你在看这篇文章的时候是几点?
前排的差友们会说是23:59。
可你有没有想过,你凭什么觉得现在是23:59?你每天看无数次的,手机右上角、屏幕左下角,手表里的那个时间,它到底是从哪儿来的?
很多人可能会下意识地觉得,这时间不就是手机运营商给的嘛,或者干脆就是手机自己算的。
可在一些社交平台上,又会有一些抢票神器、抢票攻略说你的手机时间并不准,需要打开某某软件之类巴拉巴拉的。
那问题来了,哪里的时间才是准的?
省流版总结一下就是,咱们全中国十几亿人用的这个统一、精准的北京时间,它的唯一源头并不在北京,而是在陕西省西安市的国家授时中心。
但万万没想到,就这么个看起来人畜无害的时间管理大师,居然还遭到了美国持续近两年的网络攻击。
它们不仅对国家授时中心多个内部网络系统实施高烈度网攻,甚至还企图横向渗透至高精度地基授时系统,预置瘫痪破坏能力。
这就让人纳闷了,美国人为啥要费这么大劲,去攻击咱们一个时间管理局?难道是怕我们上班迟到吗?
我一研究才发现,统一、精准的时间简直就是整个社会的底层基建,控制了它甚至就等于捏住了整个社会的脉搏,借着这个机会,咱也和大家简单聊聊北京时间是怎么个事儿。
大家都知道,一天就是地球自转一圈。
所以,我们对时间的认知基本都是基于世界时,那再把这一天等分为86400份,每份就是所谓的一秒。
可慢慢的,大家发现地球自转好像看状态的,有时候时间长有时候时间短。
这是因为地球会有潮汐现象、有地核运动等等因素,自转速度不断变化。
总体来说地球的每天都在变长,但在某些地质时期,它也会出现短期的加速,比如在过去2万年,每天大概变短0.6毫秒。
当然,也有一些特殊因素会让地球转得更快,比如2011年日本8.9级的大地震,就直接让地球自转速度加快了1.8微秒。
2022年6月29日,地球创造了有记录以来最短的一天
但说实在的,这一点点时间的变化对你我来说,其实没啥感觉,有些事该快还是慢不了一点儿。
后面,科学家们发现,相比地球独自起舞的不稳定性,好像加入太阳双人起舞就规律得多。
于是在1956年,3秒的定义就被改成了地球公转一周时间的3/31556925.9747。
但这种时间误差对于一些高精尖领域,比如航空航天、卫星导航似乎还是不够用。
像卫星定位,每一颗卫星都在不断发射包含位置和时间的无线电信号,精确度高达一米以内和十亿分之一秒。即使误差只有 0.1 秒,再乘以光速,卫星定位就会差之千里。
于是,就出现了国际原子时计时。
前面说的地球这种憨大个对时间的把控不稳定,那是不是小小的才更精准呢?
你还别说,还真是这样。
比如现在1秒的定义就是铯-133原子在基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射电磁波周期的9192631770倍所持续的时间。。。
而建立在这基础上的就是搭建在铯元素基础上的高精度原子钟,并从1958年1月1日0点0分0秒作为原子时的计时起点。
基于世界时和原子时的基础,我们常人就用上了一个新标准,叫协调世界时。
平常的时候呢,它就用原子时保证精度,但到了原子时和世界时误差达到了0.9秒的时候,那就人为地给时间+1s,也就是经常在网上听说的闰秒。
目前,国际上将最迟不晚于2035年取消引入闰秒
而国家授时中心,主要就是存放原子钟以及相关设备,充分精准厘定时间的所在,不仅如此,这个时间还得准确无误地发给所有人。
目前,国家授时中心主要分两大类授时方式:地基授时和天基授时。
顾名思义,地基授时就是通过地面设施发播时间信号,如同遍布大地的“标准时钟”广播站。
比如可以通过短波电台发送无线电波,这些信号再通过天波和地波传输,基本可以做到毫秒级覆盖全国疆域。
同时,也可以利用长波电台,做到微秒级覆盖到全国近海海域。
当然了,如果你家有一个电波钟或者电波表,还可以利用国家授时中心的低频时码授时,电波钟、电波表们可以接收这种信号,自动进行时间校对,精度可以达到 30 万年误差不超过 1 秒。
还有类似电话、电视、网络授时等地基授时方式。
不过目前最流行的是天基授时方式,也就是卫星授时。
各种导航地图靠的是 GNSS 系统(全球导航卫星系统),像是美国的 GPS、中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略,都属于 GNSS 系统。
而GNSS 系统除了定位和导航之外,还承担着授时的功能。
在每一颗 GNSS 卫星上,都配备了原子钟。这就使得发送的卫星信号中包含有精确的时间数据。
而地面接收机通过接收至少四颗卫星的信号,解算出信号从卫星到接收机所花费的精确时间,再结合卫星的位置信息,不仅能确定自身的位置,同时也能将自身的时间与卫星上的标准时间进行同步,从而实现高精度的授时。
你可别以为搞这么复杂的授时,只是单纯想为让大家伙每天掌握精准的上班时间。
其实这种精度的时间,更多是为了航空航天、电力、金融、通信、交通以及国防军事等领域服务。
举个金融上常见的例子,众所周知,金融交易所遵循“价格优先、时间优先”的原则,如果两个人出价相同,谁的就先成交。
如果时间信号不准确,比如江江我想在10点整买差评的股票,而我的系统时间也很精准,那就能在 10 点准时买进。
而小黑胖也在同一时刻,想买差评的股票,可他的时间不准,尽管他在他的10点整下了单,可订单实际到达交易所的时间已经是10:01 了。
那么,最终就是我买成功了,小黑胖买失败了。
可这两个订单在各自系统里的时间戳看起来,的确是小黑胖更快,这就有点说不清了。
而一旦有某家公司,能够利用技术影响到交易所的系统时间,岂不是可以利用这个漏洞疯狂吸金。
所以,这也是为什么欧盟和美国都有相关的要求,比如欧盟的交易场所和投资公司,系统时间必须与世界标准时间同步,精度甚至要求达到100微秒以内。
类似的,美国金融业监管局,也要求与美国国家标准与技术研究院(NIST)的时间保持同步,精度要求保持在亚秒级。
这让我想到电影《天才枪手》利用时差的故事
而如果这样的事情,发生在某些需要精确时间协同的军事行动中,就能够被用来干扰对方的指挥和通信系统,制造混乱,从而取得战场上的主动权。
这恐怕就是现实意义上的“掌控时间”的力量。
所以,我国才特别重视保护国家授时中心,要知道,在上个世纪,国家授时中心一直是代号326的保密部门,甚至原子钟等一系列设备、部门都是以抗核打击为目标的地底。
经过这么一说,你是不是觉得,“时间”这个我们每天都在用、却很少去想的东西,一下子变得具体、甚至有点性命攸关了?
它就像空气和水一样,平时感觉不到它的存在,可一旦出问题,我们整个社会系统就可能窒息。
幸运的是,在这场看不见的“时间战争”里,我们并非毫无防备。
当敌人在虚拟世界中发动攻击时,我们也有着自己的“时空管理局”,他们守护的不仅是精准到纳秒的信号,更是我们整个现代社会赖以运转的脉搏。
撰文:八戒
编辑:江江 & 面线
美编:萱萱
图片、资料来源:
央视新闻:国家安全机关破获美国国家安全局重大网络攻击案
《走近科学》 20151015 科学重器·国家授时中心
科技日报:地球自转为何也在“赶时间”?
知乎:国家授时中心受到致命性破坏会发生什么?
电子工程世界:深度揭秘:到底什么是“授时”