 ▲ 英國(guó)格林威治天文臺(tái)的時(shí)鐘。圖/Wikipedia設(shè)想一下：你正乘坐一輛早上8點(diǎn)整出發(fā)的火車前往另一個(gè)城市，車程共4個(gè)小時(shí)，你肯定希望在中午12點(diǎn)到達(dá)目的地，對(duì)吧。但在19世紀(jì)末以前，這幾乎是不可能的，因?yàn)?strong>起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)地方的12點(diǎn)就不一樣。那時(shí)，幾乎每一個(gè)地方都有自己測(cè)算時(shí)間的方式，哪怕只是相隔幾公里的兩個(gè)城市，12點(diǎn)的鐘聲都很難一起敲響。這種狀況一直持續(xù)到了136年前的今天，那一天，格林威治時(shí)間成為了全球通用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 想知道位置？先知道時(shí)間！ 最初使用格林威治時(shí)間的，是英國(guó)海軍。我們都知道，地球上的任何一個(gè)位置，都可以用經(jīng)度和緯度來(lái)表示，在大航海時(shí)代到來(lái)之前，有經(jīng)驗(yàn)的水手就已經(jīng)可以輕松通過觀測(cè)太陽(yáng)或者北極星的高度來(lái)確定緯度，但沒有任何天體能夠用來(lái)直觀地顯示經(jīng)度，也就是說，我們測(cè)不出來(lái)經(jīng)度。所以，早年的航海家只能沿著大陸海岸線行進(jìn)，比如鄭和，或是沿著緯度圈航行，比如哥倫布，如果沒有被美洲大陸擋住的話，他的確能航行到印度。▲ 哥倫布的四次航線，他的船隊(duì)當(dāng)時(shí)是一直向西航行。圖/Wikipedia沒有經(jīng)度，人們就無(wú)法繪制精確的航海圖，船只也無(wú)法判斷暗礁和小島的位置。1707年，一支英國(guó)艦隊(duì)遭遇大霧，迷失了方向，4艘戰(zhàn)艦撞上了海島沉沒，1500多名水手喪生。為了解決經(jīng)度難題，英國(guó)國(guó)會(huì)的懸賞獎(jiǎng)金就高達(dá)2萬(wàn)英鎊。▲ 18世紀(jì)英國(guó)皇家海軍統(tǒng)帥納爾遜的旗艦——?jiǎng)倮?hào)。圖/Wikipedia計(jì)算經(jīng)度，其實(shí)就是測(cè)量時(shí)間差：地球每24小時(shí)轉(zhuǎn)一圈，即360個(gè)經(jīng)度，這就是說，每隔15個(gè)經(jīng)度，就有1個(gè)小時(shí)的時(shí)差，如果我們同時(shí)知道出發(fā)地的時(shí)間和現(xiàn)在位置的時(shí)間，就能算出兩地相差的經(jīng)度有多少（其實(shí)就是把時(shí)區(qū)的邏輯倒過來(lái)）。▲ 旋轉(zhuǎn)的地球。圖/Wikipedia舉個(gè)例子來(lái)說，一艘船花了1個(gè)月的時(shí)間從倫敦行駛到了紐約，船員發(fā)現(xiàn)紐約的當(dāng)?shù)貢r(shí)間是12點(diǎn)，而倫敦此時(shí)的時(shí)間是17點(diǎn)，那就能算出紐約的經(jīng)度是西經(jīng)（17-12）×15=75度，那么問題來(lái)了：紐約和倫敦的時(shí)間，他是怎么知道的？▲ 地球上的經(jīng)線。圖/Wikipedia測(cè)定紐約的時(shí)間很簡(jiǎn)單，用六分儀在半個(gè)小時(shí)內(nèi)就能做到，但是在沒有無(wú)線電通信的18世紀(jì)，倫敦的時(shí)間卻很難獲得。那時(shí)人們所用的鐘表經(jīng)不住航行的顛簸，完全無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)間的流逝，所以，測(cè)量經(jīng)度的問題又轉(zhuǎn)到了航海鐘的發(fā)明上。▲ 水手在使用六分儀。圖/Wikipedia1759年，英國(guó)人哈里森制作出了一款名為H4的航海鐘，在81天的海上航行測(cè)試中，H4只慢了5秒鐘！哈里森如約獲得了2萬(wàn)英鎊的全額獎(jiǎng)金，成為了人生贏家。▲ 哈里森的H4航海鐘。圖/Wikipedia自此之后，在英國(guó)的戰(zhàn)艦和商船上，都配備了一塊H4，上面顯示的是倫敦郊外的格林威治天文臺(tái)表上的時(shí)間，這是我們今天所熟知的格林威治時(shí)間了。 