论日晷和脉冲星的共同点

作者: 刘琼瑶

来源: 科学大院

发布日期: 2018-04-02

本文探讨了从古至今计时仪器的发展历程,包括日晷、火钟、流体钟、机械钟、电子表、电波钟、原子钟以及脉冲星计时。每一种计时工具的发明和改进都体现了人类对时间测量精度的不懈追求。特别是脉冲星计时,作为一种新兴的时间测量方法,具有极高的稳定性和精度,展示了未来时间测量技术的发展方向。

时间是目前测量精度最高的一个基本单位,每一个时代的计时仪器,都代表着当时最高的科技水平。今天,让我们一起坐上时光机器,穿越历史,看钟表的前世今生!

远古时期,人们对计时精度并没有多大需求,日出而作,日落而息,太阳的位置便是他们评判时间的唯一依据。但随着人类的发展,人们对“标准时间”的需求逐渐显现。充满智慧的古人在“日出而作,日落而息”的计时方法上加以改进,依据“不同的时刻,太阳所处的位置不同,物体投射在地面上的影子方向和长短也不同”的这一原理,发明了初具现代钟表雏形的日晷。

日晷的功能十分强大,不仅可以判断时间,还可以判断月份和节气。不过日晷的缺点也显而易见,只能在看得见太阳的时候使用,在阴天或者夜晚的时候,就无法通过日晷来判定时间。然而,古人的智慧总是无穷的~~~火钟和流体钟应运而生。

火钟和流体钟只能测量时间间隔,但可以通过天文测时的方法确定开始计时的起点,结合火钟和流体钟的测量结果,则可以得知当时的具体时间。火钟和流体钟的发明,解决了日晷在阴天或夜晚无法使用的问题,展现了古人对时间测量的不懈追求。

在机械钟的发展史上,让人最扼腕叹息的应该是中国。早在北宋时期,苏颂发明的水运仪象台中就用到了机械钟的核心——擒纵机构。然而,当时并没有引起朝廷的重视,其发明者苏颂也没有传下详细资料,这使得我国白白丧失了一次机械钟发展的机会。

现代钟表的发展,从电子表到电波钟,再到原子钟,每一次技术的飞跃都极大地提高了计时的精度。原子钟是目前计时精度最高的测量仪器,其工作原理就是利用原子的振荡频率来计时。各个国家标准时间的维持依靠的就是原子钟组(多台原子钟),常用的原子钟有氢钟、銣钟、铯钟、锶光钟等。

脉冲星计时是近两年比较热门的研究话题。脉冲星,诞生于超新星爆作,是处于快速自转状态的中子星。现在己知约2600颗脉冲星,几乎全部位于我们的银河系里面。它们像灯塔一样,发射出的光束周期性地扫过地球,而且周期相当稳定,利用脉冲星的这一特性,可以建立高精度的时空参考架,有可能会比原子钟的长期稳定度还要好!

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