时间与历法
时间与历法
时间与历法§1 时间一、时间和时间计量1．时间和时间的本质时间与空间一样，都是物质存在的一种形式，宇宙万物都在时间的长河中发生、发展与变化着。
斗转星移，日月盈亏，寒来暑往，潮涨潮落……总是一件事接着一件事，一个过程跟着另一个过程，绵延不断，反映出时间是无始无终的，时间又是连续的。
这种物质运动变化的序列和持续的性质，就是时间的本质。
2．时间的含义时间有时刻和时段两重含义，时刻是指无限流逝时间中的某一瞬间，就像时间尺度上的刻度与标记--用以确定事件发生的先后，如：年号、月份、日期、时、分、秒等；而时段是指任意两时刻之间的间隔--用以衡量事件经历的长短，如：年数、月数、日数、时数、分数、秒数等。
3. 量时的原则时间是通过物质的运动形式来计量表达的。
但在选择不同的物质运动形式来表达或计量时间的过程中，必须遵从的三个原则是：被时间计量所考察的物质运动必须具有--周期性、稳定性和可测性。
地球公转运动、月球公转运动和地球自转运动都符合量时原则的"三性"，分别以它们运动周期来计量时间，便产生了"年"、"月"、"日"的基本单位。
二、时间计量系统1．恒星时如果把遥远的恒星看作是不动的，并把它作为参考点，地球自转一周，即自转360 °所需的时间为1恒星日。
在恒星日里，再以恒星的时角（见第二章"天球坐标•第一赤道坐标"）来推算时刻，这样的时间称恒星时。
但以哪一颗恒星作参考点呢？天文界是选择春分点，即把春分点当作一颗恒星，或假设有一恒星位于春分点，于是，用春分点作为量时天体所计量的时间叫恒星时。
目前天文界已人为规定春分点的时角就是恒星时，以春分点上中天作零时起算，即：恒星时等于春分点的时角。
有：S=tr由于春分点在天球上无标志，春分点的时角是通过测定恒星的时角（）导出。
设有任意恒星M，其赤经为, 在恒星时为S的瞬间它的时角为根据恒星时的定义得：上式中可在天文年历查得，可实测；当恒星M上中天时, =0h，则有：S= ,所以，任何瞬间的恒星时，在数值上等于该瞬间上中天的恒星的赤经。
天文学时间和历法
第一部分 时间及其计量
（1）时间的概念
（2）计时仪器、时间服务
（3） 时间的种类、时间计量系统
（4）新的世界时计量系统
第一部分 时间及其计量
（1）时间的概念
• 时间的本质：
物质运动变化的序列和持续的性质。
时间有“时段”、“时刻”两个 含义
2000 2001 2002 2003 2004
本初子午线
（4） 新的世界时计量系统
历书时（ET ，Ephemeris Time ） 原子时（AT ，Atomic Time ） 协调世界时（UTC，Coordinated
Universal Time）
20世纪，随着测时精度的提高， 人们发现地球自转并不是绝对均 匀的。一年中有快有慢，并有长 期减慢现象。
世界时
在地球上某个特定地点，根 据太阳的具体位置所确定的时刻， 称为“地方时”。
13 14 15 16
12
11 10 9 8
区时
东经120°
时间的换算： 两地的地方（平）时差等于经度差。 15度＝1小时
世界时：0°经线（本初子午 线）所在地方的标准时。
UT （Universal Time）
分、时、日、年由秒累加得出。 原子钟不仅用来计量时间，它本身 就是时间标度产生器。
• 1967年起，原子时取代历书时，
从1958年1月1日世界时0时起算。
• 协调世界时（UTC， Coordinated Universal Time）
协调世界时秒长＝原子时秒长，从 1972年起使用。积累起来比地球自转 差0.9秒以上时，则跳1秒，称闰秒， 有正闰秒、负闰秒之分。只在6月30日 或12月31日最后1秒操作。目前所有的 闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。
时间和历法
2)．区时 以经线为界，把全球分为24个区，每区跨经度15°，各区把中央 经线的地方时作为本区统一使用的标准时。这样的区，称为时区； 这样的时间，称为区时。
