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人類自誕生以來，就一直在尋找各種方法來計量時間,，從大自然取材到人類制造各種計時工具,，充分顯示了人類的智慧。 最早的太陽鐘和光鐘以及脈沖星鐘,，你喜歡哪種呢,？ 用于時間計量的工具叫時計；總的看來，我國古代的計時工作經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程,。雖然在其發(fā)展過程中不可避免地要吸收其他民族的一些優(yōu)秀的東西,，受到世界上計時工作發(fā)展成就的影響，但就總體而言,，我國古代的計時工作主要還是獨立向前發(fā)展的,，具有顯著的民族特點。由此可見,，獨創(chuàng),、科學(xué)、實用是我國古代計時工作的三大特點,。這些成就不但在計時科學(xué)的發(fā)展上具有重要的意義,，對天文學(xué)的發(fā)展也有一定推動作用。 從我國古代在計時科學(xué)上的這些重大貢獻我們可以看到,，我們中華民族并不比其他民族笨,，而是具有卓越的創(chuàng)造能力的。只是由于各種原因這種創(chuàng)造能力沒有充分發(fā)揮,。 太陽鐘： 
火鐘
火鐘是利用燃燒預(yù)定的燃料的速度來計時的,，預(yù)定的燃料一樣多,，燃燒的速度一樣快，所用的時間就一樣長,。 有一種火鐘叫“定時蠟”,，蠟燭本身的“燃料”數(shù)量已經(jīng)確定，在燃燒時,，只要周圍環(huán)境變化不大,，蠟燭燃燒的速度也就基本相同，那么燒完一支蠟燭的時間也就大體一樣,。如在蠟燭上刻上相應(yīng)的記號,，就可以用它來計量時間間隔了。 
火鐘,，和我們現(xiàn)代的鐘表一樣，是一種計量時間間隔的工具,。但火鐘計時的精度不可能做得很高,。因為火鐘的燃燒速度總是取決于燃燒條件,，至于制造成完全相同的蠟燭、盤香更是不可能的事,，燃料和燃燒條件兩個因素都不確定,，燃燒速度也在變化，計時精度就低了,?；痃娺€需要人們定期看管，所以用火鐘來計時,，仍然有一定的局限性,，這就促使人們繼續(xù)探索更精確的計時器。 流體鐘
中國古代的“銅壺滴漏”就是一種水鐘,。中國現(xiàn)存較早的一件漏壺制造于西漢時期。漏壺呈圓筒形,，三蹄足,，近底部伸出一細管，壺蓋和提梁上開有長方形孔,，便于布置刻箭,。刻箭立于浮標(biāo)上,，能隨漏壺內(nèi)水面的升降而上下移動,，以此來指示時間,。在更早的周代,，已設(shè)有專職管理漏壺的官員，且已注意到外界溫度對計時精度的影響,。為了保證精度,，避免溫度過高或過低的影響，甚至采取了“溫度控制”措施,。如《周禮》一書記載,， “挈壺氏以水火守之，分以日夜,?！?br> 機械鐘 
機械鐘表有多種結(jié)構(gòu)形式，但其工作原理基本相同,。插圖為機械鐘表工作原理圖,。鐘表主要由原動部分,、傳動部分、擒縱調(diào)速器,、指針部分和上條撥針部分等部分組成,。機械鐘表用發(fā)條作為動力的原動部分，經(jīng)過一組齒輪組成的傳動部分來推動擒縱調(diào)速器工作,，再由擒縱調(diào)速器反過來控制傳動部分的轉(zhuǎn)速,。傳動部分在推動擒縱調(diào)速器的同時還帶動指針機構(gòu)。傳動部分的轉(zhuǎn)速受控于擒縱調(diào)速器,，所以指針能按一定的規(guī)律在表盤上指示時刻,。上條撥針部分是上緊發(fā)條或撥動指針的機件。此外,，還有一些附加機構(gòu)可增加鐘表的功能,，如自動上條機構(gòu)、日歷（雙歷）機構(gòu),、鬧時裝置,、月相指示和測量時段機構(gòu)等。 
電鐘 電精密計時可以分為兩個時期： 第一個時期(1840?1930年),， 為了完善時間測量技術(shù),，開始是在古典振動精密計時領(lǐng)域里所取得的電磁學(xué)成就。 第二個時期(1930年??),，電精密計時的發(fā)展導(dǎo)致應(yīng)用新型振蕩器(原子,、分子、石英晶體,、音叉以及其他)的計時儀器的產(chǎn)生,。這與那時在無線電光譜學(xué)、無線電電子學(xué),、半導(dǎo)體(和微電子)技術(shù),，以及其它科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域所取得的成就相聯(lián)系著的。 石英鐘 第三代電子手表是指針式石英手表,。音叉式電子手表的走時精度是提高了,，但是它仍不能滿足人們對精確時間的要求，人們開始采用更為理想的穩(wěn)頻元件??石英晶體,。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能,，它的穩(wěn)頻效果極佳。