第三章 天文航海

LHA 在0°～180°之间时，应加上
1686.在周日视运动中，春分点连续两次在某 地 所经历的时间间隔称为1恒星日。
A．上中天 C．视出 B．下中天 D．视没
1687.在周日视运动中， 连续两次经过 某地午圈经历的时间间隔称为1恒星日。
A．春分点 C．夏至点 B．秋分点 D．冬至点
1693.在周日视运动中，太阳连续两次在某地 所经历的时间间隔称为1太阳日。
3)协调世界时的跳秒调整 协议世界时需通过跳秒调整来实现其在时 刻上与世界时(UTl)保持在±0S.9之内的要 求。国际无线电咨询委员制定的协调世界 时实施细节是：
(1)协调世界时从1972年1月1日世界时0h开始实施。 (2)跳秒每次调整1整秒，称为闰秒。凡是增加1s， 即时刻推迟1s，称为正闰秒(又称正跳秒)。减少 1s，即时刻提前1s，称为负闰秒(又称负跳秒)。 一个正闰秒在23h59m60s结束时的下一秒是次日 的00h00m00s，而一个负闰秒在23h59m58s的下 一秒是次日的00h00m00s。
第二节 时间系统 宇宙间的天体都按各自的规律运动着， 天体坐标则随时间不断变化着，因此，天 体位置与时间之间存在紧密的联系。此外， 船舶的各种活动离不开时间，所以航海人 员必须对时间系统有所了解。 时间是连贯的，持续的，而且永远是一 直向前的。在这连续的一直向前时间运动 中，可选择一种比较均匀的、有连续重复 周期的物质运动现象作为时间的计量单位。 选择不同的计量单位就得到不同的时间计 量系统。
2．原子时和协调世界时 1)原子时 为了解决不断增长的对时间观测精度的需 求，人们把计量时间的标准从宏观世界转 向微观世界，利用微观粒子能级跃迁频率 比较稳定的特性，把原子能级跃迁频率作 为时间计量的基础，提出了原子时系统 (atomic time system)。 1967年10月第13届国际度量衡会议规定 采用原子时秒作为时间计量的基本单位， 并将铯(Csl33)原子超精细能级跃迁频率的 电磁振荡9 192 631 770周所经历的时间间
转的基础上，与昼夜之间保持着稳定的关 系。因此，如果将原子时直接应用于日常 的生活和工作，就会产生一些问题，为兼 顾在实际应用中既需要有稳定的频率和均 匀的时间，又需要世界时（UT1）的时刻， 于是人们在原子时与世界时这间进行协调， 得出另一种称为协调世界时的时间计量系 统。 协调世界时(universal time coordinated， UTC)是以原子时秒作为计量时间的单位， 在时刻上要求与世界时(UTl)保持在±0S.9 之内。协调世界时实际上是受世界时(UTl) 制约的原子时。
A．子圈 C．子午圈 B．午圈 D．东西圈
⑵恒星日和昼夜关系不固定（1689-1692） 1689.每天春分点中天的时间比太阳中天的时 间： A．推迟约4分钟 B．推迟约4秒钟 C．提前约4分钟 D．提前约4秒钟 1690.在日常生活中不使用恒星时的主要原因 是： A．春分点周日视运动不均匀 B．时间的起算点不同 C．春分点在天球上的位置不固定 D．恒星日开始的时间与昼夜不固定
(3)在6月30日或者12月31日世界时最后的一 秒上进行跳秒调整。3月30日和9月30日的 最后1s作为跳秒调整的候补选用日期，而 且如有必要，每个月末的最后一秒都可实 施跳秒调整。 协调世界时跳秒调整由国际时间局(BIH) 根据天文测时的具体情况做出决定，并提 前两个月通知各个天文台。具体跳秒时间 和方法可以查阅英版《无线电信号表》第2 卷。跳秒调整的预告也可在英版《航海通 告》每周版的第Ⅵ部分“对无线电信号表 的改正”中查到。
2)视太阳时 周日视运动中，太阳中心向西离开某地子 圈的时间间隔称为视太阳时，简称为视时 (local apparent time，LAT)。太阳离开子圈 15°，时间为1视太阳小时；离开180°时， 时间为12视太阳小时；当太阳又回到子圈 时，视太阳旋转360°，时间为24视太阳小 时。太阳上中天时，LAT=12h，下中天时， LAT=00h。 时间与角度的换算关系为： 24视太阳小时 = 360° 1视太阳小时 = 15° 1°= 4视太阳分钟 1视太阳分钟 = 15'