3. 测量时间的原则 时间要用物质的运动来度量。选择不同的物质运动形式来表达 或计量时间的过程中，选择的物质需要： （1）具有固定的周期---周期性； （2）均匀等速运动---稳定性； （3）大多数人都能观测到---可测性。 地球公转运动、月球公转运动和地球自转运动都符合这三个原 则，分别用它们的运动周期来计量时间，便产生了“年”、“ 月 ”、“日”的基本单位。然而，同一种周期运动，选择不同的 量时天体（参考点），其周期时值也不同，于是便产生了不同 的时间计量系统。例如依据地球自转的恒星时、太阳时系统， 依据地球公转的历书时系统；依据原子振荡的原子时系统等。
时间包括两个方面的含义： （1）时段：测量两个瞬时的间隔，即时间经过的长短。要确定时段的长 短，必须要有一个计量时间长短的标准来作为单位，然后用这个单位来 度量两个事件发生的时间间隔，如：年、月、日、时、分和秒等。 （2）时刻：指无限流逝时间中的某一瞬间，就像时刻尺度上的刻度和标 记-用以确定事件发生的先后。要准确的确定时刻，需要选择某一特定的 时刻，来作为起算点的零点，只要计量“某事”和“起算点”之间的时 间间隔，就可以确定这件事发生的时刻了。
平太阳时和真太阳时除按预定的年首和 年尾吻合外，其他时间都有有一个差值 ，天文界定义：真太阳时和平太阳时之 差为时差，用η表示，即：η= t⊙-tm 。时 差有正有负，可大可小。时差与观测者 的地理位臵无关，只与观测日期有关。 时差每年四次等于零，在4月16日、6月 5日、9月1日和12月24日前后。四次极 值，如下边所示。时差的周年变化，是 视太阳日长度的周年变化的结果。
时间与历法
第二节历法一、概说观象授时－－－观察自然现象推定农事季节;分为：地象授时、天象授时。
地象授时———观察地面现象推定农事季节。
天象授时———观察天空现象推定农事季节。
它的方法有：斗柄授时、中星授时、晷影授时。
二、历法及其分类1、历法：即安排年月日的法则。
年按照回归年；月根据朔望月。
历月有大月小月之分；历年有平年闰年之别。
2、历法分类历法分类分为以下三类：阴历，侧重协调朔望月和历月的关系；阳历，侧重协调回归年和历年的关系；阴阳历，侧重阴历兼顾阳历。
三、阴历1、编历原则：平均历月＝朔望月；平均历年＝朔望月×12。
2、回历（伊斯兰历）－－朔望月长度＝29.5306日。
－－其中的29.5日为平均历月（大月30，小月29，大小相间）－－按尾数0.0306日，定出30年11闰。
（0.0306日×12×30＝11.016日）－－平年354日，闰年355日。
四、阴阳历1、编历原则：平均历月＝朔望月（与阴历同）；平均历年＝12.3683朔望月＝回归年；通过闰月协调历年和回归年；19年7闰。
；（19回归年×365.2422＝6939.6018日）（235朔望月×29.53056=6939.6910日）2、中国旧历的特点：强调逐年逐月推算；以月相定日序：以合朔为初一；以两朔间隔日数定大小月。
以中气定月序：据所含中气定月序；无中气为闰月。
二十四气与阴阳历并行使用。
阴阳历用于日常记事；二十四气安排农事进程。
3、干支纪法：我国古代以天为主，地为从，天与干相连就是天干，地支相连就是地支。
五、阳历1、编历原则：平均历年＝回归年；平均历月＝回归年/122、公历（1）、儒略历（前46年）：回归年长度＝365.2422日；首数365日定为平年长度（闰年为366日）；按尾数0.2422日定出4年1闰；平均历年为365.2500日（比回归年多0.0078日）。
公元325年，尼西亚会议定3月21日为春分。
时间和历法讲解
历法需要规定的： 1、纪元（公历纪元）：历法开始起算的年代。 耶稣诞生年为公元元年 耶稣诞生前，为公元前 （B.C） 耶稣诞生后，为公元后，即公元 （A.D） 2、岁首：一年的开端。 一部历法还要规定每年所含的日数，如何划分 月份，每月有多少天。
年 ——回归年（365.2422日）：季节变化 月 ——塑望月（29.5306日）：月相盈亏
回历
以12个月为一年，只有354天或者355天，与太 阳年相差几乎11天。
