第二章 時(shí)間及歷法

§2.6時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)

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(wú)意義的。時(shí)間是什么？時(shí)間的計(jì)量1、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。2、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(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。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(cè)到的具體事物。選取該事物的某一運(yùn)動(dòng)過(guò)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)。

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由于春分點(diǎn)在天球上無(wú)標(biāo)志，春分點(diǎn)的時(shí)角是通過(guò)測(cè)定恒星的時(shí)角（t）導(dǎo)出。

當(dāng)任一恒星上中天時(shí)，其

t=0；即S=α

二、真太陽(yáng)時(shí)(m⊙)定義：以太陽(yáng)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(yáng)日—真太陽(yáng)連續(xù)兩次下中天的時(shí)間間隔。起始點(diǎn)：下中天

真太陽(yáng)時(shí)

以真太陽(yáng)的時(shí)角度量：m⊙＝t⊙＋12h=t+12h1、真太陽(yáng)時(shí)比恒星時(shí)每日約長(zhǎng)4分鐘太陽(yáng)在周日視運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又以逆時(shí)針?lè)较蜃鲋苣暌曔\(yùn)動(dòng)，每日在黃道上自西向東約運(yùn)行1度，因此真太陽(yáng)時(shí)比恒星時(shí)約長(zhǎng)4分鐘。恒星時(shí)比太陽(yáng)時(shí)每年快一天。m⊙

≈s＋3m56s太陽(yáng)時(shí)和恒星時(shí)2、真太陽(yáng)時(shí)的缺陷（1）太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)時(shí)角變化也不均勻。三、平太陽(yáng)時(shí)1.平太陽(yáng)：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(yáng)的平均速度，并與真太陽(yáng)同時(shí)過(guò)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(yáng)的平均速度，與第一輔助點(diǎn)同時(shí)過(guò)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(yáng)。2、平太陽(yáng)時(shí)：定義：以平太陽(yáng)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(yáng)日—平太陽(yáng)連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。起始點(diǎn)：下中天。平太陽(yáng)時(shí)以平太陽(yáng)的時(shí)角度量。m=tm+12h§2.7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(yáng)時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)是以春分點(diǎn)、真太陽(yáng)、平太陽(yáng)為參考點(diǎn)，以過(guò)當(dāng)?shù)刈游缛Φ臅r(shí)刻為起算點(diǎn)，以時(shí)角量度。對(duì)于觀測(cè)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(guò)的天子午圈不同，所得時(shí)刻也不同。1、地方時(shí)定義：以本地子午面為起算平面，根據(jù)任意天體即時(shí)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(cè)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,也是觀測(cè)同一天體的時(shí)角之差。mA–mB=λA-λB=tA–tB

2、區(qū)時(shí)與世界時(shí)

區(qū)時(shí)：把全球分成24個(gè)時(shí)區(qū)，每區(qū)跨經(jīng)度15

°，各區(qū)把中央經(jīng)線的地方平時(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(chēng)為時(shí)區(qū)；這樣的時(shí)間稱(chēng)為區(qū)時(shí)。其中0°經(jīng)線所在的時(shí)區(qū)稱(chēng)0時(shí)區(qū)；東經(jīng)半球的時(shí)區(qū)稱(chēng)東時(shí)區(qū)，也可用符號(hào)"+"表示；西經(jīng)半球的時(shí)區(qū)稱(chēng)為西時(shí)區(qū)，也可用符號(hào)"-"表示；東12區(qū)和西12區(qū)都是半個(gè)時(shí)區(qū)，它們合成一個(gè)完整的時(shí)區(qū)，稱(chēng)東西12區(qū)，或就稱(chēng)12區(qū)。(Th)為平時(shí)系統(tǒng)(λN=±N×15°)N=1-12我國(guó)統(tǒng)一采用北京所在的東八時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)，即東經(jīng)120°經(jīng)線的地方時(shí)為“北京時(shí)間”。需注意的是，北京時(shí)間是區(qū)時(shí)，不是北京地方平時(shí)，二者相差約14.5分鐘。北京區(qū)時(shí)=UT+8小時(shí)

