天文学基础 时间

A
1
A
A
2
A
地球公转运动方向
地球自转 运动方向
春分点方向
以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
K
P
C B A
c ab
原因2:黄道与天赤道有交角，投影不均匀
10:47:45
以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时 平太阳：
1）周年视运动轨迹是天赤道而不是黄道； 2）天赤道上运行的速度均匀； 3) 运动周期等于一个回归年。
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以地球自转为基础的时间计量系统
天体的周日运动是地球自转的直接反映，选择不 同的天体就形成不同的时间计量系统。
太阳
恒星
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以地球自转为基础的时间计量系统——恒星时
恒星日：春分点在天球上连续两次上中天的时间间隔。
运动 单位 历元
春分点
0时（地方性!）
10:47:45
恒星日，恒星时，恒星分，恒星秒…
两地时角差与该两地点的地理经度差有什么关系 ？
tB tA B A
10:47:46
地方时、区时与日界线
地方时：
G
P tB tA B A ?
B
A
S tA tB
G’ S’
t ∠SPA= A
10:∠47:G46 PA= A
t ∠SPB= B
∠GPB= B
GP B
S A B’ A’
∠APB=时角差
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时间及其计量 以地球自转为基础的时间计量系统 地方时、区时与日界线 时间服务
10:47:46
地方时、区时与日界线
地方时：
不同地点有不同的时间起算点，形成各自不同的时间 计量系统，即地方时系统。地方时可以用基准星（春分点， 平太阳）的时角表示。
地球上任两点某一瞬时地方时之差就可以用基准星的 时角差表示。
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第四讲 时间与历法
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上篇：时间 下篇：历法
逝者如斯夫，不舍昼夜 —— 孔子
盛年不重来，一日难再晨。及时当勉励，岁月不待人。 ——陶渊明
天可补，海可填，南山可移。日月既往，不可复追。 ——曾国藩
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时间及其计量 以地球自转为基础的时间计量系统 地方时、区时与日界线 时间服务
S8′ 留！
上一讲回顾 －地外行星的视运动
N4N′ 3′ S2′
N2′ N3 N2
S1′,N1′ N1
N4
S5′
E4
E3
S3′ 10:47:45
E5 E1 E2
N5 S4′
合 西方照 冲 东方照 合
晨星
由晨 到昏
昏星
回合周期：
1 11 S ET
上一讲回顾 －月相可观测时间
清晨
月落线
子夜
可观测区
东天可见
确定所依据的物质运动（依据） 确定时间单位（单位） 确定时间基准（历元）
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X = A + Bt +φ(t)
时间及其计量
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水漏（古希腊）
时间及其计量
天文学的时间测量
以地球自转为依据； 以地球公转为依据； 原子内电子跃迁；
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时间及其计量 以地球自转为基础的时间计量系统 地方时、区时与日界线 时间服务
以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
已知一个平时时段dT，求对应的恒星时时段ds
ds dT (1 )
已知一个恒星时时段ds ，求对应的平时时段dT
dT ds(1 )
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以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
平子夜恒星时：平太阳下中天这个特殊时刻的恒星时
有四次取极值（极大和极小）， 日期为： 2月12日左右(-14.4m) 5月15日左右(+3.8 m) 7月26日左右(-6.3 m) 11月3日左右(+16.4m)
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以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
民用时：把子夜算作一天的开始，和平太阳时相差12小时
mc=m+12h
一般，平太阳时指民用时。
西天可见
黄昏 朔
上弦月
望
月出线
下弦月
朔
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上一讲回顾 －内行星可观测时间
可观测区
清晨
星没线
晨星
黄昏 上合
10:47:45
昏星
东大距
星出线
下合
西大距 上合
上一讲回顾 －外行星可观测时间
可观测区
清晨
东天可见
星没线
星出线
黄昏
合
西方照
冲
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西天可见
东方照
合
运动
空间 √ 时间 ？
s0 平 12h
从格林尼治平子夜恒星时 到当地恒星时
春分点
s0 S0
平太阳 赤经
12小时