这将会出现什么问题？
对宗教活动尚有指导意义。但对农业活动则不。
原始的阴历的月序没有季节意义。
2、阳历 ——回归年（365.2422日
如今世界通行的公历就是一 种阳历，平年365天，闰年 366天，每四年一闰，每满百 年少闰一次，到第四百年再 闰，即每四百年中有97个闰 年。公历的历年平均长度与 回归年只有26秒之差，要累 积3300年才差一日。
公历：从儒略（July）历到格里历
现行的阳历的前身是儒略历，是儒略凯撒于公元前46 年仿照古埃及以及历法制定的。
儒略历的主要内容是：每隔三年设一闰年，平年365天，闰 年366天，历年平均长度为365.25日。以原先的第十一月1 日为一年的开始，这样，罗马执政官上任时就恰值元旦。
365—（12*30）=5天
国际日期变更线与日期早晚
பைடு நூலகம்
早一天
晚一天
减一天
加一天
5月1日 4月30日
历法
一、历法概说
年 ——回归年（365.2422日）：季节变化 月 ——塑望月（29.5306日）：月相盈亏 日 ——太阳日（24小时）：昼夜交替
天文学对于农业的作用，首先就表现在它能够为农业生产 提供准确的时间服务。——十分重要——王权的象征
小学数学-数与代数-常见的量-时间-历法
历法[lìfǎ]
释义：以年、月、日等计时单位，依照一定的法制结合，供计算较长的时间系统。
主要分为阳历、阴历和阴阳历三种。
历法是利用天象变化的规律计算时间，划分季节，判别气候，使人们的生活与生产活动都能够适时进行。
示例图片：
概念辨析：中国历法，是中国历史上由我国先民自己创制出来的各种历法。
中国是世界上最早发明历法的国家之一，历法的出现对国家经济、文化的发展有深远的影响。
汉历（农历）、干支历、彝族太阳历、傣历、羌历、和藏历等是我国现阶段在广泛使用的几部自有历法。
相关词条：阳历、阴历
例题分析与解答：
( )是世界上最早发明历法的国家之一。
考点：历法的认识。
答案：中国。
第七讲 历法和时间
四、 地球上的日期 五、 从世界时到协调世界时
� 世界时（UT）：以地球自转为基础，未 摆脱地球自转不均匀对时间的影响；
改革后的世界时分为三种：直接根据地球自转的世 界时称为UTO，UTO经过极移订正后成为UT1，UT1再经过 地球自转的季节变化订正便成为UT2。
� 历书时（ET）：以地球公转为基准，以 历书秒为单位，但精度不高。 � 原子时（atomic time， AT）是由原子钟 导出的时间，它以物质内部的原子运动为 基准，是空前精密的时间系统。
第七讲
历法和时间
第一节 历法 一、 历法概说
� 计量时间单位 � 回归年：季节变化的周期（365.242 2 日）； � 朔望月：月相盈亏的周期（29.530 6日）； � 太阳日：昼夜交替的周期。 � 观象授时 � 观察自然现象推定农事季节 � 可分为：地象授时、天象授时、斗柄授时、 中星授时、晷影授时。
A无中气月份为闰月；（夏季地球运行与远日 点，两中气平均间隔31.45日，容易出现无中 气月；近日点两中气间隔29.43日，不易出现 无中气月，如无中气，则上月必有两个中气） B根据历月包含的中气，决定该历月的月序。 C一个月出现两个中气，则顺延至其后无中气月 止。 思考题：如果考虑近日点移动，会不会出现一 年两个春节的状况？？
�独特的纪时制度——干支纪法。 “三伏”：夏至后第三个庚日为初伏，立 秋后第一个庚日为末伏。 “梅季”：芒种后逢丙日入梅，小暑后逢 未日出梅。
六、 阳历
� 编历原则
� 平均历年＝回归年，平年365日，舍去尾数 0.242 2日，积4年后满1日⇒置闰年366日； � 平均历月＝回归年/12，平均历月为30.436 8 日，一年有5个大月7个小月，大月为31 日，小月为30日。
历法
第四讲时间与历法日以下时、分、秒的计量属于时间的范畴，日以上的年、月、日的安排属于历法的范畴。
一、时间1.时间计量的发展用以计量时间的物体运动必须具有周期性和稳定性的特点。
秒是现代时间计量中的基本单位，是自转周期（日）派生出来的。
