远程对时的那些事儿

对时，即时间比对，并将比对的时间进行同步。

我们先来想象一下，如果时间不同步，会发生怎样的事情？ 假设A地的时间与B地的时间没有同步，A地比B地慢20分钟。这时候如果A地的张三和B地的李四约定了一场视频会议（张三和李四都不知道具体的时差），到了约定的时间，张三和李四分别打开了电脑，然而李四却足足等了20分钟才等来了张三。生活中这样的事情很多，由此可见，时间的不同步会严重影响我们的生活。

在生活中，当我们家里的钟表或手表因为各种原因变得不准了后，这时候我们会参考手机或互联网上的时间来进行调整。这个过程其实就是一个时间比对及时间同步的过程，不过这里我们是和标准时间进行比对和同步。

如果没有网络或手机，那怎么实现时间比对和同步呢？

最早的远程时间比对方法

<<< 搬运钟 >>>

假设古时候，住在A地的张三和住在B地的李四想要对表，可能最简单的办法便是张三带上他的表去B地找李四面对面对表，或者反过来李四带上他的表去A地找张三对表。这种方法便是搬运钟的思想了。

在生活中搬运钟只需要两台钟拿到一起就可以对表了，而专业的搬运钟比对需要第三台钟的辅助。现在，假设A和B是需要通过搬运钟比对的两个时钟，将A处的另一个时钟C钟先与A钟进行比对，此时C钟便是搬运钟，然后将其搬运至B处，与B钟进行时间比对，比对完成后根据比对结果调整其中一方，从而实现A站与B站的时间同步。

近代，一般搬运的是商品铯原子钟，商品铯原子钟总重量约为40kg，可以进行车载搬运，也可以进行飞机搬运，实践中应用较多的是飞机搬运。

1967年，美国HP公司与史密松天文台进行了第一次的飞机搬运钟实验；华盛顿海军天文台于1971年做了环球飞机搬运钟实验；后来许多国家时频实验室相继进行了飞机搬运钟实验，中国科学院国家授时中心（原陕西天文台）于1984年，在陕西临潼和华盛顿海军天文台之间进行搬运铯原子钟的实验。

但是自1986年起，搬运钟就不再被应用，其原因有二：一是全球定位系统(GPS)的投入应用；二是民航系统从飞行安全考虑出发不愿意安排这类科学实验。

千里共婵娟的比对方法

<<< 共视法(CV) >>>

我们能看出，用搬运钟的思想进行时间比对既耗时又耗力，于是古人又想出了另一种方法，即两个地方分别记下同一个天文现象发生的时间，然后想办法将这个消息传递给对方，这样两个地方就可以实现对时了。

古代诗人苏轼《水调歌头》中的诗句“但愿人长久，千里共婵娟”已经道破了共视法的真谛，即两个地方看同一个现象。

这里，这一天文现象什么时候发生并不重要，重要的是双方要能够同时看到这一天文现象，并且用自己的时间记录下事件发生的时刻。共视便是利用了在不同观察者眼中，同一事件发生时的时间相同的特性。这里的同一个天文现象或同一事件便被称为共视源。

早在公元前160年前，古希腊的学者喜卡珀斯，就已经想出了这个方法。当时选择的天文现象是月食，然而月食可遇不可求，万一着急对表怎么办呢？

到1514年，德国天文学家约翰尼斯.沃尔给出他的方法，用月亮通过星空的天文事件作为共视源。这种方法的实现需要三个支撑条件：星星的位置变化，月亮的运行规律和合适的观测方法，也不是一般人能掌握的。

1622年，伽利略给出了另外一种共视源——木星卫星法。木星的卫星一年要发生一千次卫星食，因此每天总有两次或三次，而且这种”食”极有规律，因此用来作为共视源极为合适。

另外，流星也曾被用作过共视源。

在过去长时间使用共视法进行时间比对的过程中，科学家们发现共视不仅可以用来解决时间比对和同步问题，还可以用来测量经度，这也算是一个意外的收获了。木星卫星法和流星法都曾被用来测量精度。1666年，法国把利用木星卫星法测量经度的方法发展到鼎盛，法国当时的首相柯尔贝尔也极为支持，他提出：”建造巴黎天文台，不惜一切代价购置世界上最好的天文望远镜，聘请欧洲的顶级科学家进行联合研究。一定要解决经度问题。”后来，巴黎天文台将木星卫星法推广应用，并且利用木星卫星法，法国绘制出完整的世界地图，人类终于认识到自己家园的完整样子。另外，19世纪中叶，利用流星作为共视源，天文学家测量了相距480公里的西西里岛和莱切之间的经度差，精度4角秒。

随着技术的发展，共视源也从自然现象逐步发展到人造条件，月食、流星等自然现象可遇不可求，而人造条件可用性大增，而且方便性和精度也逐步提高。近年来，随着全球定位导航系统（GPS）的应用，共视法的时间传递精度得到了显著提高。

卫星共视法是以卫星钟时间作为公共参考源，不同位置的2个观测站同时观测相同的导航卫星，测定观测站时间与同一卫星钟时间之差，得到与卫星钟的差值后，通过互联网实时相互传递双方的卫星共视数据。对数据进行统计处理，就可以得到两地之间的钟差。根据处理结果对各自的钟差进行改正，即可实现两地之间的时间同步。

卫星共视法应用以来，时间比对不仅不再受限于共视源，只要两地可以观测到相同的卫星就可以用卫星共视法来实现时间比对，而且其时间比对精度极大提升，可达ns量级甚至更高。

来去同一路的比对方法

<<< 卫星双向法(TWSTT) >>>

卫星共视法固然很好，然而科学家们发现由于不同地方到卫星的路径不完全相同，所以卫星信号在到达不同站点的时间也不同，尽管我们可以采取各种方法尽可能准确地算出卫星信号在路上所花费的时间，但总归不够准确。这时科学家们提出了卫星双向法。

两个站点分别产生携带有本地时间信息的信号，上行至卫星，再经卫星转发该信号，然后再下行，对方站接收信号并根据此信号实现时间比对和同步。卫星双向法中，解决了共视法中路径不对称的问题，比对精度得到了数倍的提高，可用于远距离的高精度时间比对中。

精度最高的时间传递

<<< 光纤时间传递 >>>

1870年，英国物理学家丁达尔展示了全反射；后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──光纤，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进；前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

而光纤时间传递正是利用光纤作为介质的。其时间传递精度可达皮秒量级，是目前精度最高的时间传递方法。

除此之外，还有精密单点定位（PPP）时间传递、量子时间传递等，在此就不再赘述。我们也相信随着科技的不断发展和科学家的不懈努力，时间传递会变得越来越方便，精度也会越来越高。