格林威治時(shí)間，走向世界 時(shí)間來(lái)到了19世紀(jì)，火車的出現(xiàn)、大規(guī)模的物流讓各國(guó)、甚至全球通用的準(zhǔn)確時(shí)間成為了必須，想一想川流不息的火車站吧，遠(yuǎn)道而來(lái)的兩列火車，如果司機(jī)的懷表誤差個(gè)1、2分鐘，那很可能會(huì)發(fā)生相撞事故。▲ 莫奈筆下的1877年的芝加哥火車站。圖/Wikipedia但是，各個(gè)地方自己測(cè)量出的時(shí)間，差出個(gè)一兩分鐘是常事兒，比如在1858年11月24日，一名多塞特郡的法官在10點(diǎn)06分判定一名缺席的原告敗訴，原因是他未能準(zhǔn)時(shí)到達(dá)庭審現(xiàn)場(chǎng)，然而就在2分鐘后，原告出現(xiàn)了，他向法官解釋道，從他家鄉(xiāng)肯帕蘭郡喀來(lái)耳鎮(zhèn)火車站的時(shí)鐘來(lái)看，他并沒有遲到。▲ 德國(guó)德累斯頓中心廣場(chǎng)上的圣十字教堂，可以清楚的看到上面的鐘塔，中世紀(jì)時(shí)全城都要靠教堂的鐘樓報(bào)時(shí)。圖/Wikipedia這意味著，只有當(dāng)所有人都用同一個(gè)測(cè)量結(jié)果時(shí)，這種誤差才不會(huì)產(chǎn)生問題。那么，作為當(dāng)時(shí)世界上最為強(qiáng)大的國(guó)家，日不落帝國(guó)海軍使用的“格林威治時(shí)間”，能否進(jìn)一步成為全球時(shí)間的標(biāo)尺呢？1880年8月2日，英國(guó)議會(huì)首次確定了格林威治時(shí)間為全英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，這背后的動(dòng)力，就包括上面那個(gè)法庭事故。英國(guó)的決定，很快就影響到了大洋彼岸的美國(guó)，這個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力正在突飛猛進(jìn)的國(guó)家，在3年后也選擇了格林威治時(shí)間。▲ 1865年，南北戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，美國(guó)迎來(lái)了一段高速發(fā)展的時(shí)期，圖中為1869年5月，在猶他州海角峰會(huì)上完成了第一條跨大陸鐵路的竣工儀式。圖/Wikipedia美國(guó)選擇格林威治時(shí)間可以說非常必要，在此之前，美國(guó)自己有300多個(gè)當(dāng)?shù)貢r(shí)間，而美國(guó)的鐵路系統(tǒng)，則有50多個(gè)時(shí)區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)都有自己的時(shí)刻表，在跨越時(shí)區(qū)的時(shí)候要來(lái)回更換，復(fù)雜程度可想而知。▲ 19世紀(jì)70年代的鐵道信號(hào)系統(tǒng)。圖/WIkipedia1884年11月1日，格林威治時(shí)間在美國(guó)華盛頓特區(qū)的國(guó)際子午線會(huì)議上被與會(huì)者普遍接受。所謂子午線，就是經(jīng)線，中國(guó)古人以“子”為正北，以“午”為正南，所以經(jīng)線又被翻譯成子午線。▲ 格林威治天文臺(tái)的0度經(jīng)線標(biāo)志。圖/Wikipedia會(huì)議上，穿過格林威治天文臺(tái)的經(jīng)線，被約定為0度經(jīng)線，又稱本初子午線，自此線向西為西經(jīng)，向東為東經(jīng)，各180度，共劃分為24個(gè)時(shí)區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)之間相差1小時(shí)。12天后，也就10月13日，國(guó)際天文學(xué)家代表會(huì)議確認(rèn)了華盛頓會(huì)議的決議，格林威治時(shí)間正式被采用為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。▲ 本初子午線和赤道。圖/Wikipedia雖然0度經(jīng)線被稱為本初子午線，但這條線貫穿了歐洲和非洲的大片土地，所以它既不是東西半球的劃分線，也不是標(biāo)志一天起始的國(guó)際日期變更線。