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以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
已知某一瞬时民用时，求相应于该时刻的恒星时
s s0 mc (1 )
已知某一瞬时的恒星时，求相应于该时刻的民用时
mc (s s0 )(1 )
课题练习
A,B两地经度差15度 （–15），某时 刻平太阳在B地上中 天，问多长时间后平 太阳在A地上中天， 在此期间，地球旋转 了多少度？
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精度
Z
t
Q
t
S
春分点
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
性质一：若假设春分点在天球上
的位置保持不变，则恒星日是地球 的真实自转周期。 （360度）
性质二：恒星时等于春分点的时
角。
性质三：由任一恒星的位置可推
算恒星时。
性质四：任一瞬时的恒星时等于
该瞬时上中天的恒星的赤经。
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上一讲回顾 －地内行星的视运动
S3′
N2′
E9
S4′ N3′ N6′ S5′,N5′
N7′ S6′
S2′ E8
N7 N2
N8 N3
10:47:45
N4′ N8′
S1′,N1′ E7
上合
昏星
东大距
N1N6 E6 N5 E5
下合 西大距 上合
晨星
N E4 9
回合周期：
N4
S9′,N9′
111 STE
E3 E1 E2
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时间及其计量
时间和空间一样，都是物质存在的 形式，时间也象空间一样，没有物质， 也就失去它的意义。
恩格斯
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太阳和月球可能是帮助人类最先感受到时间存在 的天体。
时间含义的两重性 — 时刻与时段
时间及其计量
时间测量参照的运动应具备的特点
周期性 稳定性 可测性 时间计量的主要工作
真太阳日：（时、分、秒）
真太阳中心连续两次上中天的时间间隔
特点：
长短不一
运动 单位 历元
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以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时 真太阳日长短不一
原因1:太阳周年视运动速度不均匀
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以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时 原因1:太阳周年视运动速度不均匀
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本质 N
性质二：恒星时等于春分点
的时角。
定义
Z
t
Q
S
春分点
10:47:45
时间 角度
时角
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
性质一：若假设春分点在天
球上的位置保持不变，则恒
P
星日是地球的真实自转周期。
（360度）
本质
性质二：恒星时等于春分点 N
的时角。
定义
性质三：由任一恒星的位置
可推算恒星时
测量
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
性质一：若假设春分点在天
球上的位置保持不变，则恒
P
星日是地球的真实自转周期。
（360度）
N
本质
Z
t
Q
S
春分点
10:47:45
时间 角度
时角
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
性质一：若假设春分点在天
P
球上的位置保持不变，则恒
星日是地球的真实自转周期。
（360度）
随天体而异
观测 直接观测
长期观测并比较
关系 由于相对恒星背景的运动，使得天体每日周日视运动不同
上一讲回顾 －天体视运动
天体周日视运动 太阳视运动 月球视运动 日食与月食 行星视运动
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上一讲回顾 －日月食产生的条件
黄经条件（朔望条件） 黄纬条件（交点条件）
K
P
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日食：日月相合于黄白交点附近。 月食：日月相冲于黄白交点附近。
Z
t
Qห้องสมุดไป่ตู้
t
S
春分点
10:47:45
时间 角度
时角
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
性质一：若假设春分点在天球上的
位置保持不变，则恒星日是地球的
真实自转周期。 （360度）
本质
P
性质二：恒星时等于春分点的时角。
定义
N
性质三：由任一恒星的位置可推算
恒星时
测量
性质四：任一瞬时的恒星时等于该
瞬时上中天的恒星的赤经
春分点
时间 角度
tr t
时角
以地球自转为基础的时间计量系统—恒星时
按照上述性质，如果有一台按恒星时走动的钟表，再用一 架望远镜瞄准子午圈，观测每一颗上中天的恒星，就可以 用它们的赤经来校正钟表的指示的时刻，这就是天文测时 的基本原理。当然，测出来的时间是恒星时。
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时间 角度
时角
