自從有了時(shí)間，就有了時(shí)間傳遞的需求，為了統一一個(gè)圈子的時(shí)間，需要將時(shí)間從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。如果傳遞的是一個(gè)地區或國家的標準時(shí)間，就成了“授時(shí)”。從古至今，隨著(zhù)科技進(jìn)步，授時(shí)也在不斷發(fā)展。 

　　從晨鐘暮鼓到打更報時(shí)——在古代 

　　在歷史悠久的城市，如北京、南京、西安，城市中心都有鐘樓和鼓樓，而它們的作用還得從一千多年前的齊武帝說(shuō)起。 

　　公元485年的一天早上，太陽(yáng)暖暖地照在南朝齊國的皇宮內，可齊武帝卻非常郁悶，因為皇宮的時(shí)間不對，他直到現在還沒(méi)有吃上早飯。 

　　在這個(gè)都城，觀(guān)測天象的官員非常敬業(yè)，用圭表、滴露等儀器測量出準確的時(shí)間，每到整點(diǎn)都用鼓聲向周?chē)鷤鬟f時(shí)間?；蕦m離他敲鼓報時(shí)的地方太遠，有的時(shí)候能聽(tīng)到鼓聲，有的時(shí)候卻聽(tīng)不到。就像這天，皇帝聽(tīng)到了鼓聲，知道早飯時(shí)間到了，可御廚卻沒(méi)有聽(tīng)到，所以就沒(méi)能開(kāi)飯。 

北京的鐘樓

　　“必須要統一皇宮的時(shí)間！”，齊武帝下定決心。這時(shí)寺廟里的鐘聲隱隱約約傳來(lái)，使他茅塞頓開(kāi)，當即下令，在皇宮較高的景云樓里掛起一個(gè)大鐘，因為景云樓位置比較高，一定能聽(tīng)到報時(shí)的鼓聲，根據鼓聲敲響大鐘，這樣整個(gè)皇宮都能清楚地知道準確的時(shí)間，再也不會(huì )耽誤事情了。 

　　能按時(shí)吃到早飯，齊武帝很開(kāi)心。但他卻沒(méi)想到，自此開(kāi)創(chuàng )了“晨鐘暮鼓”的授時(shí)新制度。 

　　到了唐朝，晨鐘暮鼓報時(shí)已經(jīng)非常成熟，大一點(diǎn)的城市都建有鐘鼓樓。早上敲鐘，城門(mén)打開(kāi)，人們可以隨意進(jìn)出城。晚上敲鼓，宵禁開(kāi)始，所有人禁止隨意走動(dòng)。每個(gè)時(shí)辰都有不同的鐘聲或鼓聲告訴人們時(shí)間，悠揚、清脆的鐘聲能傳幾十公里，成為整個(gè)城市和周?chē)迩f人們生活、工作的標準時(shí)間。“朝鐘暮鼓不到耳，明月孤云長(cháng)掛情”、“百年鼎鼎世共悲，晨鐘暮鼓無(wú)時(shí)休”，這些詩(shī)句都是古時(shí)授時(shí)方法的寫(xiě)照。 

　　在古代還有另外一種專(zhuān)門(mén)在夜間進(jìn)行時(shí)間傳遞的方法——打更，并由此產(chǎn)生了一種職業(yè)——更夫。更夫十分辛苦，晚上不能睡覺(jué)，要守著(zhù)滴漏（一種記時(shí)的器具）或燃香（也是計時(shí)的東西），才能掌握準確的時(shí)間。紅樓夢(mèng)里有一首詩(shī)寫(xiě)到“五夜無(wú)煩侍女添”，說(shuō)的就是人們在晚上需要頻繁給滴漏加水的故事。 

更夫在夜間為人們傳遞時(shí)間 

　　根據滴漏的時(shí)間，更夫在每更都要在城市里面巡游，用梆子或鑼聲向人們報告時(shí)間。當聽(tīng)到更夫的打更聲，人們便知道了時(shí)間，按慣例做事情，過(guò)著(zhù)按部就班的平靜生活。 

　　午炮報時(shí)和落球報時(shí)——在中世紀 

　　晨鐘暮鼓的報時(shí)方式延續了上千年，直到清末，聳起的高樓阻擋了鐘聲，人們也找到了聲音更大的裝備——大炮，于是進(jìn)入了午炮報時(shí)時(shí)代。 

