基础天文-时间与历法

三、平太阳时
1.平太阳：
引入的一个假想参考点。 在黄道上建立第一个辅助点： 在黄道上均匀运动，其速度等于真太阳的平均 速度，并与真太阳同时过近日点和远日点。 在赤道上建立第二个辅助点： 在赤道上匀速运动，其速度等于真太阳的平均 速度，与第一辅助点同时过春分点和秋分点。 第二个辅助点为在赤道上做匀速运动的平太阳。
s
λ北京 = 7h 45m 26s ）
8、已知恒星时S=6 h38 m，某恒星再过 2h10 m上中天，求该恒星的赤经。 9、已知某恒星的α=20 h38 m，当 S=23 h17 m时，该恒星的时角等于多少？ 10、某恒星的t=14 h12 m，它的 α=13 h02 m，求观测时刻的恒星时。 11、某人10月1日9时从北京飞往纽约（西 五区）11小时后到达，当地时间为几月几 日几时？
为了统一全球的日期，国际上规定，在太平洋中以180°经 线为准，避开陆地和岛屿画一条国际日期变更线，叫做日界 线。在南太平洋上,有三个岛屿- 汤加塔布岛,瓦鸟群岛和查 塔姆群岛.这三个岛屿散落在西经175°附近,如果国际日期 变更线沿着180°经线直划下去,这三个岛屿将是世界上最后 迎接新世纪曙光的地方.为了避免一个国家分属两个半球带 来时间的混乱,把这三个群岛都划入东半球,归入东经180°, 这样,汤加和新西兰的一些岛屿上的国民最先敲响每年的新 年钟声. 从日界线以东往西走，越过日界线，即从西十二区进入东 十二区，日期增加一天，时间不变，如果自日界线以西往东 走，越过日界线，即从东十二区进入西十二区，日期减一 天。假如一个产妇坐飞机，恰巧在飞越日界线前后出生了一 对双胞胎，飞机在东十二区上空出生了第一个婴儿，飞机飞 越日界线，进入西十二区上空之后，又出了一个婴儿，那么 这两个婴儿的出生日期相差一天，后出生的婴儿，应当是弟 弟（或妹妹），但生日日期却早一天，按生日日期来论，反 而成为哥哥（或姐姐）。
时间计量系统
一、恒星时： 定义：以春分点的周日视运动为依据建立的时 间系统。 时间单位：恒星日—春分点连续两次上中天的 时间间隔。 起始点：上中天 恒星时在数值上 等于春分点的时角。 S = tr = α+ t 当任一恒星上中天时 t=0；即s=α。
二、真太阳时
定义：以太阳视圆面中心的周日视运动为 依据建立的时间系统。 时间单位：真太阳日—真太阳连续两次下中 天的时间间隔。 起始点：下中天 真太阳时 以真太阳的时角度量： m⊙ ＝ t⊙＋12h= t + 12h
UT的三种系统：
显然，地球自转速率的不均匀性和极移的 影响都包含在世界时中。 1956年起，把世界时划分为三种：
（1）UT0：天文台直接测量的结果 （2）UT1：对UT0做经度的修正 UT1＝UT0＋△λ （3）UT2：对UT1做季节变化的改正 UT2＝UT1＋△Ts
UT2系统不仅含有地球自转的长期变化及不规 则变化，同时还受经验改正△Ts不够严格的影 响，它并非是一个均匀的时间计量系统。
2）已知地方平时化地方恒星时：
s＝So＋（m－λ）（1＋1／365.2422）＋λ
3）已知地方恒星时换地方平时：
M＝Mo＋S（1－1／366.2422）
m＝Mo＋（s－λ）（1－1／366.2422）＋λ ＝M0＋s－（s－λ）1／366.2422
天体位置的估计
1、已知：日期（α⊙）；时间（m= t⊙+12h ）； 地点（φ= Z±δ）；时角（ t ）;天顶距（ Z） 求：天体的α 、δ 利用：s = α⊙+ t⊙= α+ t α⊙：可查天文年历，也可自己推算 α⊙= 0h （3.21） α⊙= 6 h（6.22） α⊙=12h（9.23） α⊙= 24h（12.22） Z = φ –δ；δ= φ - Z
• 北京时间=UT+8小时
北京地方时和北京时间完全是两码事！
• 北京时间正午12点（东经120度）时，北京地方时 （东经116.5度）即太阳时为11点46分，所以此时 北京的太阳在子午线以东约3.5度，再过14分钟北 京的太阳才上中天
3、国际日期变更线——日界线
