第四章天文觀測時(shí)間系統(tǒng)

普通天文學(xué)第四章天文觀測時(shí)間系統(tǒng)

時(shí)間的本質(zhì)：時(shí)間是建立在物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化的基礎(chǔ)上的，時(shí)間和空間都是物質(zhì)存在的基本形式，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與變化永遠(yuǎn)是在時(shí)間和空間中進(jìn)行的。脫離了物質(zhì)，脫離了物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化，時(shí)間和空間都將是毫無意義的。前言：計(jì)量時(shí)間基本原則1.恒星時(shí)與太陽時(shí)2.地方時(shí)、世界時(shí)、區(qū)時(shí)3.恒星時(shí)與平時(shí)的換算4.現(xiàn)代時(shí)間服務(wù)5.歷法練習(xí)普通天文學(xué)計(jì)量時(shí)間的基本原則1、時(shí)間計(jì)量包含：既有差別又有聯(lián)系的兩個(gè)內(nèi)容

時(shí)刻：事物運(yùn)動(dòng)中，某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間。

間隔：事物某一運(yùn)動(dòng)過程所經(jīng)歷的時(shí)間。2、建立時(shí)間系統(tǒng)的目的：判別和排列事件發(fā)生的先后順序和運(yùn)動(dòng)的快慢。3、基本原則：

選擇某一運(yùn)動(dòng)規(guī)律已掌握，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可觀測到的具體事物。選取該事物的某一運(yùn)動(dòng)過程為時(shí)間的基本單位。選取該事物的某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為時(shí)間計(jì)量的起算點(diǎn)。

普通天文學(xué)

§4.1恒星時(shí)與太陽時(shí)一、恒星時(shí)

定義：以春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)為依據(jù)建立的時(shí)間系統(tǒng)。

時(shí)間單位：恒星日—春分點(diǎn)連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。

起始點(diǎn)：上中天。

恒星時(shí)在數(shù)值上

等于春分點(diǎn)的時(shí)角。

S=tr=α+t當(dāng)任一恒星時(shí)上中天時(shí)

t=0；即s=α。

普通天文學(xué)二、真太陽時(shí)定義：以太陽視圓面中心的周日視運(yùn)動(dòng)為依據(jù)建立的時(shí)間系統(tǒng)。時(shí)間單位：真太陽日—真太陽連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。起始點(diǎn)：下中天。

真太陽時(shí)以真太陽的時(shí)角度量：m⊙

＝t⊙＋12h=t+12h普通天文學(xué)1、真太陽時(shí)比恒星時(shí)每日約長4分鐘

太陽在周日視運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又以逆時(shí)針方向做周年視運(yùn)動(dòng)，每日在黃道上自西向東約運(yùn)行1度，因此真太陽時(shí)比恒星時(shí)約長4分鐘。m⊙≈s＋3m56s北極點(diǎn)子午線春分點(diǎn)周年周日赤道普通天文學(xué)太陽時(shí)和恒星時(shí)普通天文學(xué)2、真太陽時(shí)的缺陷（1）、太陽在黃道上的運(yùn)動(dòng)不均勻。（地球公轉(zhuǎn)軌道為橢圓）（2）、即使太陽在黃道上運(yùn)動(dòng)均勻，由于黃赤交角的存在，投影在赤道上的太陽時(shí)角變化也不均勻。普通天文學(xué)三、平太陽時(shí)1.平太陽：引入的一個(gè)假想?yún)⒖键c(diǎn)。在黃道上建立第一個(gè)輔助點(diǎn)：在黃道上均勻運(yùn)動(dòng)，其速度等于真太陽的平均速度，并與真太陽同時(shí)過近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)。在赤道上建立第二個(gè)輔助點(diǎn)：在赤道上勻速運(yùn)動(dòng)，其速度等于真太陽的平均速度，與第一輔助點(diǎn)同時(shí)過春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。第二個(gè)輔助點(diǎn)為在赤道上做勻速運(yùn)動(dòng)的平太陽。普通天文學(xué)2、平太陽時(shí)定義：以平太陽的周日視運(yùn)動(dòng)為依據(jù)建立的時(shí)間系統(tǒng)。時(shí)間單位：平太陽日—平太陽連續(xù)兩次下中天的時(shí)間間隔。起始點(diǎn)：下中天。平太陽時(shí)以平太陽的時(shí)角度量。

m=tm+12h普通天文學(xué)