　　北京德勝門(mén)東側的城墻上有一座炮臺，用來(lái)報時(shí)的“午炮”就架在那里。炮臺有電話(huà)與北京觀(guān)象臺連通。每當快到中午時(shí)，兩個(gè)值班人分工合作，一人守在電話(huà)旁，聽(tīng)電話(huà)里傳來(lái)的指令；另一人則揭開(kāi)炮衣，裝好炮藥，手持點(diǎn)燃的長(cháng)香，站在炮位上靜候指令下達。收到北京觀(guān)象臺通過(guò)電話(huà)發(fā)來(lái)指令，炮臺上的人就馬上點(diǎn)燃炮藥。午炮發(fā)出的轟鳴聲響徹大街小巷時(shí)，人們就知道：現在是中午12點(diǎn)，趕忙對表矯正時(shí)間。 

　　當中國人正在進(jìn)行午炮報時(shí)的時(shí)候，歐洲人開(kāi)發(fā)出了另外一種落球的報時(shí)方式。最先進(jìn)行落球報時(shí)的是英國倫敦的格林尼治天文臺。 

英國格林尼治天文臺 

　　每天中午13點(diǎn)整，天文臺鐘樓頂端的圓球準時(shí)落下，附近海域停泊的船只據此調節船上的鐘表，然后帶著(zhù)調好的鐘表升帆出海。雖然今天的我們看這種方法有點(diǎn)粗疏，但海員卻對此懷有崇敬之情，因為它曾為海員忠實(shí)服務(wù)近百年之久。十七世紀以后，航海事業(yè)蓬勃發(fā)展，海員比任何人都更迫切地需要精密時(shí)鐘。對于海員來(lái)說(shuō)，精密時(shí)鐘猶如生命線(xiàn)，沒(méi)有它便難于知道船只的位置，就有觸礁的危險。 

　　我國最早進(jìn)行落球授時(shí)的是在上海，十九世紀80年代，法租界當局在法國碼頭設置信號站，正午時(shí)刻利用信號塔頂落球報時(shí)，為來(lái)往上海港的各國船只服務(wù)，時(shí)間由徐家匯觀(guān)象臺控制。 

美國海軍天文臺用于報時(shí)的圓球 

　　無(wú)線(xiàn)電授時(shí)——在現代 

　　到了現代，有了無(wú)線(xiàn)電信號，傳遞時(shí)間的手段就更多了，人們可以選擇適合自己的時(shí)間傳遞手段。 

BPM無(wú)線(xiàn)電授時(shí) 

　　精度在毫秒級的授時(shí)是短波授時(shí) 

　　短波波長(cháng)在10米～100米之間，短波傳播距離遠，可達幾萬(wàn)公里。我國的短波授時(shí)是中國科學(xué)院國家授時(shí)中心的BPM短波授時(shí)臺，用2.5 MHz 、5MHz、10MHz、15MHz等幾個(gè)頻率廣播我國的標準時(shí)間和標準頻率信息。在整點(diǎn)，就會(huì )出現BMP呼號和女聲播報，無(wú)線(xiàn)電中也調制有時(shí)間編碼信息，用來(lái)自動(dòng)對時(shí)。 

　　精度在亞毫秒級的授時(shí)是電話(huà)授時(shí)和低頻時(shí)碼授時(shí) 

　　在我國，很多城市都有117報時(shí)臺，播打電話(huà)117，就可以聽(tīng)到用語(yǔ)音播報的時(shí)間。實(shí)際上，還有一種更高精度的電話(huà)授時(shí)系統，就是使用專(zhuān)門(mén)的接收設備，撥打國家授時(shí)中心的電話(huà)授時(shí)號碼，由電話(huà)授時(shí)主機發(fā)送專(zhuān)門(mén)的時(shí)間編碼到終端，終端解調這種編碼，就能得到精度在十毫秒量級的時(shí)間。 

　　使用公用電話(huà)授時(shí)服務(wù)是利用公共電話(huà)交換網(wǎng)傳輸時(shí)間信息的一種技術(shù)方式，是一種常規的授時(shí)手段。它工作可靠、成本低廉，能夠滿(mǎn)足中等精度時(shí)間用戶(hù)的需求，可為科學(xué)研究、地震臺網(wǎng)、水文監測、電力、通訊、交通等行業(yè)提供標準時(shí)間信息。 

　　另一種亞毫秒級的授時(shí)是低頻時(shí)碼授時(shí)系統，工作于第五頻段（30-300kHz）。2007年，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心在河南商丘建立了一座大功率、連續發(fā)播的商丘授時(shí)臺，構筑了我國新一代低頻時(shí)碼授時(shí)系統，可有效覆蓋北京、天津和長(cháng)江三角洲等地。低頻時(shí)碼面向廣大民用用戶(hù)開(kāi)發(fā)出了各種掛鐘、手表，使用光動(dòng)能電池作為電源，實(shí)現了“永不充電，永不對時(shí)”。 

