第四章天文观测时间系统

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1、普通天文学,第四章 天文观测时间系统,时间的本质： 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。,前言：计量时间基本原则 1.恒星时与太阳时 2.地方时、世界时、区时 3.恒星时与平时的换算 4.现代时间服务 5.历法 练习,普通天文学,计量时间的基本原则,1、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。 2、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。 3、基本原

2、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。,普通天文学,4.1 恒星时与太阳时 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 = + t 当任一恒星时上中天时 t=0；即s=。,普通天文学,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上中天的时间间隔。 起始点：下中天。 真太阳时 以真太阳的时角度

3、量： m t12h= t + 12h,普通天文学,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。 m s 3m56s,北极点,子午线,春分点,周年,周日,赤道,普通天文学,太阳时和恒星时,普通天文学,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。,普通天文学,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

4、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。,普通天文学,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下中天的时间间隔。 起始点：下中天。 平太阳时以平太阳的时角度量。 m = tm+12h,普通天文学,四、时差,时差：= t t m 时差的零点与极大值： （一年中四次为零，四次为极大值）,真太阳的时角与平太阳的时角之差。,普通天文学,五、天体的出没时刻,天体的出没时间是变化的，不掌握它

5、的规律和特点也不能顺利进行天文观测。由于地球绕日公转一周需365日，所以太阳在天球上沿着黄道每天大约东移1即每天提前4分钟降落地平，因此同是一颗星，第二天就比前一天早升起4分钟。 例：某恒星，在一个月前于晚上10时升起，问该恒星今天大约在晚上（ ）升起。 (A) 8时 （B） 10时 (C) 12时 （D） 不是在晚上升起,普通天文学,4.2 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，参考点过不同的天子午圈，所得时刻不同。,普通

6、天文学,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。 A -B = mA mB = sA sB = tA tB,普通天文学,2、世界时与区时：,世界时：（S、M、M）以本初子午线为标准的地方时为世界时。 （= 0h ） m - M = （ + 东、 - 西 ） s - S = （ + 东、 - 西 ） 区时： （Th）为平时系统 （ N = 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

7、准时。这样的区域称为时区 ；这样的时间称为区时。,普通天文学,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。,普通天文学,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1

8、80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.,普通天文学,4.3 恒星时与平时的换算,S、是两个不同的时间计量系统 1.时间单位不同：恒星日平太阳日 2.起始点不同：上中天；下中天 因此,两时间计量系统的时刻不同，时间间隔也不同。 时间间隔换算与时刻换算。,普通天文学,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365.2422 /366.2

9、422 （11366.2422）=0.9972696平太阳日 ms（11366.2422） 1 平太阳日 366.2422 /365.2422 （11365.2422） =1.0027379恒星日 sm（11365.2422）,普通天文学,二、平时时刻与恒星时时刻的换算,1、格林尼治的时刻换算：（=0o） 1）已知平时求恒星时：MS SSoM（11365.2422） 2）已知恒星时求平时：SM： MMoS（11366.2422） 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。,S=0,s0,s,M,0h,普通天文学,2、任意经度区的时刻的换算,（Ss；

10、Mm； MThNh） 1）已知区时化地方恒星时： SSoM（11365.2422） sS0（ThNh）（11365.2422） 2）已知地方平时化地方恒星时： sSo（m）（11365.2422） S0m（m）1365.2422 3）已知地方恒星时换地方平时： MMoS（11366.2422） mMo（s）（11366.2422） M0s（s）1366.2422,普通天文学,4.4 现代时间服务,时间计量工作可以概括为： 测时、守时和授时三项内容 测时：测定恒星的瞬时位置，经过归算获得准确时刻（日晷、圭表、中星仪、等高仪） 守时：用守时工具把所测时间持续下去（滴漏、沙漏、计时香、天文钟、石英钟