世界時(shí)：零時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)，即格林威治地方平時(shí)，特稱(chēng)為世界時(shí)（λ=0h）

時(shí)間丟失之迷

1519年9月20日，麥哲倫率領(lǐng)5只船共265人從西班牙塞維利亞城出發(fā)向西遠(yuǎn)航，歷時(shí)近三年，環(huán)球一周，到1522年9月6日，僅剩的一只船回到塞維利亞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們比岸上人少做了一個(gè)禮拜，查航海日志中所記載的星期天比岸上少了一個(gè)，但船上是根據(jù)日出日落或天明天暗記載日期的，肯定沒(méi)有錯(cuò)。這少過(guò)了一個(gè)星期天是怎么回事，向西航行的航海家們?yōu)槭裁础皝G失”了1天？直到后來(lái)，人們才知道，相對(duì)地球來(lái)說(shuō)太陽(yáng)是不動(dòng)的，地球自轉(zhuǎn)是由西向東旋轉(zhuǎn)的，正是由于地球的旋轉(zhuǎn)，造成了地球上任何一個(gè)固定點(diǎn)每日24h的時(shí)間循環(huán)，這"24h"只適用于對(duì)于地球來(lái)說(shuō)"不動(dòng)"或小范圍運(yùn)動(dòng)的對(duì)象，而對(duì)于在地球東西方向上做長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)的人來(lái)說(shuō)，一天不再是24h，卻是要長(zhǎng)于或短于24h。3、國(guó)際日期變更線——日界線上述故事中，航海家由東向西航行，而地球不停地由西向東旋轉(zhuǎn)著，他們就好象一直不停地追逐著下沉的太陽(yáng)。因此夜晚總是比頭一天遲一點(diǎn)來(lái)臨，這就等于說(shuō)延長(zhǎng)了船上白晝的時(shí)間，也就是說(shuō)連續(xù)兩次太陽(yáng)升到上中天的時(shí)間要比地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)。據(jù)計(jì)算，在他們船上，每天比24小時(shí)長(zhǎng)2分鐘左右。這2分鐘與24小時(shí)比是太短了，況且在當(dāng)時(shí)，他們船上還沒(méi)有準(zhǔn)確的鐘表，每天多2分鐘根本察覺(jué)不出來(lái)。然而他們?cè)诖虾叫辛?年多，積少成多，3年竟湊成1整天！那奇怪的1天就這樣悄悄地從他們身邊溜走了。

如果他們繼續(xù)航行，環(huán)球一周，又會(huì)少了一天，環(huán)球兩周，就會(huì)少兩天；相反，如果他們東航行，環(huán)球一周，就會(huì)多一天，環(huán)球兩周，就會(huì)多兩天。日界線：太平洋中經(jīng)度180°線（避開(kāi)陸地與島嶼畫(huà)出的一條國(guó)際日期變更線）。

為了統(tǒng)一全球的日期，國(guó)際上規(guī)定，在太平洋中以180°經(jīng)線為準(zhǔn)，避開(kāi)陸地和島嶼畫(huà)一條國(guó)際日期變更線，叫做日界線。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(guò)一個(gè)時(shí)區(qū)，就要增加一個(gè)小時(shí)。在南太平洋上,有三個(gè)島嶼：湯加塔布島,瓦鳥(niǎo)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(guó)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(guó)家分屬兩個(gè)半球帶來(lái)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(guó)民最先敲響每年的新年鐘聲.從日界線以東往西走，越過(guò)日界線，即從西十二區(qū)進(jìn)入東十二區(qū)，日期增加一天，時(shí)間不變，如果自日界線以西往東走，越過(guò)日界線，即從東十二區(qū)進(jìn)入西十二區(qū)，日期減一天。假如一個(gè)產(chǎn)婦坐飛機(jī)，恰巧在飛越日界線前后出生了一對(duì)雙胞胎，飛機(jī)在東十二區(qū)上空出生了第一個(gè)嬰兒，飛機(jī)飛越日界線，進(jìn)入西十二區(qū)上空之后，又出了一個(gè)嬰兒，那么這兩個(gè)嬰兒的出生日期相差一天，后出生的嬰兒，應(yīng)當(dāng)是弟弟（或妹妹），但生日日期卻早一天，按生日日期來(lái)論，反而成為哥哥（或姐姐）?！?.8現(xiàn)代時(shí)間服務(wù)