四、時(shí)差

時(shí)差：η=t⊙

–tm

時(shí)差的零點(diǎn)與極大值：（一年中η四次為零，四次為極大值）真太陽的時(shí)角與平太陽的時(shí)角之差。普通天文學(xué)

五、天體的出沒時(shí)刻

天體的出沒時(shí)間是變化的，不掌握它的規(guī)律和特點(diǎn)也不能順利進(jìn)行天文觀測。由于地球繞日公轉(zhuǎn)一周需365日，所以太陽在天球上沿著黃道每天大約東移1°即每天提前4分鐘降落地平，因此同是一顆星，第二天就比前一天早升起4分鐘。

例：某恒星，在一個(gè)月前于晚上10時(shí)升起，問該恒星今天大約在晚上（）升起。

(A)8時(shí)（B）10時(shí)(C)12時(shí)（D）不是在晚上升起普通天文學(xué)§4.2地方時(shí)、世界時(shí)、區(qū)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)的地方性

恒星時(shí)、真太陽時(shí)、平太陽時(shí)是以春分點(diǎn)、真太陽、平太陽為參考點(diǎn)，以過當(dāng)?shù)刈游缛Φ臅r(shí)刻為起算點(diǎn)，以時(shí)角量的。對(duì)于觀測者，只要位于不同的地理經(jīng)圈，就對(duì)應(yīng)不同的天子午圈，因此，參考點(diǎn)過不同的天子午圈，所得時(shí)刻不同。普通天文學(xué)

1、地方時(shí)：定義：以本地子午面為起算平面，根據(jù)任意量時(shí)天體所確定的時(shí)間。（s、m⊙、m）

地方時(shí)與地方經(jīng)度的關(guān)系：在同一計(jì)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)，任意兩地同一瞬間測得的地方時(shí)之差，在數(shù)值上等于這兩地的地方經(jīng)度之差。

λA-λB=mA

–mB=sA–sB=tA–tB

普通天文學(xué)2、世界時(shí)與區(qū)時(shí)：

世界時(shí)：（S、M⊙、M）以本初子午線為標(biāo)準(zhǔn)的地方時(shí)為世界時(shí)。（λ=0h

）

m-M=△λ（+東、-西）

s-S=△λ（+東、-西）區(qū)時(shí)：（Th）為平時(shí)系統(tǒng)（λN=N150）把全球分成24個(gè)時(shí)區(qū)，每區(qū)跨經(jīng)度150，各區(qū)把中央經(jīng)線的地方時(shí)作為本區(qū)統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。這樣的區(qū)域稱為時(shí)區(qū)；這樣的時(shí)間稱為區(qū)時(shí)。普通天文學(xué)3、國際日期變更線——日界線

日界線：太平洋中經(jīng)度1800線（避開陸地與島嶼畫出的一條國際日期變更線）。日界線東西兩側(cè)是東12時(shí)區(qū)與西12時(shí)區(qū)重合的區(qū)域，時(shí)分秒相同，但日期相差一天。由西向東每過一個(gè)時(shí)區(qū)，就要增加一個(gè)小時(shí)，因此，由西向東越過日界限，日期減少一天；而由東向西越過日界限，日期增加一天。普通天文學(xué)為了統(tǒng)一全球的日期，國際上規(guī)定，在太平洋中以180°經(jīng)線為準(zhǔn)，避開陸地和島嶼畫一條國際日期變更線，叫做日界線。在南太平洋上,有三個(gè)島嶼-湯加塔布島,瓦鳥群島和查塔姆群島.這三個(gè)島嶼散落在西經(jīng)175°附近,如果國際日期變更線沿著180°經(jīng)線直劃下去,這三個(gè)島嶼將是世界上最后迎接新世紀(jì)曙光的地方.為了避免一個(gè)國家分屬兩個(gè)半球帶來時(shí)間的混亂,把這三個(gè)群島都劃入東半球,歸入東經(jīng)180°,這樣,湯加和新西蘭的一些島嶼上的國民最先敲響每年的新年鐘聲.