⑷视太阳日长短不一的原因【1698,1699】 1698.一年中视太阳日的长短逐日不一致的主 要原因是： A．地球自转 B．地球自转的速度不均匀 C．地球公转 D．地球公转的速度不均匀 1699.一个恒星日与一个太阳日的长短不一致 的主要原因是： A．地球自转 B．地球自转的速度不均匀 C．地球公转 D．地球公转的速度不均匀
由这种时间单位累积起来的时间称为原子 时(atomic time，AT)，1958年1月1日世界 时(UT2)的0h为原子时的起始历元时。在起 始阶段，原子时非常接近世界时，但随着 时间的推移，两者之间的差别越来越大。 到1986年10月1日，原子时已超前世界时达 27S以上，平均每年可差1S左右。 2)协调世界时 虽然原子时远比世界时精确、稳定，能够 满足科技发展的需要，但它不能代替世界 时系统固有的特点。世界时是人们长期以 来已经习惯使用的时间，它建立在地球自
因此，
一个视太阳日=天球旋转(360°+DRA⊙)所经历的时 间 (3-2-3)
由此可见，一年中最长的一天比最短的一天 要长51S，所以视太阳日的长短是各不相同。 但是作为一种时间单位，长短必须固定。 因此，视太阳时不宜作为时间的计量单位。 2．平时 1)平太阳日 因为视太阳日的长短不固定，不便用来作 为精确的时间单位，所以人们设想有一个 假想的太阳，它在天赤道上以视太阳的平 均速度向东匀速地作周年视运动，它的赤 经每天等量增加，这个假想的太阳，称为 平太阳。
平太阳的公转周期与视太阳的公转周期一 样，约为365.2422天，平太阳赤经日变化 量为：
（3-2-4） 平太阳连续两次经过同一子圈的时间间隔 称为一个平太阳日(mean solar day)。它的 长度为： DRA )的时间 1平太阳日=天球旋转(360°+ =天球旋转(360°+59'.14)的时间 =一个恒星日+3m56S．56 (3-2-5)
式中，当 180°；当在180°~360°之间时，应减去 180°。 LHA = LMT±12h (3-2-7) 或者 式中，当LMT<12h,时，应加上12h；当 LMT>12h时，应减去12h。 本节问题一 ⑴定义不同：恒星日是春分点连续两次经过 某地午圈（上中天）的时间间隔；太阳日 是太阳连续两次经过某地子圈（下中天） 的时间间隔【1686-1687；1693-1695】
二、视时与平时 1．视时
太阳的周日视运动产生昼夜现象。人们习惯于按 照昼夜的交替安排生产和生活，因此根据太阳的 周日视运动计量时间是较合适的。
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1)视太阳日【本节问题一：恒星日和太阳日 的区别】
在周日视运动中，太阳中心连续两次通过同一子 圈所经过的时间间隔称为1视太阳日(solar day)。 太阳日从太阳下中天的瞬间开始起算。为了计算 更短的时间间隔，将l视太阳日等分为24视太阳小 时，1视太阳小时等分为60视太阳分钟，1视太阳 分钟等分为60视太阳秒钟。
360 m s DRA 59'.14 3 56 .56 365.2422

0
为了计算更短的时间间隔，将1平太阳日等 为24平太阳小时，1平太阳小时等分为60平 太阳分钟，1平太阳分钟等分为60平太阳秒 钟。 2)平时 在周日视运动中，平太阳向西离开某地子 圈的时间间隔称为地方平时，简称为平时 (local mean time，LMT)。平太阳上中天时， LMT=12h，平太阳下中天时LMT=00h。 如图3-2-2所示，平太阳时与其圆周地方时 角的关系为： DRA ±180° (3-2-6) LMT=