日界线：太平洋中经度1800线（避开陆地与岛屿画出的一 条国际日期变更线）。 日界线东西两侧是东12时区与西12时区重合的区 域，时分秒相同，但日期相差一天。 由西向东每过一个时区，就要增加一个小时，因 此，由西向东越过日界限，日期减少一天；而由东向 西越过日界限，日期增加一天。
时间的计量
1、建立时间系统的目的： 判别和排列事件发生的先后顺序和运动的快慢。 2、时间计量包含：既有差别又有联系的两个内容 时刻：事物运动中，某一状态发生的瞬间。 间隔：事物某一运动过程所经历的时间。 3、基本原则： 选择某一运动规律已掌握，运动状态可观测到的具体事 物。 选取该事物的某一运动过程为时间的基本单位。 选取该事物的某一运动状态为时间计量的起算点。
m＝s（1－1／366.2422）
1平太阳日＝ （1＋1／365.2422）恒星日 ＝1.0027379恒星日
s＝m（1＋1／365.2422）
二、平时时刻与恒星时时刻的换算 1、格林尼治的时刻换算：（λ=0o）
1）已知平时求恒星时：M→S S＝So＋M（1＋1／365.2422） 2）已知恒星时求平时：S→M： M＝Mo＋S（1－1／366.2422）
世界时 Universal Time (UT)
天文事件通常用世界时Universal Time (UT) or Coordinated Universal Time (UTC) ，近似为 the local time for Greenwich （England --- the Greenwich Mean Time (GMT) The conversion from UT to local zone time：
世界时：（S、M⊙、M）以本初子午线为标
准的地方时为世界时。 （λ= 0h ） m - M = △λ （ + 东、 - 西 ） s - S = △λ （ + 东、 - 西 ）
区时： （Th）为平时系统
（ λN = N150） 把全球分成24个时区，每区跨经度150，各 区把中央经线的地方时作为本区统一使用的标 准时。这样的区域称为时区 ；这样的时间称 为区时。
为什么需要时区？
在任一相同时刻，地球上不同的地方有不同的 时间（相对于太阳） 在你东边的人早看到太阳到达子午线，而在你 西边的人则晚看到太阳到达子午线 经度每相差1度，太阳通过子午线（当地正 午）的时间相差4分钟 如果全世界用同一个时间，我们的时钟将不会 与太阳同步：
• If, for example, we all used Greenwich Mean Time, 12 noon would occur for Beijing when the Sun was below the horizon and it was pitch dark outside (in winter)
Mo
S=0
0h
M
s0 s So是当日世界时为零时所对应的恒星时。 Mo是当日或前一日恒星时为零时所对应的世界时。
2、任意经度区的时刻的换算
（S＝s－λ； M＝m－λ； M＝Th－Nh） 1）已知区时化地方恒星时：
S＝So＋M（1＋1／365.2422）
s＝S0＋（Th－Nh）（1＋1／365.2422）＋λ
Time Zones (时区) Sunlight
Sunset Midday
Earth
Midnight Sunrise
如果每个城市都根据自己的正午制定时间，那 么事情将变得很复杂，你将忙于调整你的手表 时间 折衷且明智的办法：划分时区。全球分为24个 时区，每个时区的经度宽度为15度，对应的时 差为 15°×4 minutes/degree = 60 minutes = 1 hour。每个时区采用本时区中央经度所对 应的时间 One nation usually adopt one time zone • 北京（东经116度22分）时间：东八区中央 经度即东经120度的时间
时间与历法
