時(shí)間科學(xué)基礎(chǔ)

前言

　　在中國(guó)科學(xué)院研究生院和高等教育出版社的共同努力下，凝聚著中國(guó)科學(xué)院新老科學(xué)家、研究生導(dǎo)師們多年心血和汗水的中國(guó)科學(xué)院研究生院教材面世了。這套教材的出版，將對(duì)豐富我院研究生教育資源、提高研究生教育質(zhì)量、培養(yǎng)更多高素質(zhì)的科技人才起到積極的推動(dòng)作用?！　∽鳛榭萍紘?guó)家隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院肩負(fù)著面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，面向世界科學(xué)前沿，為國(guó)家作出基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的重大科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)和培養(yǎng)高級(jí)科技人才的使命。中國(guó)科學(xué)院研究生教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，在新的歷史時(shí)期，中國(guó)科學(xué)院研究生教育不僅要為我院知識(shí)創(chuàng)新工程提供人力資源保障，還擔(dān)負(fù)著落實(shí)科教興國(guó)戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，為創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)培養(yǎng)一大批高素質(zhì)人才的重要使命?！　〖芍袊?guó)科學(xué)院的教學(xué)資源、科技資源和智力資源，中國(guó)科學(xué)院研究生院堅(jiān)持教育與科研緊密結(jié)合的“兩段式”培養(yǎng)模式，在突出科學(xué)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的同時(shí)，重視全面素質(zhì)教育，倡導(dǎo)文理交融、理工結(jié)合，培養(yǎng)的研究生具有寬厚扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、敏銳的科學(xué)探索意識(shí)、活躍的思維和唯實(shí)、求真、協(xié)力、創(chuàng)新的良好素質(zhì)。

內(nèi)容概要

　　《時(shí)間科學(xué)基礎(chǔ)》系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代時(shí)間測(cè)量的基本理論和方法。內(nèi)容包括：天文學(xué)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的歷史沿革，原子時(shí)守時(shí)理論和尺度算法，高精度時(shí)間頻率的測(cè)量比對(duì)，現(xiàn)代授時(shí)技術(shù)和原子頻標(biāo)等。全書著重闡述在相對(duì)論框架下時(shí)間測(cè)量的基本概念和計(jì)算方法?！稌r(shí)間科學(xué)基礎(chǔ)》可作為時(shí)頻測(cè)量、航天、通信、導(dǎo)航、測(cè)地和天文學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的研究生的教材，也可供這些領(lǐng)域的工作人員和大學(xué)生參考。

