时间是如何定义的

每年365天，每天24小时，每小时60分钟，每分钟60s，这是我们习以为常的时间计量单位，那么在继续往下，1s是多少？几时几刻、几点几分是如何确定的？带着这些问题，展开本文。

1、时间基准

1.1 秒的定义

在讨论时间之间，我们首先要有一个时间基准———1s是多久。如何定义1s的时间？

在目前的时间体系钟，1s的时间是某些原子例如铯-133同位素，该原子的电子进行特定的能级跃迁（称为超精细能级跃迁）时释放出的电磁波的频率，这被称为原子钟。看着有些一头雾水，请看下面的解释。

概念解释：

• 同位素：原子的同位素和原子相比中子数不同，也是原子

• 能级跃迁：原子的原子核周围有电子，处于游离态，电子能级用来描述游离态电子的能量。当电子吸收能量时会进行能级跃迁，由低能级跃迁到高能级；释放能量时也会进行能级跃迁，从高能级跃迁到低能级，此时会释放出电磁波。能级跃迁可以通过微波照射等方式控制。

• 电磁波频率：电磁波可以使用正弦波表示，频率就是1s的时间内，电磁波的周期数。

  

所以1s的定义是：铯-133同位素的超精细结构跃迁，所释放的电磁波的9,192,631,770个周期的持续时间，即9,192,631,770Hz

这种超精细能级跃迁所释放的电磁波的频率是非常稳定的。

1.2 时间误差

根据钟慢尺缩效应，时间流逝会受引力场的影响。简单来说就是，引力大地方时间流逝慢，引力小的地方时间流逝慢。例如在地面上的钟表和卫星上的钟表，一段时间以后，两者的读数就会有差异。在原子钟也考虑了这种相对效应，因为会进行校正。

2、协调世界时

确定了1s的时间，1分钟、1小时的便确定了。但是一天的时间并不是 60s*60min*24h，因为一天的时间是根据地球自转一周确定。而为什么选择 铯-133电子跃迁释放电磁波的 9,192,631,770个周期作为1s，只是因为 60s*60min*24h这样计算出来的时间和一天的时间非常接近。

所以面临了一个问题，地球自转的速度收大气环流、其他天体等诸多因素的影响，并不是已成不变的。也就是说， 60s*60min*24h这个时间段并不精确等于一天的时间，二十经常会有误差。这要如何处理呢？

其实也很简单，国际上由专门的机构来汇总每次地球自转一圈的时间和60s*60min*24h时间段的差异，每天差一点、每天差一点都被汇总出来，当累计的误差时间多了，该机构就会将这个误差发出来，这个误差被称为闰秒，世界各处的钟表就会做出改变。

例如：某天国际校准机构公布了一个闰秒为+1s，当时间来到23:59:59时，此时始终会多停留1s，相当于23:59由61s。最终这个经过协调之后的时间在被发布出来，这就是协调世界时，我们一直在用的时间。

目前全球大约有400台原子钟，分散在近70个国家的授时实验室里。 这些原子钟的数据被统一发送给位于法国的国际计量局，由国际计量局汇总处理成统一的时间，这就是“协调世界时”或叫做“国际原子时”，再发回给各个实验室。

3、时间广播

协调世界时是通过什么方式发送到世界各地呢？这就要说到卫星的另一个非常重要的功能，那就是授时（一个是导航）。卫星作为中介或者本身就作为一个时间源向全球发布时间信号。