作者mgtsai ()
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标题Re: [问题] 铯原子钟是最精准的时钟吗?
时间Fri Oct 29 12:50:54 2010
※ 引述《mgtsai ()》之铭言:
: 使用行星时间,最大的问题是,准确度不足
: 误差已经大到不符今日精密量测的需求
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
: ◆ From: 60.250.129.52
: → MOONRAKER:你讲的是「时距」的问题,使用行星时间的意义是校正 10/29 11:13
: → MOONRAKER:「时刻」。 10/29 11:13
: → MOONRAKER:上面有问到如果两个原子钟的时间不同,如何校正?如果 10/29 11:14
: → MOONRAKER:有一个master clock存在,所有钟可以准确的和他同步(包 10/29 11:15
: → MOONRAKER:括修正transmission latency),那当然以母钟的时间为准 10/29 11:15
: → MOONRAKER:但若两个原子钟的「时刻」有争议,那某种状况下还是可以 10/29 11:16
: → MOONRAKER:利用行星时来对准。 10/29 11:16
这要参考目前实务上是如何运作
首先来看几个问题:
什麽叫做 2011年1月1日0时0分0秒 UCT?
什麽叫做 2011年1月1日12时0分0秒 UCT?
什麽叫做 2011年1月1日12时34分56秒 UCT?
(以上三者,均为仁兄所说的 "时刻")
首先要认知一点,我们不可能随时去对准天体来校正铯原子钟的时刻
如先前所述,因为天体时间本身误差太大
如果随时去对准天体来校正铯原子钟的时刻 (比如每秒钟校正一次)
那会发生,所校正的时钟间隔会时快时慢,无法用於精密量测
例如可能发生如下情形:
2011年1月1日12时34分56秒 UCT 与 12时34分57秒 UCT 相差 1.0000001 秒铯原子钟时距
2011年7月1日12时34分56秒 UCT 与 12时34分57秒 UCT 相差 0.9999999 秒铯原子钟时距
2004年12月26日0时59分34秒 UCT 与 0时59分35秒 UCT 相差 1.00001 秒铯原子钟时距
这对於实际应用上会产生相当大的困扰 (尤其有特殊事件发生时)
如果要避免上述情形,一种在实务上可以采行的方法是:
每隔固定一段时间 (比如,每一年) 去对准天体校正时刻
而其它时刻则由最近一次的校正时刻再加上铯原子钟时间
(此方法不是目前实务上所采用的方法)
举例,2010年1月1日0时0分0秒以天体校正时刻
而往後的一年中,不再以天体校正,而以铯原子钟时刻为准
直到岁末跨到翌年2011年1月1日0时0分0秒再次校正
校正当下,未调整前的铯原子钟时刻可能为 2010年12月31日59时59分60.27秒
而将之调整为 2011年1月1日0时0分0秒
不过这种校正法,因为有小数点的存在,实务应用上也有困扰
(每年都要调整零点几秒的差距)
所以目前实务应用,则是采用润秒的方式
比对铯原子钟时刻与天体时刻,当两者误差累积大到某值时
经会议同意後,向全世界发出公告
於某年某月某日的0时0分0秒UCT,插入一润秒
全世界的铯原子钟会依据这个公告,在当日插入润秒
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再来,就是不同铯原子钟的同步问题
如果两铯原子钟显示的时刻不同,那到底听谁的?
首先我们来看铯原子钟的误差
铯原子钟的误差约为 4 * 10^-16
换句话说,若两铯原子钟经过相互校时之後
大约要经过七千万年,两铯原子钟所显示的时刻才会相差一秒钟
所以在一般应用上,铯原子钟经过校时後
即使单独运作,亦可提供相当准确的参考时间
但这还没完全解决铯原子钟之间的不同步问题
要解决这个问题,目前实务上的做法是
有数台铯原子钟当作 root time server (位於美国)
这几台铯原子钟彼此连线,交换误差值并加以修正
所以实务上可以将这几台主铯原子钟视为完全同步
并可解决可能因其它外力因素 (比如不预期断电) 导致某台铯原子钟停机後
仍可参考备援的主铯原子钟
(要所有的主铯原子钟都停机,大概是已经发生核战了吧)
而其它的铯原子钟则以树状结构的方式,向上一层的铯原子钟校正自己的时刻
(最上层的铯原子钟就是前述的这几台主铯原子钟)
比如台湾中央标准局的铯原子钟就是以美国的主铯原子钟作为时间参考源
台湾其它单位的铯原子钟则以中央标准局的铯原子钟为时间参考源
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谈到所谓的 "时间",其实有藏有很多眉角在里头
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 60.250.129.52
※ 编辑: mgtsai 来自: 60.250.129.52 (10/29 15:29)
1F:推 MOONRAKER:没错。 10/29 16:15
2F:推 zealeliot:推 原来如此 10/29 16:51
3F:推 osanaosana:好文 10/29 17:03
4F:推 ntust661:好闻!!! 10/29 17:29