【文章內(nèi)容簡介】 ser Ranging (SLR)， and Meteorological predictions of variations in Atmospheric Angular Momentum (AAM). COMBINED EARTH ORENTATION PARAMETERS: IERS Rapid Service MJD x ’’ error ’’ y ’’ error ’’ UT1UTC s error s 7 8 24 54336 .20660 .00009 .27735 .00009 .000013 7 8 25 54337 .20470 .00009 .27498 .00010 .000012 7 8 26 54338 .20298 .00009 .27257 .00010 .000015 7 8 27 54339 .20239 .00009 .27040 .00010 .000013 7 8 28 54340 .20231 .00009 .26860 .00010 .000013 7 8 29 54341 .20237 .00009 .26701 .00009 .000048 7 8 30 54342 .19941 .00009 .26548 .00010 .000057 IERS所給出的地球定向參數(shù) 31 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 ? GPS時是全球定位系統(tǒng) GPS使用的一種時間系統(tǒng)。它是由 GPS的地面站和 GPS衛(wèi)星中的建立和維持的一種原子時。其起點為 1980年 1月6日 0h00m00s。在起始時刻 GPS時與 UTC對齊。 國際上有專門單位在測定并公布 C0值。 原子時（ Atomic Time, AT） s0T A I G P S T 19 C? ? ? 0U T C G P S T n C? ? ?整 秒32 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 ? GLONASS為滿足導航和定位的需要也建立了自己的時間系統(tǒng)。我們將其稱為 GLONASS時。 ? GLONASS時也存在跳秒，且與 UTC保持一致。它們之間有下列關(guān)系： ? 全球的時間中心和時間實驗室都可用自己的原子鐘來建立和維持一個“局部” UTC。如由美國海軍天文臺 USNO所建立的和維持的UTC記為 UTC(USNO)。而由 BIPM建立和維持的全球統(tǒng)一的 UTC則無需括號說明。 13 hU T C G L O N AS S C? ? ? 原子時（ Atomic Time, AT） Date2023 0h UTC MJD C0/ns N0 C1/ns N1 JUN 28 54279 47 76 JUN 29 54280 45 73 JUN 30 54281 46 71 JUL 1 54282 44 83 JUL 2 54283 46 78 JUL 3 54284 45 80 JUL 4 54285 46 72 UTC(TAI)與 GPS時、 GLONASS時之差 33 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 ?概念 ? 根據(jù)原子在能級躍遷時所產(chǎn)生或吸收的電磁波的固有而穩(wěn)定的頻率所制作的時鐘稱為原子鐘。 ?組成 ? 通常由原子頻標、石英晶體振蕩器及伺服電路等部件組成。 原子鐘 34 原子鐘 發(fā)展歷史 ? 1945年美國哥倫比亞大學的物理學家教授塞多 178。 拉比 (Sador Rabi)提出利用 原子磁共振技術(shù) 可以制造高精度的時鐘。 ? 1949年美國國家標準局 NBS生產(chǎn)了世界上第一臺用 氨分子作為振蕩源的原子鐘。 ? 1952年它又研制出 以銫原子作為振蕩源 的銫原子鐘 NBS— 1。 ? 1955年英國國家物理實驗室 NPL研制出 第一臺長束 (long— beam)銫原子鐘 ，英國皇家格林尼治天文臺用它來維持時間。 ? 此后 NPL又與美國海軍天文臺合作來測定在歷書時 1秒鐘 銫原子躍遷的振蕩次數(shù) ，頻率為 9 192 631 770Hz。國際計量協(xié)會正是根據(jù)這一結(jié)果來定義國際制秒長的。 ? 與此同時 National Company開始研制世界上 第一臺商品化的銫原子鐘 ，這臺鐘于 1956年完成，到 1960年該公司共售出約 50臺原子鐘得到了廣泛的應用。 35 原子鐘 發(fā)展歷史 最近幾十年來隨著半導體激光技術(shù)、原子的激光冷卻與囚禁技術(shù)、離子囚禁技術(shù)、相干布居囚禁理論、鎖模飛秒脈沖技術(shù) (簡稱飛秒光梳 )、原子的光晶格囚禁理論和技術(shù)、超穩(wěn)窄線寬激光技術(shù)等新理論和新技術(shù)的應用 ,使原子鐘處于飛速發(fā)展的階段。原子鐘的性能指標被不斷刷新，精度平均每 10年提高一個數(shù)量級。目前精度最好的銫原子噴泉鐘的準確度已達 (4~5)179。 1016。原子鐘已成為國家戰(zhàn)略資源，在相當大的程度上反映了一個國家的科學技術(shù)水平。 