普通天文學(xué)§4.3恒星時(shí)與平時(shí)的換算S、ｍ是兩個(gè)不同的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)1.時(shí)間單位不同：１恒星日≠１平太陽日2.起始點(diǎn)不同：上中天；下中天

因此,兩時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)的時(shí)刻不同，時(shí)間間隔也不同。時(shí)間間隔換算與時(shí)刻換算。普通天文學(xué)一、時(shí)間間隔的換算

回歸年：平太陽連續(xù)兩次過春分點(diǎn)的時(shí)間間隔。1回歸年＝365.2422平太陽日＝366.2422恒星日1恒星日＝365.2422/366.2422

＝（1－1／366.2422）=0.9972696平太陽日

m＝s（1－1／366.2422）1平太陽日＝366.2422/365.2422

＝（1＋1／365.2422）=1.0027379恒星日

s＝m（1＋1／365.2422）普通天文學(xué)二、平時(shí)時(shí)刻與恒星時(shí)時(shí)刻的換算1、格林尼治的時(shí)刻換算：（λ=0o）1）已知平時(shí)求恒星時(shí)：M→SS＝So＋M（1＋1／365.2422）2）已知恒星時(shí)求平時(shí)：S→M：

M＝Mo＋S（1－1／366.2422）

So是當(dāng)日世界時(shí)為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的恒星時(shí)。

Mo是當(dāng)日或前一日恒星時(shí)為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的世界時(shí)。S=0s0s

M

0h普通天文學(xué)2、任意經(jīng)度區(qū)的時(shí)刻的換算

（S＝s－λ；M＝m－λ；M＝Th－Nh）1）已知區(qū)時(shí)化地方恒星時(shí)：

S＝So＋M（1＋1／365.2422）

s＝S0＋（Th－Nh）（1＋1／365.2422）＋λ2）已知地方平時(shí)化地方恒星時(shí)：

s＝So＋（m－λ）（1＋1／365.2422）＋λ

＝S0＋m＋（m－λ）1／365.24223）已知地方恒星時(shí)換地方平時(shí)：

M＝Mo＋S（1－1／366.2422）

m＝Mo＋（s－λ）（1－1／366.2422）＋λ

＝M0＋s－（s－λ）1／366.2422普通天文學(xué)§4.4現(xiàn)代時(shí)間服務(wù)

時(shí)間計(jì)量工作可以概括為：

測時(shí)、守時(shí)和授時(shí)三項(xiàng)內(nèi)容測時(shí)：測定恒星的瞬時(shí)位置，經(jīng)過歸算獲得準(zhǔn)確時(shí)刻（日晷、圭表、中星儀、等高儀）守時(shí)：用守時(shí)工具把所測時(shí)間持續(xù)下去（滴漏、沙漏、計(jì)時(shí)香、天文鐘、石英鐘、原子鐘）授時(shí)：（時(shí)間服務(wù)、播時(shí)）

把測得的時(shí)間用各種手段播報(bào)出去（鳴鑼擊鼓、無線電報(bào)時(shí)、電視系統(tǒng)授時(shí)）天文學(xué)日晷---我國古代流傳下來的測定真太陽時(shí)的儀器。由晷針和刻有“時(shí)刻”線的晷面組成。圭表---圭表是測定正午的日影長度以定節(jié)令，定回歸年或陽歷年。由圭和表組成。天文學(xué)河南登封觀星臺(tái)--“大圭表”普通天文學(xué)

