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1、1时间时间时间时间和和和和历法历法历法历法北京天文馆王玉民博士北京天文馆王玉民博士第一部分第一部分第一部分第一部分 时间及其计量时间及其计量时间及其计量时间及其计量（1 1）时间的概念）时间的概念）时间的概念）时间的概念（2 2）计时仪器、时间服务）计时仪器、时间服务）计时仪器、时间服务）计时仪器、时间服务（3 3） 时间的种类、时间计量系统时间的种类、时间计量系统时间的种类、时间计量系统时间的种类、时间计量系统（4 4）新的世界时计量系统）新的世界时计量系统）新的世界时计量系统）新的世界时计量系统第一部分第一部分第一部分第一部分 时间及其计量时间及其计量时间及其计量时间及其计量（1 1）时间
2、的概念）时间的概念）时间的概念）时间的概念 时间的本质：时间的本质：物质运动变化的序列和持续的性质物质运动变化的序列和持续的性质。2时间有时间有“时段时段”、“时刻时刻”两个含义两个含义20002001200220032004地球、月球的运动给出三种天然的时间单位：日、月和年。地球、月球的运动给出三种天然的时间单位：日、月和年。时间的单位：年 月 日 时 分 秒时间的单位：年 月 日 时 分 秒盛盛年年不重来，一不重来，一日日难再晨，及难再晨，及时时当勉励，岁当勉励，岁月月不待人。不待人。陶渊明陶渊明（2 2）计时仪器）计时仪器）计时仪器）计时仪器3先民日出而作，日入而息，先民日出而作，日入而
3、息，太阳是天然的钟表。太阳是天然的钟表。日晷日晷西汉漏壶西汉漏壶沉箭漏浮箭漏沉箭漏浮箭漏多级漏壶多级漏壶水运仪象台水运仪象台4惠更斯摆钟惠更斯摆钟布拉格市政厅天文钟布拉格市政厅天文钟石英钟石英钟原子钟原子钟原子钟原子钟电波钟电波钟：在石英钟内增加了接收信号、数据处理、自动校正的功能。它可接收地面发射站以长波发送的标准时间信号来自动校正石英钟的走时误差。51.1. 日晷日晷日晷日晷2.2. 漏壶（一天误差漏壶（一天误差漏壶（一天误差漏壶（一天误差1010分钟分钟分钟分钟 ）3.3.机械钟机械钟机械钟机械钟水运仪象台，惠更斯摆水运仪象台，惠更斯摆水运仪象台，惠更斯摆水运仪象台，惠更斯摆钟、天文钟（
4、误差千分之几秒）钟、天文钟（误差千分之几秒）钟、天文钟（误差千分之几秒）钟、天文钟（误差千分之几秒）4.4.石英钟（石英钟（石英钟（石英钟（19291929，300300年差年差年差年差1 1秒）秒）秒）秒）5 5. . 原子钟（原子钟（原子钟（原子钟（19491949，铯钟，铯钟，铯钟，铯钟500500万年差万年差万年差万年差1 1秒）秒）秒）秒）现代社会对高精度时间的要求现代社会对高精度时间的要求现代社会对高精度时间的要求现代社会对高精度时间的要求510-1310纳秒电子侦察卫星电子侦察卫星210-1320纳秒卫星导航卫星导航510 -1350纳秒巡航导弹巡航导弹110-1250纳秒卫星测
5、轨卫星测轨310-12100纳秒长河二号导航台长河二号导航台510-120.5微秒高速数字通信网高速数字通信网110-111微秒电力传输网电力传输网510-12电视校频电视校频频率稳定度时刻准确度用户频率稳定度时刻准确度用户时间的台阶时间的台阶时间服务包括：时间服务包括：时间服务包括：时间服务包括：测时测时测时测时 守时守时守时守时 授时授时授时授时测时测时守时守时6地球地球电台用户授时授时（3 3） 时间的种类和时间计量系统时间的种类和时间计量系统时间的种类和时间计量系统时间的种类和时间计量系统 恒星日恒星日 真太阳日真太阳日 平太阳日平太阳日子午线子午线7恒星日恒星日恒星日恒星日：同一恒星
6、连续两次：同一恒星连续两次：同一恒星连续两次：同一恒星连续两次通过某通过某通过某通过某地天文子午面地天文子午面地天文子午面地天文子午面的时间间隔。的时间间隔。的时间间隔。的时间间隔。真太阳日：真太阳日：真太阳日：真太阳日：太阳圆面中心连续两太阳圆面中心连续两太阳圆面中心连续两太阳圆面中心连续两次通过某地天文子午面的时间间次通过某地天文子午面的时间间次通过某地天文子午面的时间间次通过某地天文子午面的时间间隔。隔。隔。隔。 真太阳日长度不等，最长与最短的一天相差达真太阳日长度不等，最长与最短的一天相差达51秒。秒。8真太阳真太阳真太阳真太阳平太阳平太阳平太阳平太阳赤道黄道春分点19世纪末，天文学家
7、纽康设计了一个假想天体世纪末，天文学家纽康设计了一个假想天体平太阳平太阳平太阳日：平太阳日：平太阳日：平太阳日：平太阳圆面中心连续两平太阳圆面中心连续两平太阳圆面中心连续两平太阳圆面中心连续两次上中天的时间间隔。次上中天的时间间隔。次上中天的时间间隔。次上中天的时间间隔。平太阳时平太阳时平太阳时平太阳时1个个“平太阳日平太阳日”等分为等分为24个个“平太阳小时平太阳小时”，1个个“平太阳小时平太阳小时”再等分为再等分为60个个“平太阳分平太阳分”，1个个“平太阳分平太阳分”又等分为又等分为60个个“平太阳秒平太阳秒”。这就是我们日常生活中所使用的时间。这就是我们日常生活中所使用的时间。 平太阳
