时间与历法概述

电力传输系统
电子政务、电子商务(股票交易、 工业用电计费等---时间戳）
§2.2、时间计量标准的发展
1、时间计量和时间标准
时间的计量包括时刻和间隔的计算， 是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。 （可看成均匀流失的单方向几何直线--时间轴，轴上 的一点为瞬间，人们建立一定的时间计量系统计量 这个瞬间，赋予它以定量的标志即得到时刻。同一 瞬间，所用时间计量系统不同，得到的时刻不同。） 间隔：事物某一运动过程所经历的时间 （两个瞬间之间的距离为时间间隔）
第二章 时S. Z间HAN与G 历法
§2.1、时间的本质
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。
（一年中η四次为零，四次为极大值）
日 期 4.16 6.15 9.1 12.24 2.12
5.15 7.26 11.3
η
0
00
0-
+3m48 -
+16m24
14m24s s
6m18s s
三、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。
原子时自1972年1月1日0时正式启用。
靠全世界100多台原子钟维持，经国际时间局 统一进行数据处理，由各授时单位向全世界发布。
§2.3、世界时中的几种时间计量系统
一、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：
4、以原子内部能级跃迁频率 为计量标准的原子时（TAI）
定义： 原子钟的稳定度达10 -13 秒 （物理
时） 以原子内部的运动规律为基础建立的时间计 量系统。
“ 位于海平面上的铯133原子基态两个超精 细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡 9,192,631,770 周所持续的时间为一个原 子时秒。”
起算历元:
1900年1月0日12时 (公历1899.12.31) λ⊙=279o41’48”.04
历书wk.baidu.com的测定：
在UT的某一瞬间，观测太阳位置，对照 太阳历表，找出对应的时间。
小结：
均匀，秒长固定。但观测复杂，且精度 不高。1960年启用，1967年后原子时取代 了历书时，1984年后停用。
由于地球自转的不均匀性使得天文方法所得 到的时间（世界时）精度只能达到3年不差一秒， 这已无法满足二十世纪社会经济各方面的需求。 于是，一种更为精确和稳定的时间标准应运而生， 这就是“原子时”，它的稳定度能够达到30万年 不差一秒。目前世界各国都采用原子钟来产生和 保持标准时间。
2、以地球自转为计量标准世界时（UT）
1）原始的时间计量系统 初民 日出而作，日落而息— 以日出为起点，以
一天为计量单位，计量标准为地球自转 。 古人确立了以太阳连续两次在一地上中天的时间间
隔为一天——用圭表、日晷计时（用铜壶滴漏守 时）
真太阳时——与地球自转不同步 19世纪90年代人们设计了
投影在赤道上的太阳时角变化也不均匀。
二、平太阳时
1.平太阳
19世纪末美天文学家钮康 引入的一个假想参考点。 第一个辅助点建立在黄道上：
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。 第二个辅助点建立在赤道上：
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。
9,192,631,770
133Cs
1H 199Hg+
1,420,405,752 Hz
起始点：
为1958年1月1日 UT 0h。
（即规定此瞬间原子时TAI与世界时UT重和。事 后发现当初取的这一瞬间并非重合，而是相差了
-0 s.0039，并一直保留下来。）
UT＝ATI－0 s.0039
ET=ATI+32s.84
m⊙ ＝ t⊙＋12h 与日常生活节律一致， 但不能适应科学发展的需要。
真太阳时的缺陷：
最长（12.23）与最短（9.13）的真太阳日差51秒 真太阳的视运动是地球自转与公转运动的共同反映 （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，
平太阳时、恒星时——与地球自转同步 但都不是均匀的时间系统
古代和现代的天文定时
3、以太阳系天体的运动为计量标准的历书时 （ET）
定义：
以地球公转为依据，即观测太阳位置反演 时间。是由力学定律确定的均匀时间。又称 牛顿时。
时间单位 ：
1回归年（1900年回归年长度） =365.2422 历书日
1历书秒=1／365.2422×24×60×60＝1／ 31556925.9747
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
是一种基本均匀的时间系统
3、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：
精密时间的应用举例
与时间有关的计量基础 光速＝ 299,792,458 m/s 光在真空中传播1m只需 - 1s/3亿 - 3 ns
例：
标准计量实验室中1m长度的校准 所有与米长有关的物理量均与时间有关， 速度、 加速度、功率和能量单位等等
空间导航、定位 地面和海上导航、定位
S1S1
S2S2
S3S3
R21=(x-x1) 2+(y-y1) 2+(z-z1) 2 R22=(x-x2) 2+(y-y2) 2+(z-z2) 2 R23=(x-x3) 2+(y-y3) 2+(z-z3) 2
信号传播时间 t = R/c
解方程得 x、y、z
t 的百万分之一秒的误差会造成 300m 的定位
误差，因此必须有很高的钟的同步准确度。