§4.5歷法一、制歷的基本原則：

1、歷法：推算年、月、日的時(shí)間長度，協(xié)調(diào)它們的關(guān)系，制定一定的時(shí)間序列法則。年：以地球公轉(zhuǎn)為依據(jù)、四季變化的周期。

1回歸年＝365.2422平日月：以月球公轉(zhuǎn)為依據(jù)、月相變化的周期。

1朔望月＝29.5306平日日：以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)、晝夜交替的周期。這是三種完全獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，沒有簡單的通約關(guān)系，日是基本單位不能分割，這種整日數(shù)的年和月為歷年、歷月。普通天文學(xué)2、歷法的制定原則（1）盡可能準(zhǔn)確反映天文客觀規(guī)律的歷法，才能正確的反映天象和四季變化。（2）日歷要簡單、明了、易記。寧可犧牲精度以滿足簡單。（3）有通用性，能為廣大地區(qū)所接受。普通天文學(xué)3、主要有三種類型（1）太陰歷：（回歷）以朔望月為基本單位。（2）太陽歷：（公歷）以回歸年為基本單位。（3）陰陽歷：（農(nóng)歷）以朔望月計(jì)月，以回歸年計(jì)年，二者兼顧。普通天文學(xué)二、太陰歷（回歷）

定義：以朔望月為基礎(chǔ)，朔望月=29.5306日規(guī)定：每年12個(gè)月，大月30天、小月29天，平均29.5天。

12個(gè)太陰月：29.5×12＝354日

12個(gè)朔望月：29.5306×12＝354.36708日一年相差8小時(shí)48分36秒置閏：為保證每年的年初與月初都為殘?jiān)拢?0年加11個(gè)閏日。普通天文學(xué)

優(yōu)點(diǎn)：日期與月相吻合的較好

缺點(diǎn)：歷年長35411／30＝354.3666日與回歸年365.2422比，一年就相差11日左右，3年就要短1個(gè)月，約17年就會(huì)出現(xiàn)月序與季節(jié)倒置的現(xiàn)象。因此，歲首逐年提前，與季節(jié)完全脫節(jié)。目前只有少數(shù)伊斯蘭國家和地區(qū)在宗教節(jié)日上使用。普通天文學(xué)三、太陽歷（公歷）起源于古埃及

現(xiàn)公歷（格里高利歷）的前身是儒略歷，是羅馬的儒略.凱撒于公元前46年仿照古埃及歷法制定的。

儒略歷定義：以回歸年為基礎(chǔ),1回歸年=365.2422日規(guī)定：每年12個(gè)月，大月31天（單）、小月30天（雙）、2月（處決人犯的月份）平年29天。置閏：每隔三年一閏，閏年366天，加在2月。平均歷年長：3651／4＝365.25日回歸年長：365.2422日

400年差3天。年首：每年冬至后第十天。普通天文學(xué)

儒略.凱撒于公元前45年逝世，掌權(quán)的僧侶把“每隔三年一閏”誤解為“每三年一閏”。這樣在短短的33年，就多了3個(gè)閏年。

奧古斯特對(duì)歷法又一次改革(公元前8年)

1、從公元前8年到公元3年不再閏年，把多閏的3年扣回。

2、將他出生的8月改成大月，有1、3、5、7、8、10、12為大月（31天），4、6、9、11月為小月（30天），平年2月28天。普通天文學(xué)

公元1582年：測得太陽3月11日過春分點(diǎn)比規(guī)定的3月21日提早10天，歷日與天象不符，必對(duì)歷法進(jìn)行修正。格里歷：羅馬教皇格里高利十三世對(duì)歷法又作了一次重大改革，定形為今天的公歷。1、規(guī)定：1582年10月4日的第二天為10月15日。2、改為400年97閏：凡是年數(shù)可被四整除的為閏年，世紀(jì)年要被400整除才是閏年。格里歷平均歷年長：36597／400＝365.2425

