家长们，有没有被孩子问过这样的问题？“妈妈，北京时间是不是北京来的呀？”“为什么手机不用调，时间就一直准呢？”其实，时间不只是用来打卡上学、安排作息的工具，更是藏着硬核科学知识的“启蒙教材”。
时间作为7个基本物理量（长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度）之一，是现代计量体系的重要基础。我们日常使用的“北京时间”，并非来自北京，而是由位于陕西省西安市的中国科学院国家授时中心（以下简称国家授时中心）产生的。
中国科学院国家授时中心
国家授时中心是我国唯一专门、全面从事时间频率基础研究和应用研究的科研机构，承担着我国国家标准时间（北京时间）的产生、保持和发播任务，目前已建成国内唯一的天地一体星地综合卫星导航授时试验平台。同时，它还负责运行维护我国第一批重大科技基础设施——长短波授时系统。
什么是国际“标准时间”？
全球通用的标准时间叫协调世界时（Coordinate Universal Time,简称UTC），你可以把它理解成“全球时间标杆”。它是怎么来的呢？全球80多个守时实验室里的400多台高精度原子钟（一种高精度的精密计时装置），会把数据定期传给位于法国巴黎的国际权度局（BIPM），工作人员加权计算、校正后，就得出了UTC。
各国的标准时间都得向UTC对齐，而且根据国际规定，偏差不能超过100纳秒——要知道1纳秒就是十亿分之一秒，快到让人根本察觉不到。我国横跨东五区、东六区、东七区、东八区、东九区5个地理时区，为了保障全国时间统一、便利生产生活与跨区域协同，统一使用首都北京所在的东八区时间，即在UTC的基础上加8小时，这才有了我们每天看的“北京时间”。
“北京时间”如何与
国际“标准时间”对齐？
我国现行的标准时间即北京时间（简称UTC〔NTSC〕），若想和UTC保持一致，要走3步：
1.先把国家授时中心守时实验室里的30多台原子钟数据汇总计算，算出实验室的本地时间；
2.再用高精度的技术手段，测出UTC（NTSC）和UTC的偏差；
3.根据偏差大小和变化情况，调整主钟频率，让北京时间精度跟上国际标准。
现在我国的原子时系统是全球17个重要的独立地方原子时之一，2024年以来，北京时间和UTC的偏差只有1.4纳秒，远低于国际要求的100纳秒，准确度在全球80多个守时实验室里排名第一。
为什么需要“高精度时间”？
现在时间精度已达到飞秒、阿秒甚至幺秒级。很多人会疑惑，这么高的精度有必要吗？
答案是肯定的。高精度时间传递和时间同步，对现代各行各业都至关重要，不仅科学研究、精密工程需要，日常生活也离不开。一旦时间出现偏差，可能引发严重后果。
例如，月球探测中，1秒的时间偏差会让月壤采集车与嫦娥探测器的定位误差达几公里；国际股票市场中，1微秒的时间偏差可能导致数千亿元的交易波动；电力系统中，1毫秒的时间偏差会造成变电站时序混乱，甚至引发大规模停电；卫星导航定位系统中，1纳秒的时间偏差会导致30厘米的定位误差。
如何把“北京时间”传递出去？
有了准时间，还得通过各种“授时”方式传出去。授时技术从古到今一直在升级，从古代的打更报时、晨钟暮鼓，到现代的无线电、卫星授时，精度也从“按小时算”提升到了“按皮秒算”，要知道1皮秒可是万亿分之一秒，比纳秒还要精确1000倍。
授时技术的发展历程
目前，国家授时中心主要通过以下手段授时，不同方式对应不同应用领域：
1
卫星授时
精度达到纳秒级，广泛用在卫星导航定位（手机导航、车辆定位）、航空航天（火箭发射、航天器测控）、海事航行（远洋船舶定位导航）等领域。这些领域对时间精度要求极高，哪怕只有1纳秒的误差，都可能导致导航定位偏差30厘米。
2
短波授时
精度达到毫秒（1毫秒等于1‰秒）级，适合野外作业（地质勘探、野外测绘）、远洋渔业（渔船定位和时间同步）、偏远地区通信基站校准等场景。短波传播距离特别远，能到几万公里，哪怕在没有网络的深山或远海，也能接收到信号，帮设备校准时间。
3
长波授时
精度达到微秒（1微秒等于一百万分之一秒）级，主要用于电力系统（电网调度、变电站时序同步）、铁路交通（高铁运行调度、信号系统校准）。未来国家授时中心还会在甘肃敦煌、新疆库尔勒、西藏那曲增设3个增强型长波授时台，建成后能实现我国西部地区长波授时全覆盖，精度还会提升到百微秒（1百微秒等于万分之一秒）级，让西部的电力、交通设施时间同步更精准。
4
低频时码授时
精度在百微秒级，最贴近我们的日常生活。咱们平时用的电波表、电波钟，就是靠它自动校准时间，不用手动调校，每天一到固定时间，设备就会悄悄接收信号，把时间对准北京时间。
5
互联网授时
分为两种精度：“NTP网络时间协议”“PTP精密时间协议”。
先说说咱们最熟悉的场景：电脑开机后自动校时、手机联网后时间精准同步，这些日常需求靠的是NTP网络时间协议。它能把北京时间打包成时间信号，通过互联网送到你的设备上，让设备时间和标准时间对齐。虽然它的精度是毫秒级，但对日常使用来说完全够用：例如你在电商平台下单，NTP能确保订单时间准确，避免出现“A设备显示9:00，B设备显示9:01”的混乱。
但有些行业对时间精度的要求要严格得多，例如金融行业的线上支付、云计算中心的服务器集群，时间差一点点就可能导致数据错乱。这时候，PTP精密时间协议就该登场了。它的精度能达到亚微秒级（比微秒还快，接近纳秒），相当于给时间信号装了精准导航，能精准消除互联网传输中的延迟误差，让金融交易、服务器集群的时间同步做到分毫不差。
6
电话授时
精度是毫秒级，主要服务于国防通信、金融专网、政务专用通信等对保密性要求高的领域。它通过公共交换电话网络传递时间，采用实时双向线路交换的方式，只有专用用户能接收信息，抗干扰能力强，哪怕外界有信号干扰，也能稳定传递时间。
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时间不仅控制着经济社会的有序运行，还制约着科学技术的发展，是关乎国家主权和命脉的大事。时间频率是国家战略安全的重要基石，也是衡量大国科技实力与综合国力的重要标志。
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责任编辑｜赵青云 李雅欣
运营编辑｜李雅欣
质量审核 | 王维嘉
图文来源 | 《知识就是力量》杂志《谁在“校准”北京时间》，撰文·供图/薛艳荣、刘永鑫、赵书红、刘娅、李孝辉（中国科学院国家授时中心），原文有删改，原创作品转载请注明来源。
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