以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
3. 在一个平太阳日内，地球自转角度应为 。 A.大于360度； B.正好360度； C.小于360度； D.以上都不对；
4．平太阳日和恒星日相比， 。 A.前者总比后者长； B.前者总比后者短； C.有时候平太阳日长，有时候恒星日长； D.以上都不对；
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5．造成真太阳日长短不一的主要原因是 。 A.黄道和赤道间存在夹角； B.地球公转轨道为椭圆轨道； C.真太阳位置难以测量； D.春分点存在进动；
平
天 球 周 日 视 运 动
太
A
阳
地
周 年
球
天 赤 道
视 运 动
平
天 球 周 日 视 运 动
太
A
阳
地
周 年
球
天 赤 道
视 运 动
天 球
A
周
地
日 视
球
天
运
赤
动
道
天 球 周
A
地
日 视
球
天
运
赤
动
道
以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
1平太阳日（1 1 ）恒星日 (1 )恒星日
365.2422
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1．以下哪项内容一般不被用于时间计量， 。
A.地球自转运动； B.地球公转运动； C.行星自行运动； D.原子内电子跃迁；
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10:47:46
2. 若认为春分点在天球上是不动的点，则在一个 恒星日内，地球自转角度应为 。
A.大于360度； B.正好360度； C.小于360度； D.以上都不对；
时差：平太阳时和真太阳时之间的时间差
t m v
时差可查天文年历获得
一年内，时差出现4次零值和4次极值（二极大和二极小）
-16.4m
0212
3.8m
0515
0726
0416
0615
0901
1103 1224
10:47:45
-14.4m
-6.3m
以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
时差每年有四次等于零，时间在 4月16日、6月15日、 9月1日和12月24日前后
m 12小时
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以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
太 阳
恒 星
1回归年=365.2422平太阳日=366.2422恒星日
10:47:46
以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
平 太 阳 周 年 视 运 动 平 太 阳 周 年 视 运 动
10:47:46
0.0027379
1恒星日（1 1 ）平太阳日 (1 )平太阳日
366.2422
0.0027304
10:47:46
以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
平太阳由于有周年视运动，因而其赤经每天 发生变化，变化幅度，每平太阳日
24h 24h 3m56s.5536
365.2422
20世纪70年代以前，全世界共同使用的标准时间计量系统就是平太 阳时。由国际计量大会决议各成员国以法律形式颁行的平太阳时的1秒 为法定时间计算单位。
但平太阳是假想的，无法直接观测。天文台用天文学方法测定的 仍然是恒星时，然后通过理论换算为平太阳时。这一过程称为测时。
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以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
∠APB=经度差
地方时、区时与日界线
课题练习
A,B两地经度差15度 （–15），某时 刻春分点在B地上中 天，问多长时间后春 分点在A地上中天， 在此期间，地球旋转 了多少度？
10:47:46
B
15
A
地方时、区时与日界线 课题练习
B
15
A
10:47:46
答案：1恒星时，15度
B
A
地方时、区时与日界线
恒星上升每天提早4分钟
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以地球自转为基础的时间计量系统 —平时与恒星时的转换
360 360 360 M SY
平 太 阳
天 球
A
1 1 1 S MY
周 年
周 日
地
视 运 动
视 运 动
球 天 赤 道
M 1day S 23h56m04s Y 365.2422day
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上一讲回顾 －天体视运动的比较
周日视运动
相对恒星背景的运动
运动本质 地球自转
地球公转与天体公转的合成
天体 所有天体 现象 出没，中天 ，… 运动方向 自东向西 运动景象 基本相同
太阳系内天体：太阳，月球，行星 等
四季，昼夜，月相，日食，月食， 合，冲，凌日，…
一般自西向东(公转运动方向)，行星 存在逆行
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以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
平太阳日：
平太阳连续两次上中天的时间间隔
特点：
长短相同
运动 单位 历元
10:47:45
以地球自转为基础的时间计量系统—平太阳时
平太阳日（平太阳时、平太阳时、平太阳秒……）
只要回归年保持稳定，地球自转周期也保持稳定，平太阳时就是理 想的均匀时间系统。