回歸年長：365.242225s.9／1年；2h52m48s

／400年

3300年才差一天普通天文學(xué)優(yōu)點(diǎn)：與季節(jié)相吻合

缺點(diǎn)：月只是一個(gè)過渡單位，與月相無關(guān)。我國1912年采用格里歷，但不用其紀(jì)年，直到解放后才采用。紀(jì)年：公歷的紀(jì)元是人為的、帶有宗教色彩。在公元532年羅馬教皇宣布基督誕生的那一年為公元元年。而不是儒略凱薩下令修改歷日的開始時(shí)間。在公元532年后宣布532年前一年為元年。是出自宗教的需要，4是閏年周期數(shù)；19是朔望月周期數(shù)；7是星期的天數(shù)。4×19×7＝532，保證復(fù)活節(jié)過532年會(huì)在同一日期、同一月相、同一星期序數(shù)重復(fù)出現(xiàn)。普通天文學(xué)星期的概念

體現(xiàn)了不同民族文化的奇特結(jié)合。人類命運(yùn)受星辰影響最初來自巴比倫，他們認(rèn)為：日、月、火、水、木、金、土星逐日輪流主管天上的事務(wù)，人們逐日輪流祭拜，七天一循環(huán)，慢慢就形成了星期。我國古代把日、月和五星稱為七曜，為日曜日、月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日、土曜日，后來就稱星期幾。普通天文學(xué)四、陰陽歷：（中國農(nóng)歷）中國農(nóng)歷是1911年辛亥革命以前的實(shí)行的傳統(tǒng)歷法，已有幾千年的歷史。朔望月=29.5306日。規(guī)定：以月相朔所在的那一天為每月的初一，下次的日期為下一月初一。歷月長：大月30天、小月29天，大小月不固定，依實(shí)際天象推算。歷年長：使其平均歷年長與回歸年長盡量一致。置閏：19年加7個(gè)閏月平年12個(gè)月354或355天。閏年13個(gè)月383或384天。普通天文學(xué)19年7閏：19個(gè)回歸年長：

365.2422×19＝6939.601819個(gè)歷年長：

29.5306×（19×12＋7）＝6939.6886519年相差2h05m04s

閏月大致在第3、6、9、11、14、17、19年。普通天文學(xué)二十四節(jié)氣

農(nóng)歷中表示太陽位置的特殊方法每一節(jié)氣太陽黃經(jīng)均勻增加15度，但時(shí)間間隔不同。節(jié)氣中氣節(jié)氣中氣立春3150

雨水3300

驚蟄3450

春分00清明150

谷雨300

立夏450

小滿600芒種750

夏至900

小暑1050

大暑1200立秋1350

處暑1500

白露1650

秋分1800寒露1950

霜降2100

立冬2250

小雪2400大雪2550

冬至2700

小寒2850

大寒3300普通天文學(xué)二十四節(jié)氣歌

春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連。秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。每月兩節(jié)不變更，最多不差一兩天。上半年來六、廿一，下半年來八、廿三。

9月23日秋分普通天文學(xué)農(nóng)歷的閏月

只能加在無中氣的月份農(nóng)歷月：29或30天二十四節(jié)氣的平均間隔：

365.2422／12＝30.4368日

30.4368＞29或30

這樣無中氣的月為閏月，前一月是幾月就閏幾月。普通天文學(xué)優(yōu)點(diǎn)：1、以月相定日序，朔為初，兩朔間隔定大小月，兼顧日月，包含著比公歷更多的自然信息。2、二十四節(jié)氣與陰陽歷并行，陰陽歷用于記事，二十四節(jié)氣安排農(nóng)時(shí)。3、月相與人類生產(chǎn)活動(dòng)相關(guān)。缺點(diǎn)：1、年長不是定數(shù)。