8、时与真太阳时的换算是严格固定的，称平太阳时与真太阳时的换算是严格固定的，称 “时差时差”。时差曲线时差曲线地方时区时世界时地方时区时世界时9在地球上某个特定地点，根在地球上某个特定地点，根在地球上某个特定地点，根在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时据太阳的具体位置所确定的时据太阳的具体位置所确定的时据太阳的具体位置所确定的时刻，称为刻，称为刻，称为刻，称为“ “地方时地方时地方时地方时” ”。1211109813141516北京伦敦巴格达北京伦敦巴格达区时区时区时区时10东经东经120时间的换算：两地的地方（平）时差等于经度差。时间的换算：两地的地方（平）时差等于经度差。15度度
9、1小时小时世界时：世界时：0经线（本初子午线）所在地方的标准时。经线（本初子午线）所在地方的标准时。UT （Universal Time）本初子午线本初子午线国际日期变更线国际日期变更线11夏令时夏令时夏令时夏令时012189216153021181512963历书时（历书时（历书时（历书时（ET ET ，Ephemeris Time Ephemeris Time ）原子时（原子时（原子时（原子时（AT AT ，Atomic Time Atomic Time ）协调世界时（协调世界时（协调世界时（协调世界时（UTCUTC，Coordinated Coordinated Universal Ti
10、meUniversal Time）（4） 新的世界时计量系统） 新的世界时计量系统20世纪，随着测时精度的提高，人们发现地球自转并不是绝对均匀的。一年中有快有慢，并有长期减慢现象。世纪，随着测时精度的提高，人们发现地球自转并不是绝对均匀的。一年中有快有慢，并有长期减慢现象。1960 年世界度量衡标准会议定义公元年世界度量衡标准会议定义公元1900年为年为“平均太阳年平均太阳年”。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之31556925.9747 分之 一，称分之 一，称1历书秒。历书秒。历书时（历书时（历书时（历书时（ET ET ，Ephemeris Time Eph
11、emeris Time ）历书时的特点：历书时的特点：1.时间均匀；时间均匀；2.不易获得，精度低。不易获得，精度低。世界第一台原子钟（世界第一台原子钟（1000年误差年误差1秒）秒）12原子钟原子钟原子钟原子钟9192631770 秒的新定义：秒的新定义： 1967 年举行的第十三届国际计量大会决定以铯原子的跃迁做为秒的新定义，即铯原子同位素年举行的第十三届国际计量大会决定以铯原子的跃迁做为秒的新定义，即铯原子同位素 Cs133基态超精细能阶跃迁的基态超精细能阶跃迁的 9,192,631,770 个周期所持续的时间定为个周期所持续的时间定为 1 秒，称作原子秒。秒，称作原子秒。 原子时（原子
12、时（AT，Atomic Time）：由原子钟按原子秒导出的时间。）：由原子钟按原子秒导出的时间。老的时间定义：基本单位是日、回归年，再划分时、分、秒。新的时间定义：基本单位是秒，分、时、日、年由秒累加得出。老的时间定义：基本单位是日、回归年，再划分时、分、秒。新的时间定义：基本单位是秒，分、时、日、年由秒累加得出。原子钟不仅用来计量时间，它本身就是时间标度产生器。原子钟不仅用来计量时间，它本身就是时间标度产生器。 1967年起，原子时取代历书时，从年起，原子时取代历书时，从1958年年1月月1日世界时日世界时0时起算。时起算。13 关于原子时存废的争论关于原子时存废的争论 协调世界时（协调世界
13、时（协调世界时（协调世界时（UTCUTC，Coordinated Universal TimeCoordinated Universal Time）协调世界时秒长原子时秒长，从协调世界时秒长原子时秒长，从协调世界时秒长原子时秒长，从协调世界时秒长原子时秒长，从19721972年起使用。积累起来比地球自转年起使用。积累起来比地球自转年起使用。积累起来比地球自转年起使用。积累起来比地球自转差差差差0.90.9秒以上时，则跳秒以上时，则跳秒以上时，则跳秒以上时，则跳1 1秒，称闰秒，秒，称闰秒，秒，称闰秒，秒，称闰秒，有正闰秒、负闰秒之分。只在有正闰秒、负闰秒之分。只在有正闰秒、负闰秒之分。只在有正闰秒、负闰秒之分。只在6 6月月月月3030日日日日或或或或1212月月月月3131日最后日最后日最后日最后1 1秒操作。目前所有的秒操作。目前所有的秒操作。目前所有的秒操作。目前所有的闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。展望：毫秒级脉冲星可与原子钟媲美，有可能使时间定义再回到宏观。展望：毫秒级脉冲星可与原子钟媲美，有可能使时间定义再回到宏观。