地球除自转外，还绕太阳公转，而且太阳在黄 道上移动的速度是不均匀的，同时由于黄赤交角 的存在，太阳赤经日变化量DRA⊙也不相等，变 化最快时达66'．6，变化最慢时只有53'．8。如 图3-2-1a)所示，对某一测者Z来说，3月21日太阳 ⊙位于春分点γ处，在某一瞬间，太阳⊙、春分点 γ同时下中天，然后一起随天球向西作周日视运动。 一天后，当春分点旋转360°再次下中天时，太 阳⊙还没有下中天，如图3-2-1b)所示。这是因为 太阳在作周日视运动的同时，又沿黄道作周年视 运动，向东移动了一段弧距，其赤经相应变化了 DRA⊙，所以太阳⊙要连续两次下中天，则天球 还要向西旋转DRA⊙，如图3-2-1c)所示。
此外地球在自转过程中，还存在“扭动” 现象，从而使地极产生移动，简称极移。 极移使各地的经、纬度发生变化，导致世 界各地天文台所测的世界时稍有差异。 2)世界时的分类 尽管地球自转速度不均匀所引起的时间 误差很小，然而随着科学发展的需要，人 们对时间精确度的要求也越来越高。1955 年第九届国际天文学联合会决定自1956年 起对直接观测得到的世界时进行两项修正。 因此，世界时UT又可分为以下三类：
(3)建立在原子能级跃迁频率基础上的时间计 量系统：原子时和协调世界时。 本书主要介绍世界时和协调世界时。 一、时间系统概述 1．世界时 1)世界时系统 世界时系统(universal time system)是建立 在地球自转基础上的时间系统。根据观测 参考点的不同又可分为：以春分点为参考 点得到的时间，称为恒星时(sidereal time)， 是天文学上的专用时间，在航海中实际应 用较少，本文不再讲述；
(1)UT0：直接由天文观测得到的世界时。由 于极移的影响使各地测得的UT0有微小的差 别，所以不宜作统一的时间。 (2)UTl：是由UT0经过极移改正后得出的时间。 这是真正反映地球自转的统一时间，也是 天文航海所需要的时间。 (3)UT2：是由UTl经过季节性改正后得出的世 界时间。这是1972年以前国际公认的时间 标准。
1′= 4视太阳秒钟 1视太阳秒钟=15"=0'.25 视时是从测者子圈起算，而太阳地方时角 是从测者午圈起算的，因此，同一时刻视 时LAT与其圆周地方时角LHA⊙ 的关系为： LAT=LHA⊙±180° (3-2-1) 式中，当LHA⊙在0°~180°之间时，应 加上180°；当LHA⊙在180°~360°之间 时，应减去180°。或者： LHA⊙=LAT±12h (3-2-2) 式中，当LAT<12h时，应加上12h；当 LAT>12h时，应减去12h。
⑶旋转的度数不一样（考虑产生的原因）； 一个恒星日天球旋转360°；一个视太阳日 天球旋转360°+53′.8 ~ 360°+66′.6 【1688,1696,1697】 1688.一个恒星日等于天球旋转 所经历的 时间间隔。 A．360º B．360 º+53’8 C．360 º+66’6 D．360 º+59’14 1697.一年中最长的太阳日与最短的太阳日相 差约： A．4分钟 B．4秒钟 C．13分钟 D．51秒钟
以视太阳(apparent sun)为参考点得到的时 间，称为视太阳时(apparent time)；以平太 阳(mean sun)为参考点的运动得到的时间， 称为平太阳时(meansolar time)，平太阳时 又可分为地方平太阳时(local mean time)和 世界时(universal time，UT，GMT)。 在相当长的时间之内，人们认为地球自 转是均匀的，因此把世界时当作均匀的时 间使用。但是随着科技的进步，人们经过 多年的实际观测发现地球自转不但不均匀， 而且还包含了周期性变化、长周期性变化、 短周期性变化和不规则变化等多种形式。
但是无论采用什么计量单位均应同时满 足两个要求：第一，周期运动的稳定性， 即均匀性；第二，周期运动的复现性，即 重复性。 和其他科学技术一样，有关时间测量的 理论、方法和技术在不断发展。到目前为 止，所采用的时间计量系统基本可分为三 类： (1)建立在地球自转基础上的时间计量系统： 恒星时和世界时； (2)建立在地球公转基础上的时间计量系统： 历书时；