時(shí)間計(jì)量工作可以概括為：

測(cè)時(shí)、守時(shí)和授時(shí)三項(xiàng)內(nèi)容測(cè)時(shí)：測(cè)定恒星的瞬時(shí)位置，經(jīng)過(guò)歸算獲得準(zhǔn)確時(shí)刻（圭表、日晷、中星儀、等高儀）守時(shí)：用守時(shí)工具把所測(cè)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(cè)得的時(shí)間用各種手段播報(bào)出去（鳴鑼擊鼓、無(wú)線電報(bào)時(shí)、電視系統(tǒng)授時(shí)）§2.9歷法一、制歷的基本原則：

1、歷法：推算年、月、日的時(shí)間長(zhǎng)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(méi)有簡(jiǎn)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。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(jiǎn)單、明了、易記。寧可犧牲精度以滿足簡(jiǎn)單。（3）有通用性，能為廣大地區(qū)所接受。3、主要有三種類(lèi)型（1）太陰歷：（回歷）以朔望月為基本單位。（2）太陽(yáng)歷：（公歷）以回歸年為基本單位。（3）陰陽(yáng)歷：（農(nóng)歷）以朔望月計(jì)月，以回歸年計(jì)年，二者兼顧。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。置閏：30年11閏

太陰歷年長(zhǎng)：

35411/30=354.3666日

12個(gè)朔望月：29.5306×12＝354.36708日30年的歷年長(zhǎng)：354×30＋11＝10631日30年朔望月長(zhǎng)：29.5306×12×30＝10631.0124日30年共差17m1s，一年差41s.5在30年的第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29年為閏年，閏日加在閏年的最后一天。

（可保證朔在月初和年首）

優(yōu)點(diǎn)：日期與月相吻合的較好

缺點(diǎn)：歷年長(zhǎng)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(guó)家和地區(qū)在宗教節(jié)日上使用。三、太陽(yáng)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),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(zhǎng)：3651／4＝365.25日

回歸年長(zhǎng)：365.2422日400年差3天。

年首：每年冬至后第十天。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。公元前8年奧古斯都對(duì)歷法又一次改革

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。公元1582年：測(cè)得太陽(yáng)3月11日過(guò)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(zhǎng)：36597／400＝365.2425

回歸年長(zhǎng)：

365.2422

25s.9／1年；2h52m48s／400年3300年才差一天

優(yōu)點(diǎn)：與季節(jié)相吻合

缺點(diǎn)：月只是一個(gè)過(guò)渡單位，與月相無(wú)關(guān)。我國(guó)1912年采用格里歷，但不用其紀(jì)年，直到解放后才采用。四、陰陽(yáng)歷：（農(nóng)歷）歷月長(zhǎng)：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(zhǎng)：使其平均歷年長(zhǎng)與回歸年長(zhǎng)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。

19年7閏：19個(gè)回歸年長(zhǎng)：365.2422×19＝6939.601819個(gè)歷年長(zhǎng)：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。4、二十四節(jié)氣

農(nóng)歷中表示太陽(yáng)位置的特殊方法,中國(guó)獨(dú)有的。

每一節(jié)氣太陽(yáng)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345