36 原子鐘 原子鐘的基本工作原理 探測器 銫原子 輸出信號 反饋線路 A B 磁鐵 電爐 磁鐵 晶體振 蕩器 磁鐵 磁鐵 原子鐘的基本工作原理37 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 ? 基準型原子鐘是在實驗室環(huán)境中運行的 (對運行的外部條件有很高要求的 )具有自我評價能力的最高精度的時間頻率標準。 ? 目前在全球已有 15臺正在運行或正在研制的冷原子噴泉鐘。 ? 巴黎天文臺的三臺噴泉鐘和美國標準與技術(shù)研究院研制的噴泉鐘的精度和日穩(wěn)定度都已進入 1016量級。 ? 中國計量科學研究院研制的銫原子噴泉鐘，在 2023年鑒定時的準確度為179。 1015。經(jīng)改進后目前的精度已達到 179。 1015。 原子鐘 原子鐘的分類 原子鐘的分類38 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 原子鐘 原子鐘的分類 1）守時型原子鐘 守時型原子鐘是一種在實驗室環(huán)境下運行的、能長期連續(xù)運行的穩(wěn)定可靠的頻標，用于時間記錄和保持。 2）星載原子鐘 目前星載原子鐘的數(shù)量已達 400多臺。 原子鐘的分類39 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 2023年巴黎天文臺和美國的JILA的鍶光鐘的準確度也達到了 (2~3) 179。 1015。雖然目前的精度仍比不上高精度的銫原子噴泉鐘，但改進的空間還很大，預計其穩(wěn)定度會比噴泉鐘要好。 原子鐘 原子鐘的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 40 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 ? 是一種快速自轉(zhuǎn)的中子星； ? 恒星演化到晚期，原子中的電子被壓縮到原子核中與質(zhì)子生成中子，這種星稱為中子星。 ? 直徑一般只有 10~20km，是宇宙中最小的恒星 ? 質(zhì)量和太陽等恒星相仿。 ? 脈沖星具有的極端的物理環(huán)境： ? 中心密度可達 1015g/cm3 ? 表面溫度可達 1億度 ? 中心溫度則高達 600億度 ? 中心壓力可達 1028個大氣壓 ? 磁場強度達 108T以上 脈沖星時 脈沖星 41 脈沖星時 脈沖星 ? 在這種難以想象的極端物理條件下，星體將產(chǎn)生極強的電磁波，其平均輻射能量為太陽的 100萬倍。 ? 中子星的自轉(zhuǎn)軸與磁軸一般并不一致，隨著中子星的自轉(zhuǎn)，這些輻射束也將在空間旋轉(zhuǎn)。 ? 中子星自轉(zhuǎn)周期從數(shù)毫秒至數(shù)秒不等。毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期非常穩(wěn)定，自轉(zhuǎn)周期變化率可小于 1020 s/s。這些脈沖星可成為自然界中最好的時鐘。 42 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 脈沖星時 脈沖星時 脈沖星只是自然界中一種具有非常穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)周期的天體。要利用它們的自轉(zhuǎn)周期作為時間基準進而來建立一種可供實用的高精度的時間系統(tǒng)，還有許多基礎(chǔ)性的工作要做。 TOA計時測量 ? 脈沖信號到達時間的測定精度已達 ? 只有在廣泛開展高精度的長時間的 TOA測量的基礎(chǔ)上，我們才有可能建立各脈沖星的鐘模型： ns70?23200i 0 0 2( ) ( )() 2 ! 3!t t t tdf d ff t t dt dt?? ??? ? ? ? ? ?43 脈沖星時 脈沖星時 ，協(xié)調(diào)各國工作，為建立統(tǒng)一的脈沖星時創(chuàng)造條件 ? 目前國際計量局 BIPM和美國海軍天文臺 USNO正在開展這一工作。預計在未來 5年內(nèi)，利用全球的脈沖星計時觀測陣列的資料，有望建立一個由 10個左右的脈沖星所組成的綜合脈沖星時間基準。為提高原子時的精度和行星歷表的精度以及引力波的探測研究等創(chuàng)造良好的條件。 ?我國也開展了脈沖星觀測和理論研究工作。在貴州山區(qū)建造口徑為 500m的射電望遠鏡 (FAST)必將大大增強我國巡天觀測脈沖星的能力。脈沖星的計時觀測精度有望提高到 ns30?44 主主 講講 ：： 魏魏 二二 虎虎 相對論框架下的時間系統(tǒng) ? 牛頓力學認為時間 是與空間的位置與能量無關(guān)的一個獨立變量。 ? 隨著觀測技術(shù)和計時精度的不斷改善，這種經(jīng)典理論與觀測結(jié)果之間的矛盾就開始顯現(xiàn)。 ? 1976年第 16屆 IAU大會作出決議，正式在天文學領(lǐng)域中引進了相對論時間尺度，給出了地球動力學時 TDT和太陽系之心動力學時 TDB的具體定義。 ? 1991年召開的第 21屆 IAU大會上又決定將地球動力學時 TDT改稱為地球時 TT，并引入了地心坐標時 TCG和太陽系質(zhì)心坐標時 T