随着测时精度要求不断提高，时间计量的标准也经历了由地球自转到公转，最后到原子运动的变迁。
①1820年法国科学院规定1平太阳秒=1/86400平太阳日②1958年国际天文学联合会决议1历书秒=1/31556925.9747回归年③1967年国际天文学联合会将秒长定义为铯原子跃迁振荡9192631770次所用的时间。
1972年元旦始用原子秒。
2.时间的测定被人们选定用来测定时间的天体有两个，分别是春分点和太阳，因此得到两种时间系统：恒星时和太阳时。
恒星时是天文学中使用的时间系统，它和人们的日常活动没有直接关系，人们是按照太阳的周日运动来安排活动的。
3.各种时间①地方时各地根据天体时角测得的时刻，因经度不同，地方时不同。
两地的地方时之差就是它们的经度差。
地方时同当地的天象相联系，符合当地人们的起居和生活。
②世界时是0°经线的地方平时，也称格林尼治时间。
作为全球通用时间虽然统一，但与世界大多数地区的生活习惯不相符。
③区时是一种既在一定范围内有相对统一性，又保持一定地方性的时间系统。
是每一时区中央经线的地方平时，是全区统一的标准时间。
④法定时各国在实际应用时往往根据领土的情况，以行政区界或某种自然界线作为时区的界线，国家或地区采用同一时间，这种人为规定的时间称为现实时区，在现实时区内采用的同一时间为法定时。
⑤北京时间是东8区或120°E的地方平时，为全国通用时间。
自1986年起，新疆民用时采用乌鲁木齐（东6区）时间。
⑥日界线是人为规定的，可以是任一经线，1884国际经度会议决定将180°经线定为日界线。
4.真太阳时与平太阳时实际上我们日常用的计时是平太阳时，平太阳时假设地球绕太阳是标准的圆形，一年中每天都是均匀的。
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时差（η）的概念——在天文学上时差是指真太阳时与平太
阳时的时刻差。 时差的变幅
11月3日即η=：+1η6.=4m分⊙(真-m时快)
月12日η= -14.4分(真时慢)
产生时差的原因：
① 真太阳日长有季节变化：视日-平日
2
+-2291秒秒（时段差）
② 逐日的时段差的累积导致真 时与平时产生较大的时刻差： η
出现最短和最长的时间其实并非与二分二至完全吻合（最
长冬至后12月23日，最短秋分前9月17日）。
用日晷测定真太阳时：
• 用泡沫塑料制作日晷面，将圆分为
24等分，表面时刻顺时针标记，
底面时刻逆时针标记。
φ
• 在日晷面中心垂直插入圆木棒，使
之成φ角固定于底板上。
• 使用时将晷针指向天北极，晷针日 影所指的时刻则为地方真太阳时。
（2） 量时原则 时间计量：时间是通过物质的运动形式来计量表达的 。 量时原则 ：被时间计量所考察的物质运动必须具有——连续
的周期性、足够的稳定性、可测的复现性。
例如：地球自转、公转运动；机械摆；石英晶体振荡；原子谐波振荡 等。
P
2、恒星时（Sidereal Time）（28-29）
Z
Q′
★ tr
中星仪：只在天子午线上摆动，只 有纬度的变化，没有经度的变化。
Z
3、真太阳时（又称视时m⊙）
（1）真太阳——太阳的视圆面中心。
P
⊙
Q′
t⊙
（2）真太阳时的单位： 真太阳日——真太阳连续两次上中天的
Qγ
时间间隔
P′
真太阳时： 1个真太阳日= 24h m⊙ 1h m⊙ = 60m m⊙ ； 1m m⊙= 60sm⊙
则有： m⊙ =（S-α⊙）±12h
（S-⊙）＞12h取负号 当 （S-⊙）＜12h取正号
4、平太阳时（又称平时m）
（1）平太阳—因—为以：真视太时阳各的级平单均位角均速不度是在常天量赤，道上运行的假
想参考点。
故无法用钟表守时。
（2）平太阳时的单位：
平太阳日——平太阳连续两次上中天的时间间隔。
4、平太阳时（又称平时m）29-30 （1）平太阳——以真太阳的平均角速度在天赤道上
+29S - 21S
①公转角速度不均匀(59′±2′)/日(±8S) 成因 ②黄赤交角导致太阳每日赤经差变化(主因)
由此引出平太阳的概念
春秋分：Δα小； 冬夏至： Δα大