低頻時(shí)碼授時(shí)的電波表 

　　精度在微秒量級的授時(shí)是長(cháng)波授時(shí) 

　　長(cháng)波（波長(cháng)在1000～2000米的無(wú)線(xiàn)電波）授時(shí)可能是最早的無(wú)線(xiàn)電授時(shí)方法。1910年，法國率先在埃菲爾鐵塔頂端使用長(cháng)波無(wú)線(xiàn)電信號發(fā)射器進(jìn)行報時(shí)，每天兩次廣播從巴黎天文臺獲得的標準時(shí)間，發(fā)射波長(cháng)是2000米，主要用來(lái)校準海船上的時(shí)鐘。1913年，發(fā)射波長(cháng)增加到了2500米。 

　　早期的長(cháng)波授時(shí)，在規定時(shí)間廣播規定的字符，例如，在8點(diǎn)廣播字符“A”，附近的電報員聽(tīng)到A以后，將他的時(shí)鐘調整到8點(diǎn)?，F在，長(cháng)波授時(shí)已經(jīng)能夠廣播時(shí)間編碼信息，接收機自動(dòng)接收長(cháng)波信號，自動(dòng)調整本地時(shí)鐘。 

　　更高精度的授時(shí)是衛星導航授時(shí) 

　　通常人們以為衛星導航系統是用來(lái)導航定位的，實(shí)際上衛星提供的是授時(shí)信息，導航、定位信息都是由接收機從授時(shí)信息導出的。因此，衛星導航系統也是一種授時(shí)系統，精度可達納秒級，是目前應用最廣的授時(shí)系統?，F有的衛星導航系統主要有美國GPS系統、中國的北斗系統、俄羅斯GLONASS系統，以及在建設中的歐洲Galileo系統。 

　　中國人，用北斗授時(shí)！ 

　　看到這里，有人會(huì )奇怪，都是衛星導航系統，美國的GPS發(fā)展已經(jīng)很成熟了，為什么還要研制建設北斗系統呢？ 

　　據《參考消息》報道，2016年1月26日，由于技術(shù)問(wèn)題，GPS授時(shí)出現了百萬(wàn)分之十三秒（13微秒）的授時(shí)誤差，持續了12小時(shí)，使美國和加拿大的警方、消防以及EMS的無(wú)線(xiàn)電設備停止運轉，歐洲電信網(wǎng)絡(luò )出現故障，英國廣播公司電臺停播長(cháng)達2天，電網(wǎng)系統也部分出現故障等一系列問(wèn)題。 

　　這則消息充分說(shuō)明兩個(gè)問(wèn)題。一是衛星授時(shí)的應用場(chǎng)合非常多，警察、消防、電信、廣播、電網(wǎng)都要用到，甚至快遞也需要衛星授時(shí)。二是依賴(lài)GPS授時(shí)會(huì )對我國國民生產(chǎn)、國防安全帶來(lái)一定的風(fēng)險。 

　　怎樣避免這個(gè)風(fēng)險呢？很簡(jiǎn)單，既然單獨用GPS有風(fēng)險，那就同時(shí)使用GPS和北斗以減少風(fēng)險。如果同時(shí)使用GPS、GLONASS和北斗進(jìn)行授時(shí)，風(fēng)險就更小了。 

　　在我國首選的授時(shí)系統應該是北斗系統。因為GPS是由美國軍方控制的，在非常時(shí)期，美國軍方可以關(guān)掉某個(gè)區域的GPS，甚至發(fā)送錯誤的授時(shí)信息，使這個(gè)區域內用戶(hù)的時(shí)間出錯，造成極大干擾。我國北斗系統尚未啟用時(shí)，就曾出現過(guò)由于GPS信號異常而整個(gè)城市無(wú)法通信的事件。 

　　北斗系統在授時(shí)方面還有一個(gè)其他衛星導航系統不具備的優(yōu)勢，就是北斗使用了地球同步軌道衛星。這種衛星的授時(shí)誤差在整個(gè)中國區域內變化不大，并且誤差隨時(shí)間變化也相對緩慢，授時(shí)穩定性在時(shí)間上和空間上都很高。舉個(gè)例子，有兩個(gè)表，一個(gè)表的誤差是固定的，每天都是5分鐘的誤差，另一個(gè)表的誤差是隨機的，今天快三分鐘，明天慢三分鐘，完全不可預料，我們想要哪個(gè)表呢？表面上看第一個(gè)表的誤差大，但它仍然比第二個(gè)表好，因為只要固定地減掉5分鐘，這個(gè)表就準了。 

　　未來(lái)，隨著(zhù)服務(wù)能力的不斷提升，北斗系統將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用！