書籍目錄

前言全書主要符號(hào)表第1章 概論第2章 時(shí)間測(cè)量理論2.1 引言2.2 牛頓理論2.3 狹義相對(duì)論2.3 .1 同時(shí)性概念2.3 .2 時(shí)間膨脹2.3 .3 洛倫茲變換2.4 廣義相對(duì)論2.4 .1 時(shí)空度規(guī)2.4 .2 引力紅移2.4 .3 引力時(shí)延2.4 .4 后牛頓近似第3章 天文學(xué)時(shí)間3.1 日期、歷法和時(shí)間3.2 以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時(shí)間測(cè)量3.2 .1 真太陽(yáng)時(shí)3.2 .2 平太陽(yáng)時(shí)3.2 .3 時(shí)差3.2 .4 恒星時(shí)3.2 .5 地方時(shí)與時(shí)區(qū)3.2 .6 世界時(shí)3.3 以地球公轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時(shí)間測(cè)量3.3 .1 地球自轉(zhuǎn)的不均勻性3.3 .2 歷書時(shí)秒定義3.3 .3 歷書時(shí)和世界時(shí)的關(guān)系3.4 脈沖星時(shí)間3.4 .1 觀測(cè)事實(shí)3.4 .2 可能貢獻(xiàn)第4章 原子時(shí)4.1 歷史回顧4.2 原子鐘守時(shí)原理4.3 原子時(shí)秒定義4.4 原子時(shí)的起點(diǎn)4.5 原子時(shí)與世界時(shí)的協(xié)調(diào)第5章 時(shí)間尺度和算法5.1 引言5.2 廣義相對(duì)論中的時(shí)間尺度5.2 .1 國(guó)際原子時(shí)5.2 .2 協(xié)調(diào)世界時(shí)5.2 .3 IAU1991年決議A45.3 時(shí)間尺度的建立5.3 .1 預(yù)期質(zhì)量5.3 .2 定時(shí)資料5.3 .3 時(shí)間尺度算法5.3 .4 時(shí)間尺度的準(zhǔn)確度5.3 .5 某些獨(dú)立時(shí)間尺度的穩(wěn)定度5.4 各類時(shí)間尺度的相互關(guān)系5.4 .1 新尺度的引進(jìn)5.4 .2 各類時(shí)間尺度之間的相互關(guān)系5.4 .3 關(guān)于歷元J20005.4 .4 為什么要有這么多時(shí)間尺度5.5 結(jié)論第6章 授時(shí)技術(shù)6.1 引言6.2 短波無(wú)線電授時(shí)6.3 長(zhǎng)波無(wú)線電授時(shí)6.4 電視授時(shí)6.5 衛(wèi)星授時(shí)6.5 .1 GPS系統(tǒng)6.5 .2 GLONASS系統(tǒng)6.5 .3 北斗一號(hào)6.6 電話授時(shí)6.7 網(wǎng)絡(luò)授時(shí)6.8 各種授時(shí)技術(shù)的精度比較第7章 時(shí)間和頻率的測(cè)量比對(duì)7.1 引言7.2 時(shí)間和頻率的穩(wěn)定度7.2 .1 定義7.2 .2 符號(hào)7.2 .3 時(shí)域測(cè)量7.2 .4 頻域測(cè)量7.2 .5 時(shí)間和頻率波動(dòng)模型7.2 .6 頻率穩(wěn)定度的特征7.2 .7 時(shí)間穩(wěn)定度的特征7.2 .8 穩(wěn)定度測(cè)量中的交合評(píng)價(jià)7.3 機(jī)械振蕩器7.4 石英晶體振蕩器7.5 準(zhǔn)確度概念7.6 時(shí)間和頻率比對(duì)7.6 .1 概論7.6 .2 頻率與原時(shí)的關(guān)系7.6 .3 時(shí)間比對(duì)7.6 .4 頻率比對(duì)第8章 原子頻標(biāo)8.1 原子頻標(biāo)的波譜學(xué)基礎(chǔ)8.1 .1 原子特性的普遍性8.1 .2 堿性原子的頻譜特性8.1 .3 選擇標(biāo)準(zhǔn)8.1 .4 譜線寬度8.2 原子與電磁場(chǎng)的相互作用8.2 .1 弱場(chǎng)中的觀測(cè)8.2 .2 原子狀態(tài)的制備和檢測(cè)8.2 .3 多普勒效應(yīng)8.2 .4 諧振腔8.2 .5 伺服電路8.3 靜態(tài)孤立原子的近似實(shí)現(xiàn)8.3 .1 外加磁場(chǎng)的影響8.3 .2 黑體輻射8.3 .3 速度效應(yīng)8.3 .4 碰撞效應(yīng)8.3 .5 調(diào)制增寬8.3 .6 邊帶效應(yīng)8.4 銫束頻標(biāo)8.4 .1 磁選態(tài)銫束頻標(biāo)8.4 .2 光抽運(yùn)銫束頻標(biāo)8.4 .3 激光冷卻銫原子頻標(biāo)8.5 氫脈澤8.5 .1 氫脈澤的結(jié)構(gòu)8.5 .2 振蕩條件8.5 .3 主動(dòng)型氫脈澤8.5 .4 被動(dòng)型氫脈澤8.5 .5 氫脈澤的時(shí)頻測(cè)量特性8.5 .6 制冷型氫脈澤8.6 銣頻標(biāo)8.6 .1 基本結(jié)構(gòu)8.6 .2 工作原理8.6 .3 時(shí)頻特性8.6 .4 展望8.7 汞離子頻標(biāo)8.7 .1 射頻陷阱囚禁原理8.7 .2 囚禁離子的特性8.7 .3 汞離子頻標(biāo)描述8.7 .4 汞離子頻標(biāo)時(shí)頻特性8.7 .5 展望8.7 .6 鐿離子頻標(biāo)8.8 其他原子頻標(biāo)8.9 總結(jié)第9章 時(shí)間和頻率的應(yīng)用9.1 基礎(chǔ)研究9.1 .1 計(jì)量學(xué)9.1 .2 物理學(xué)常數(shù)的測(cè)定9.1 .3 在原子物理學(xué)中的應(yīng)用9.1 .4 在時(shí)一空結(jié)構(gòu)和引力場(chǎng)研究中的應(yīng)用9.1 .5 在海洋環(huán)境研究中的應(yīng)用9.2 導(dǎo)航定位9.2 .1 地面無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)9.2 .2 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)9.3 在航天和兵器試驗(yàn)中的應(yīng)用9.4 在通信中的應(yīng)用9.5 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用附錄1 世界上主要時(shí)間實(shí)驗(yàn)室附錄2 與時(shí)間有關(guān)的國(guó)際科學(xué)組織主要參考書目索引