太阳
秋分点
59′
地球轨道
每日
59′
A
A
黄道
冬至点
P
地球
天赤道
夏至点
A
春分点
•
地球在黄道上公转，在地球上看太阳在黄道上做周年
视运动，而衡量时间的是按照第一赤道坐标系（时角），
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一、时间
1、时间概述
（1）时间含义 时刻：是指无限流逝时间中的某一瞬间，用以确定事件发生
的先后（如：年号、月号、日号、时、分、秒等 ）。 在GPS定位测量中，通常把观测时刻称为观测历元
时段：是指任意两时刻之间的间隔，用以衡量事件经历的长 短（如：年数、月数、日数、时数、分数、秒数等） 。
γ
（1）恒星时的单位（均为常量）：
地平圈
恒星日——春分点（ γ ）或恒星在某地
连续两次上中天 的时间间隔。
P′
恒星时（S）： 1恒星日= 24恒星小时
1恒星小时= 60恒星分 1恒星分= 60恒星秒
（2）恒星时的测定：
恒星时的零点——以春分点（γ）上中天作零时起算。
即：恒星时（S）= 春分点的时角（tr） 有：S = tr
+16.4分 - 14.4分
但： m⊙的实测难， 且精度不高
平时的测定：①测定真时m⊙推算平时m：
∵ η= m⊙- m ∴ m = m⊙-η（实测 m⊙ η查表）
②测定恒星时推算平时： 平太阳是一个理论参考
∵m⊙
=（S
-α⊙）±12h
点无法直接跟踪观测。
∴代入上式得：
α m =（S - ⊙）±12h –η （ S 实测 ，α⊙ η 查表）
恒星时的测定：
恒星时的测定（ γ无标志）
如图所示：设有任意恒星M，其赤经为 在恒星时为S的瞬间它的时角为tm 。
根据恒星时的定义得：S=tr=m+tm （m可在天文年历查得，tm可实测） 当天体M上中天时tm=0 ，则有:S=tr= m 结论：任何瞬间的恒星时，在数值上等
于该瞬间上中天的恒星的赤经。
由于真太阳日长有季节变化，故视时单位不是常量。
（3）真太阳时的测定：
①视时（m⊙ ）的起算点： 1925年以前以真太阳上中天定为零时。有：m⊙ = t⊙ 1925年以后以真太阳下中天定为零时。则: m⊙ = t⊙ ±12h
当：t⊙ ＞12h 取负号； 当：t⊙＜12h 取正号
恒星日与真太阳日比较:161-162 恒星日为常量 γ 春分点 ★ γ 春分点 ★（地球自转360°） 真太阳日为变量 （地球平均自转360°59′）
所以有“由黄经差造成赤经差”这一结果，这个结果就造
成二分时—21秒，二至时+21秒；这第一个原因是假定地
球公转是匀速的。事实上地球公转有快有慢，最快造成
+8秒最慢则—8秒，这是第二个原因。两者叠加的结果就
是使视太阳日长度最长达24h0m21s，最短23h59m39s。
注意地球公转的最快与最慢并不与二分或二至同步，所以
21 0 3
18 表面 6
15 12 9
3 0 21
6 底面 18
9
15 12
故 宫 的 日 晷
作业：制作日晷
②视时的测定: 粗略测定——用日晷测视时 （白昼晴天适用）
Z
P
⊙
Q′
tr
t⊙ ⊙
精确测定：
从恒星时定义式：S=tr=α⊙+ t⊙
γ P′
得：t⊙=S-α⊙
代入公式：m⊙ = t⊙ ±12h
天文台用中星仪测定恒星时在中午测的 目的是为了提高测量精度。
Z
P
★M Q′
★M
tm
tr
mαm，
γ P′
★ 大气蒙差
☆ ★
大气层
N
地球
中星仪
观测恒星过上中天（过 观测站子午圈）的一种天体 测量仪器。又称子午仪。主 要用于精确测定恒星过上中 天的时刻，以求得恒星钟的 钟差，从而确定世界时、恒 星赤经和基本天文点的经度。
运行的假想参考点。 （2）平太阳时的单位： 平太阳——平太阳连续两次上中天的时间间隔。
平太阳日——平太阳连续两次上中天的时间间隔。
平太阳日——是真太阳日长的年平均值（常量）。
平太阳时（m）：
1个平太阳日= 24h m ；1h m = 60m m ； 1m m= 60sm
（3）平时的测定:
平时的起算——以平太阳下中天定为零时。