为什么必须建立国家的授时网 [复制链接]

第7版()
专栏：

为什么必须建立国家的授时网
李珩
时间的重要性
我们要想知道现在是什么时候，就看看钟表，但是怎么知道钟表是正确的，没有走快或者走慢呢？从前有一个人，每天听到午炮响的时候，就把他的钟表拨到十二点，忽然他怀疑放午炮的人怎样会知道什么时候应当放炮？他就跑去问放炮的人：“先生，你怎么知道什么时候你该放炮？”炮手回答说：“这很简单。我有一只表，先在钟表店里校准，一到十二点长短两针相重的时候，我就点炮。”那个人立刻又跑到钟表店里去问：“请问，你的钟表是怎样校准的？”老板回答说：“我每天一听午炮响，就把我的钟拨到十二点，这样我就把我的钟表弄准确了。”放炮的靠钟表店的钟，钟表店的老板听午炮响，究竟要靠谁才能定出准确的时刻呢？既不是放午炮的，也不是开钟表店的，而是看望远镜的天文工作者。天文工作者测量星星在天空的位置，给我们以准确的时刻。
在今天火车、飞机、无线电交通迅速的时代，掌握正确时刻的重要性，用不着说大家都很了然的。例如来往火车的时刻若有差异，就会演出撞车的惨剧。
除了交通需要正确时刻以外，还有决定某一个地方（如在荒郊发见一个矿）在地球上的位置（经纬度），测绘地图、航海、航空的人测定航行的方向，这一类事情没有一件不需要正确的时刻。
时间是科学上三个基本单位（长度、重量、时间）中的一个。一切科学研究都不能脱离时间。而且有些科学观测需要时刻精确度之高，不是一般人所能想像得到的。例如大地测量，在测定所谓一等天文点的时候，所要求的时号的精确度就不能低于百分之一秒。至于重力测量所需要的时间间距，在每一天的变化里不能差到万分之十二秒。
测定、保守和广播精确的时刻
地球的自转是测定时间的标准。地球绕着它的轴线由西向东，按一定的、相当准确的周期旋转。这一运动表现在天空中的情况，就是日、月、星辰东出西没的每日一周的运行。天文工作者把天空当作是一架巨大时钟的表面，它上面有一根幻想的时针，每天绕过一周。这根针叫做子午圈，就是经过天界上南北两点，直过头顶上的一点的大圆。天文工作者用精密的仪器，记下恒星过子午圈的时刻，以校核天文台里的天文钟的精准程度。天文钟通常所用的钟摆容易受温度和气压变化的影响，所以天文钟都放在恒温室里的恒压洞内。但是一个地方的天气不常是晴朗的，因此天文工作者不是每天夜晚都可以观测星象来进行研究工作的；天文台就设备有各种无线电收报机，以收录别的授时台所发的各种波长的时号。采用这个办法是借别地的天文观测来核对自己的天文钟。要使自己的天文钟经常保持正确的时刻，就必须经常地接收别的授时台的时号，来同自己的天文钟比对。授时站按一定钟点把考验精准的时刻，每天几次或连续不断地借强电力的广播台，把时号广播出去，以供作业部门的使用，那就叫做授时。
近代授时站的设备和工作
一个授时站的工作可以分为四项：一是用天文观测来测时，二是用天文钟来守时，三是用无线电收报机来收时，四是用无线电发射机，借广播电台的帮助来授时。
手续既是这样的繁，所需要的精确度又是这样的高，所以不但使用的仪器需要高度的精密，而且观测人员也须得受长期的严格的训练。近代授时台里，测时的仪器，一般使用中星仪，即带有接触测微器的中星仪。用这样的中星仪两、三架同时观测，不但可以减少观测时的偶然误差，而且可以减少人和仪器的系统误差。中星仪的制造日益精密，既有用机器推动的所谓超人差的设备，又有自动记录星影的光电方法。除中星仪以外，测时的仪器，还有所谓超人差棱镜等高仪和摄影天顶仪两种。由天文观测和收录时号所得的时刻，必须有精准的记录设备，才能记录下来。通常所用的记录仪器有记时仪、记时镜和示波器几种。
授时站的守时设备，除上面所说的天文摆钟以外，还有行速非常稳定的石英钟。石英钟是应用石英晶体的压电特性制成的；用石英作成的振荡器能够发生恒定的高周率振荡（每秒五万到十万周）。这是现在最准确的守时设备，是一等的授时台必须有的配备。
使用最精确的石英钟和现代化的测时和记时的设备，授时站可以解决许多科学问题，如研究地球自转的不均匀性，检验大陆漂移和经度变化的假说，以及测定电波传播的速度等。这些在理论和实用上都是重要的科学问题。
授时台发播时号按一定的程序，在每天同一时刻分几次进行。例如上海徐家汇观象台每天授时五次：即十一时、十七时、十九时、二十一时、二十三时（前三分钟正式开始）。
为了便于作业部门使用时号，授时台按事先公布的程序发播时号。时号分为两部分，第一部分叫做平时时号，利用这些时号能够测定十分之一秒的表差，这已经足供一般的使用了。第二部分叫做科学式的时号，应用于测定经度，以及测定方位角和纬度的时候，还用于重力测量和校核天文钟的快慢，因为这都需要精确的表差。
为什么必须建立国家的授时网
授时台所发的时号，由于守时主钟上的误差，发布时号的工作钟的调节误差，以及传递讯号在电路上的迟滞等等原因，是具有某种程度的误差的。在时号发播后两、三个月内主钟改正量已经到足够肯定的时候，各授时台都根据它们自己的天文测时的结果，刊布所谓“时号改正数”表，以消除上述几种误差，让使用时号的人可以由此得着比较可靠的结果。
实际上各授时站的时号加上自己所刊布的改正数以后，仍会有一些差别。这是因为各授时站的时号改正数，都是根据各自的天文观测；而这样的天文观测总不可避免地会受各授时站经度采用值的误差、人差、仪器的未知误差以及地方性的气象因素等等的影响。人差和仪器差是有办法补救的，至于其他两种影响，就非一个台站所能独立解决的。所以要测定精确的时刻，就必须联合不同地点的几个台站来解决。这就是幅员广大，像我国这样的大国，需要授时网的理由。
现在世界性的授时网有两个，一个是国际天文协会主办的设在巴黎的国际时辰局，是全球二十六个授时台所组成的体系。另一个是苏联和新民主主义国家的授时网，参加的单位有十四个台站。我国徐家汇观象台授时站参加了这两个国际性的授时网的组织。
我国授时站的现况和发展
我国现时唯一的授时站设在上海徐家汇观象台内，是法国天主教耶稣会在1884年创立的。原来设置的目的，是为帝国主义者的船舰服务的，要求的精确度不高。从1950年年底由人民政府接管以来，作了一系列的改进，精确度已有显著的提高，可是还不足以应我国日益发展的建设上的需要。现在正积极装置近代设备，争取提高时号的精确度，以供日益增多的地球物理作业、地质勘探、电信、测绘、航海、航空等的使用。
十二年内将有一个近代化的、崭新的测时网在我国出现，为我国经济建设和科学研究服务。