章節(jié)摘錄

　　7.2 時(shí)間和頻率的穩(wěn)定度　　7.2.1 定義　　各種外界干擾，例如電子線路的熱噪聲、諧振器內(nèi)的固有噪聲、器件的老化、環(huán)境條件的變化等，都會(huì)使振蕩器的輸出頻率相對(duì)于標(biāo)稱值發(fā)生波動(dòng).這種波動(dòng)代表了輸出頻率的不穩(wěn)定性，從而使以該振蕩器輸出頻率定義的時(shí)間尺度隨之產(chǎn)生不穩(wěn)定性.在時(shí)頻測(cè)量中，習(xí)慣上把這個(gè)不穩(wěn)定性稱為穩(wěn)定度?！　∪藗兂３０杨l率和時(shí)間的穩(wěn)定度的成因分為偶然因素和系統(tǒng)因素兩部分.前者歸因于隨機(jī)變化的影響，后者來(lái)源于外部參數(shù)（例如老化，溫度等）的作用.對(duì)于一個(gè)頻率標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，盡管一開始我們并不完全了解這些外部參數(shù)的作用形式，但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行測(cè)量，我們總可以作出適當(dāng)?shù)男拚?因此在本教材中，將主要討論偶然因素對(duì)穩(wěn)定度的影響。　　穩(wěn)定度的這些特點(diǎn)，無(wú)論是在時(shí)域測(cè)量中，還是在頻域測(cè)量中都會(huì)顯示出來(lái).在時(shí)域測(cè)量中，人們研究的是平均測(cè)量樣本，因而存在由測(cè)量條件所確定的最低取樣時(shí)間.在頻域測(cè)量中，人們利用的是反映頻率變化和時(shí)間偏離的傅里葉變換特性.同其他任何謹(jǐn)慎測(cè)量一樣，頻域測(cè)量中一般都存在微小的傅里葉頻率的模糊性?！　?960年起，時(shí)頻測(cè)量學(xué)家對(duì)于頻率和時(shí)間的穩(wěn)定度進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得了卓有成效的成果.這些成果不僅為測(cè)量實(shí)踐所應(yīng)用，而且也得到有關(guān)國(guó)際專業(yè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。

編輯推薦

　　作為一門學(xué)科，時(shí)間科學(xué)涵蓋兩個(gè)范疇：科學(xué)時(shí)間和哲學(xué)時(shí)間。前者涉及作為基本物理量的時(shí)間的定義和測(cè)量，以及自然科學(xué)其他學(xué)科發(fā)展揭示的時(shí)間的特性；后者則屬于哲學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)?！稌r(shí)間科學(xué)基礎(chǔ)》述及的只是前者的前一部分內(nèi)容?！稌r(shí)間科學(xué)基礎(chǔ)》可作為時(shí)頻測(cè)量、航天、通信、導(dǎo)航、測(cè)地和天文學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的研究生的教材，也可供這些領(lǐng)域的工作人員和大學(xué)生參考。

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