绝对的、真实的、数学的时间，由于它 自身的本性，与任何外界事物无关的，均 匀的流逝。 —— 牛顿 —— 当宇宙开始收缩时，时间不颠倒方 向。人们会继续变老，所以不能指望等 待宇宙收缩时去恢复你的青春。 —— 史蒂芬 霍金——
时间是什么？
时间是建立在物质的运动和变 化的基础上的，时间和空间都是物 质存在的基本形式，物质的运动与 变化永远是在时间和空间中进行 的。脱离了物质，脱离了物质的运 动和变化，时间和空间都将是毫无 意义的。
现代时间服务工作
一、世界时（UT）的改正： 定义：λ＝0o的地方平时 M 测定：UT＝tm＋12h＝（S－αm）＋12h 影响的因素：
（1）极移：地球瞬时自转轴在地球本体内的运 动。（地极移动造成地理经纬度的变化） （2）地球自转不均匀： 长期变化：自转减慢，日长增0s.0016／百年 季节变化: 自转上半年慢，下半年快 ±0s.001 不规则变化: 时快时慢。
1、真太阳时比恒星时每日约长4分钟
太阳在周日视运动的同时，又以逆时针 方向做周年视运动，每日在黄道上自西向东 约运行1度，因此真太阳时比恒星时约长4分 钟。 s ≈ m⊙＋3m56s
周年 北极点 子午线
春分点
周日
赤道
2、真太阳时的缺陷：
（1）、太阳在黄道上的运动不均匀。 （地球公转轨道为椭圆） （2）、即使太阳在黄道上运动均匀，由于黄赤 交角的存在，投影在赤道上的太阳时角变化 也不均匀。
1、地方时：
定义：
以本地子午面为起算平面，根据任意量时 天体所确定的时间。（s、m ⊙、m） 地方时与地方经度的关系： 在同一计时系统内，任意两地同一瞬间 测得的地方时之差，在数值上等于这两地的地 方经度之差。 λA -λB = mA –mB = SA – SB = tA – tB
2、世界时与区时：
练习：
1、北京夏至日太阳中天的高度？冬至日 呢？（90o-φ±ε） 2、9月23日日落1小时后，天狼星的时角等 于多少？（S=α⊙+ t⊙=α+t） 3、正午测得太阳中心的高度为30o15’，此 时太阳δ⊙＝19o25’。求当地的地理纬 度？（ Z =φ-δ）
4、乌鲁木齐（87 031 ’E）与北京（116019 ’E）的 地方时刻之差是多少？ 5、当北京（λ=8 h）的恒星时为8 h45 m时，某地的 恒星时指在5 h30 m，问：该地的经度是多少？ （ m - M = △λ ） 6、在某地（λ=6 h56 m20 sE）5月6日用日晷测得真 太阳时10 h02m，求相应的北京时间及地方平时。 （η = m⊙ – m = t⊙ - t 时差为3 m24 s） 7、2002年11月13日北京时间12 h00 m的地方恒星时 是多少？ s = S0 +（Th – Nh ）（1+μ）+λ （S 0= 3 h28 m42
2、平太阳时：
定义：以平太阳的周日视运动为依据建立 的时间系统。 时间单位：平太阳日—平太阳连续两次上 中天的时间间隔。 起始点：下中天。 平太阳时以平太阳的时角度量。 m = tm+12h
四、时差：
真太阳的时角与平太阳的时角之差。 时差：η= t
⊙
– t
m
时差的零点与极大值：
（一年中η四次为零，四次为极大值）
恒星时与平时的换算
S、ｍ是两个不同的时间计量系统 １）时间单位不同：１恒星日≠１平太阳日 ２）起始点不同： 上中天；下中天
因此,两时间计量系统的时间间隔不同，时刻也 不同。 时间间隔换算与时刻换算。
一、时间间隔的换算
回归年：平太阳连续两次过春分点的时间间隔。 1 回归年＝365.2422平太阳日 ＝366.2422恒星日 1恒星日＝（1－1／366.2422）平太阳日 ＝0.9972696平太阳日
日 期 η
4.16
6.15
9.1
12.24
2.12
5.15
7.26
s
+3m48s
-6m18s
+16m24s
地方时、世界时、区时
计量系统的地方性
恒星时、真太阳时、平太阳时是以春分 点、真太阳、平太阳为参考点，以过当地 子午圈的时刻为起算点，以时角量的。 对于观测者，只要位于不同的地理经 圈，就对应不同的天子午圈，因此，参考 点过的天子午圈不同，所得时刻也不同。