東西半球的分界是西經(jīng)20度和東經(jīng)160度兩條經(jīng)線，國(guó)際日期變更線則是太平洋上一條來(lái)回拐彎的線，以避免與某一個(gè)國(guó)家相交。 我們現(xiàn)在用的是格林威治時(shí)間么？ 讀到現(xiàn)在，你是不是想趕緊看一下手機(jī)屏幕右上角的時(shí)間，去感受一下這享譽(yù)百年、為人類做出巨大貢獻(xiàn)的格林威治時(shí)間呢？很可惜，你現(xiàn)在所用的時(shí)間，并不是它，因?yàn)樵?978年12月3日，國(guó)際電訊聯(lián)盟決定以協(xié)調(diào)世界時(shí)間（UTC）取代格林威治時(shí)間（GMT）。▲ 成立于1865年的國(guó)際電信聯(lián)盟，它成立時(shí)，格林威治時(shí)間還未成為世界時(shí)間，中國(guó)是該組織48個(gè)理事會(huì)成員之一。圖/Wikipedia格林威治時(shí)間用得好好的，為什么要被取代呢？這是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)它不準(zhǔn)了。格林威治時(shí)間是一個(gè)天文時(shí)間，它以太陽(yáng)經(jīng)過格林威治天文臺(tái)上空最高點(diǎn)位置時(shí)的時(shí)間為正午12點(diǎn)，但是地球的旋轉(zhuǎn)速度其實(shí)是逐年減慢的，每一年都會(huì)差上零點(diǎn)幾秒。在國(guó)際計(jì)量體系中，時(shí)間是七個(gè)基本量之一，以天文學(xué)為測(cè)量基礎(chǔ)的格林威治時(shí)間，肯定無(wú)法滿足科學(xué)精度的需要。于是，人類發(fā)明了原子鐘，也就是利用原子內(nèi)部電子在兩個(gè)能級(jí)間跳躍時(shí)輻射出來(lái)的電磁波頻率作為標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)定一秒的時(shí)長(zhǎng)。▲ 世界上第一臺(tái)銫原子鐘。圖/Wikipedia原子鐘測(cè)算出來(lái)的時(shí)間相當(dāng)精確，最好的銫原子鐘，精度達(dá)到每2000萬(wàn)年誤差1秒，而最先進(jìn)的鍶晶格原子鐘，能夠在50億年之內(nèi)不會(huì)走快一秒或者走慢一秒，這個(gè)年限甚至超過了地球的年齡。▲ 2004年出現(xiàn)的芯片級(jí)的原子鐘，被認(rèn)為可以大幅提高GPS定位能力。圖/Wikipedia我們手機(jī)里、鐘表中每一秒鐘的時(shí)間流速，就是由原子鐘測(cè)量出來(lái)的世界原子時(shí)（IAT），它來(lái)自于全球50多個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中400多個(gè)原子鐘所保存時(shí)間的加權(quán)平均值。協(xié)調(diào)世界時(shí)間，就是以這個(gè)最準(zhǔn)確的時(shí)間為基礎(chǔ)的，但它要在IAT的基礎(chǔ)上做“協(xié)調(diào)”。▲ NIST-F1銫噴泉原子鐘，是美國(guó)時(shí)間和頻率標(biāo)準(zhǔn)。圖/Wikipedia為了不讓真實(shí)的IAT與我們體驗(yàn)到的天文時(shí)間，即格林威治時(shí)間相差太遠(yuǎn)，每過幾年我們就要在IAT的基礎(chǔ)上加入或減去1秒（閏秒）的協(xié)調(diào)，讓兩者更為接近，加入閏秒?yún)f(xié)調(diào)的IAT，就是協(xié)調(diào)世界時(shí)間。在無(wú)需精確到秒時(shí)，協(xié)調(diào)世界時(shí)間和格林威治時(shí)間是幾乎可以等同的，因?yàn)?strong>“協(xié)調(diào)”的門檻是0.9秒，也就是說，協(xié)調(diào)世界時(shí)間和格林威治時(shí)間的差距不會(huì)大于0.9秒。▲ 協(xié)調(diào)世界時(shí)與格林威治時(shí)間之間的差值。圖/Wikipedia不過，雖然格林威治時(shí)間現(xiàn)在已經(jīng)不用了，但每年精確的協(xié)調(diào)世界時(shí)間還是會(huì)由格林威治天文臺(tái)向世界各地發(fā)出，這或許，是人類對(duì)祖先智慧的一種致敬吧。▲ 格林威治天文臺(tái)。圖/Wikipedia
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