11、、原子钟） 授时：（时间服务、播时） 把测得的时间用各种手段播报出去（鸣锣击鼓、无线电报时、电视系统授时）,天文学,日晷-我国古代流传下来的测定真太阳时的仪器。 由晷针和刻有“时刻”线的晷面组成。,圭表-圭表是测定正午的日影长度以定节令，定回归年或阳历年。由圭和表组成。,天文学,河南登封观星台-“大圭表”,普通天文学,4.5 历法,一、制历的基本原则： 1、历法：推算年、月、日的时间长度，协调它们的关系，制定一定的时间序列法则。 年：以地球公转为依据、四季变化的周期。 1回归年365.2422平日 月：以月球公转为依据、月相变化的周期。 1朔望月29.5306平日 日：以地球自转为依据、昼夜交

12、替的周期 。 这是三种完全独立的运动，没有简单的通约关系，日是基本单位不能分割，这种整日数的年和月为历年、历月。,普通天文学,2、历法的制定原则,（1）尽可能准确反映天文客观规律的历法，才能正确的反映天象和四季变化。 （2）日历要简单、明了、易记。宁可牺牲精度以满足简单。 （3）有通用性，能为广大地区所接受。,普通天文学,3、主要有三种类型,（1）太阴历：（回历）以朔望月为基本单位。 （2）太阳历：（公历）以回归年为基本单位。 （3）阴阳历：（农历）以朔望月计月，以回归年计年，二者兼顾。,普通天文学,二、太阴历（回历）,定义：以朔望月为基础，朔望月=29.5306日 规定：每年12个月，大月3

13、0天 、小月29天，平均29.5天。 12个太阴月：29.512354日 12个朔望月：29.530612354.36708日 一年 相差8小时48分36秒 置闰：为保证每年的年初与月初都为残月，30年加11个闰日。,普通天文学,优点：日期与月相吻合的较好 缺点：历年长354 1130 354.3666日 与回归年365.2422 比，一年就相差11日左右 ，3年就要短1个月，约17年就会出现月序与季节倒置的现象。 因此，岁首逐年提前，与季节完全脱节。目前只有少数伊斯兰国家和地区在宗教节日上使用。,普通天文学,三、太阳历（公历）起源于古埃及,现公历（格里高利历）的前身是儒略历，是罗马的儒略.凯

14、撒于公元前46年仿照古埃及历法制定的。 儒略历 定义：以回归年为基础, 1回归年=365.2422日 规定：每年12个月，大月31天（单）、小月 30天（双）、2月（处决人犯的月份）平年29天。 置闰：每隔三年一闰，闰年366天，加在2月。 平均 历年长：365 14365.25日 回归年长：365.2422日 400年差3天。 年首：每年冬至后第十天。,普通天文学,儒略.凯撒于公元前45年逝世，掌权的僧侣把“每隔三年一闰”误解为“每三年一闰”。这样在短短的33年，就多了3个闰年。,奥古斯特对历法又一次改革(公元前8年) 1、从公元前8年到公元3年不再闰年，把多闰的3年扣回。 2、将他出生的8

15、月改成大月，有1、3、5、7、8、10、12为大月（31天），4、6、9、11月为小月（30天），平年2月28天。,普通天文学,公元1582年：测得太阳3月11日过春分点比规定的3月21日提早10天，历日与天象不符，必对历法进行修正。,格里历：罗马教皇格里高利十三世对历法又作了一次重大改革，定形为今天的公历。 1、规定：1582年10月4日的第二天为10月15日。 2、改为400年97闰：凡是年数可被四整除的为闰年，世纪年要被400整除才是闰年。 格里历平均历年长：365 97400365.2425 回归年长： 365.2422 25s.9 1年 ； 2h52m 48s 400年 3300年才

16、差一天,普通天文学,优点：与季节相吻合,缺点：月只是一个过渡单位，与月相无关。 我国1912年采用格里历，但不用其纪年，直到解放后才采用。 纪年：公历的纪元是人为的、带有宗教色彩。在公元532年罗马教皇宣布基督诞生的那一年为公元元年。而不是儒略凯萨下令修改历日的开始时间。 在公元532年后宣布532年前一年为元年。是出自宗教的需要，4是闰年周期数；19是朔望月周期数；7是星期的天数。4197532，保证复活节过532年会在同一日期、同一月相、同一星期序数重复出现。,普通天文学,星期的概念,体现了不同民族文化的奇特结合。 人类命运受星辰影响最初来自巴比伦，他们认为：日、月、火、水、木、金、土星逐日轮流主管天上的事务，人们逐日轮