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1秒钟到底有多长?

1秒钟到底有多长?


法律顾问:赵建英律师


一秒钟到底有多长,这个问题是不是困扰着你很久,今天咱们就聊聊这个话题,首先看一个来自冷科普的小视频:

原子钟是目前人类最精确的时间测量仪器,它主要是利用原子不受温度和压力影响的固定频率振荡的原理制成。虽然可能对很多人来说“原子钟”这个词还比较陌生,但它早已在无声无息中悄然融入了您生活。每天中央电视台发布的时间,就是由一台铯原子钟提供的。

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用于卫星的铷原子钟


事实上,地球上的基准时间“世界协调时”,是由全世界各个地方的原子钟组的数据,通过比对加权等技术处理后得到的。此外,卫星定位、网络、通讯时间同步都离不开原子钟,换句话来说,您用的GPS、手机、上网等等均依赖原子频标高精确度的时间系统。


下面咱们通过一个动画看一下原子钟的工作原理:

正是由于它在军民领域的重要性,美、俄、欧洲、日本等重要国家和地区均争相研究原子钟技术。下图是二院203所自主研发,拥有自主知识产权的超薄铷原子钟:

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我国最新研制的超薄铷原子钟


该超薄钟核心技术自主可控,本体尺寸压缩到76mm×76mm×17mm,是世界上厚度最薄的高可靠铷原子钟,可在强振动条件下保持可靠锁定,技术指标达到国际顶尖水平。


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铷原子钟是北斗导航卫星最核心的产品,它直接决定着导航卫星定位和授时的准确性,是整个导航卫星的“心脏”。

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得益于中国人自主打造的新一代高精度铷钟,北斗三号导航卫星的授时精度优于10纳秒,也就是说利用它,我们可以用一秒钟的一亿分之一这个精度来校准时间,定位精度也由此前的10米级提高到米级。 

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自然界中,铷原子发生能级跃迁时,会产生每秒钟超过68亿次的电磁波震动,始终不变。铷原子钟就是利用这种自然现象制作出来的精密计时工具。 

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工程师们要利用真空罐,模拟铷原子钟在轨长期工作的环境,测试包括频率稳定度、漂移率、准确度等多项指标。只有达到了百亿分之三秒的精度,并且24小时漂移率小于百万亿分之一,这个铷钟才能成为北斗卫星的“心脏”真空罐里的测试,需要连续进行90天以上才能全面评估铷原子钟的性能。 

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2020年6月23日,随着第55颗,也是最后一颗组网用的导航卫星顺利入轨,中国人完成了北斗三号覆盖全球的最后一块拼图。中国因此成了第三个拥有全球卫星导航系统的国家。精准的时间,精确的定位,这个完全自主控制的精密时空基准,是数字时代的国之重器。 

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从自动驾驶到智慧工厂,从大数据中心到智慧城市建设,从万物互联到人工智能,它的影响将深入这个世界最细微的层面,成为中国乃至世界信息数字化时代的超级引擎。

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