫星导航定位和授时系统。但是，我们也清醒地看到卫星授时存在的技术风险和安全风险，如GPS信号易于受到非故意的人为干扰（如电视信号发射）和自然干扰（如太阳磁暴）；也易于受到故意的干扰（如信道阻塞）；要接收GPS信号卫星必须在视野之内，导致在城市建筑群、峡谷和丛林等环境下的可用性下降。另外，GPS、GLONASS等系统掌握在别国手中，其安全风险不可低估。从世界范围看，近年来，美国、俄罗斯和欧盟等都在重新评价陆基导航授时系统的作用，并持续增加对陆基系统的投入。

在这种情况下，可以预见未来相当长时间，BPL、BPM长短波陆基无线电授时系统依然是我国主要的自主授时手段，因此，对其进行现代化技术改造完全必要和适合，其作为我国授时体系的重要组成部分，必将继续发挥不可替代的作用，为国民经济发展和现代化建设作出贡献。

长短波授时系统在稳定发播基础上，对其不断完善和改进，更新升级发播及控制系统，增加发播信息量，实现连续发播，扩大覆盖疆域，以保证在我国完备的卫星系统建成之前，为国家提供可靠的高精度授时保障。在卫星系统建成之后，以BPL和BPM为主的无线电陆基系统授时系统与之相互冗余，构成导航、定位、授时的组合系统，形成天地结合、全方位立体的国家时间服务体系。

（文章来源中国科学院国家授时中心 胡进社、窦忠，以上图片均来自网络，侵删 ）

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