第三代電子手表主要是由微型電池,、石英晶體,、集成電路、微型馬達和齒輪,、指示系統(tǒng)構(gòu)成的,，石英晶體作為振蕩電路中的一個穩(wěn)頻元件,，接通電源以后和集成電路一起形成振蕩，產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的32,，768赫茲的信號,，也是通過集成電路將它變換成每秒振蕩一次(1赫茲)的信號，并放大到足夠強度,，推動微型馬達,，帶動齒輪、指針轉(zhuǎn)動,。第四代電子手表仍然用石莢晶體作為穩(wěn)頻元件,，但它的機械結(jié)構(gòu)已經(jīng)減到了最少程度，連傳統(tǒng)的齒輪,、指針都不見了,。代替齒輪的是集成電路，代替指針的是發(fā)光二極管或其它顯示元件,。人們稱第四代電子手表為“數(shù)字顯示石英手表”,。 石英手表是當(dāng)前世界上走時精度較高的手表。 原子鐘 所謂原子頻標(biāo)就是以穩(wěn)定的原子物理組成為核心,，將晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確地跟蹤鎖定在原子標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性上,，從而獲得高精度輸出頻率。根據(jù)量子理論,，原子和分子只能處于一定的能級,，其能量不能連續(xù)變化，而只能躍遷,。當(dāng)由一個能級向另一個能級躍遷時,，就會以電磁波的形式輻射或吸收能量，其頻率嚴(yán)格地取決于兩個能級的能量差,，如果從高能級向低能級躍遷,，便輻射能量；反之,，則吸收能量,。由于該現(xiàn)象是微觀原子和分子所固有的,，因而非常穩(wěn)定,。如果能夠設(shè)法使原子或分子受到激勵，便可得到相應(yīng)的穩(wěn)定而又準(zhǔn)確的頻率,，這就是原子頻標(biāo)的基本原理,。 始終保持連續(xù)、穩(wěn)定運行的原子頻標(biāo)就是原子鐘,。 光鐘 
光鐘的主要組成是通過冷原子或離子提供頻率基準(zhǔn),，特色是將單一頻率的光學(xué)振蕩利用飛秒激光光梳技術(shù)傳遞到其它光學(xué)波段和微波波段進行計數(shù)。如此有可能將頻率標(biāo)準(zhǔn)的精度再提高到E-18量級,。目前已經(jīng)有多種原子用于光鐘研究：鍶,、鈣、汞,、鋁,、鐿。 葉軍---美國科羅拉多大學(xué)物理學(xué)教授,、美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局（NIST）與科羅拉多大學(xué)聯(lián)合建立的實驗天體物理實驗室（JILA）研究員,。在2006-2007年，他的研究小組做成一臺世界上最準(zhǔn)確??每7000萬年僅誤差1秒??的鍶原子光鐘 (optical atomic clock) ,，精度超過了目前存放于美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局的銫原子鐘,，據(jù)《科學(xué)快迅》2008年2月14日報道，鍶光鐘準(zhǔn)確度已提高到兩億年誤差不到1秒,，并有望將來取代銫原子鐘成為世界新的計時標(biāo)準(zhǔn),。 脈沖星鐘 
基于脈沖星時空參考架的導(dǎo)航系統(tǒng)可以實現(xiàn)飛行器自主導(dǎo)航，適用于各類深空探測航天器和地球軌道人造衛(wèi)星,。 脈沖星自主導(dǎo)航更具有安全性,，因此也具有良好的軍事應(yīng)用前景。 應(yīng)當(dāng)看到：較多的毫秒脈沖星被發(fā)現(xiàn)以后,，有些人認為,，通過觀測毫秒脈沖星可以使時間測量重新回到天文學(xué)范疇，就是說可以用毫秒脈沖星時間取代原子時作為時間測量標(biāo)準(zhǔn),。另有一些學(xué)者認為,，持這種觀點的人疏忽了這樣的事實：脈沖星時間測量受到脈沖星自轉(zhuǎn)緩慢減慢的限制。加之遙遠的脈沖信號經(jīng)過復(fù)雜的電離層介質(zhì)傳播,，介質(zhì)的時空變化必然影響信號傳播的到達時間．因此,，在較短的時期內(nèi)。脈沖星自轉(zhuǎn)不可能像地球自轉(zhuǎn)那樣作為建立測量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),，還不可能構(gòu)成脈沖星時鐘去實現(xiàn)理論上的時間尺度,。 |
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