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1、,第四篇 天 文 航 海,大连海事大学航海学院 航海教研室 丁勇,第四篇 天 文 航 海,湛江海洋大学航海学院 航海教研室,第四章 时间与天体位置,第一节 时间系统概述 时间和空间是物质存在的基本属性。任何物质运动都在时间和空间内发生。人类的一切活动都离不开时间和空间，所以说，时间在科学上和日常生活中均是必不可少的。,时间的含义有两个： 时间间隔：时间间隔是指客观物质运动过程所经历的时间历程 时 刻：时刻是指客观物质运动某一状态发生的瞬间,人们通过科学实践，相继选用了各种周期性变化过程作为时间的测量标准，即时间的计量单位。同时满足两个要求：,第一 周期运动的稳定性（均匀性）； 第二周期运动的复
2、现性（重复性）。,这就是说，只能用一种均匀的、具有连续重复周期的现象作为时间的计量单位。 迄今为止时间计量标准基本可分为三类： 1建立在地球自转基础上的世界时系统； 2建立在地球公转基础上由力学定律所确定的历书时系统； 3建立在原子能级跃迁频率基础上的原子时系统。,一、世界时系统,世界时系统（universal time system )是建立在地球自转运动基础上的时间系统。也就是说，以地球自转周期作为时间的计量单位。 以春分点为参考点得到：恒星时( sidereal time )； 以太阳为参考点得到：视时( apparent time )； 以平太阳为参考点得到：平时( mean time
3、 )或世界时 (universal time ,GMT)。,从实测中证实地球自转的速率是不均匀的，并具有相当复杂的表现形式，,其中包含周期性变化、长周期性变化、短周期性变化和不规则变化等等各种因素。从而导致以地球的自转周期作为时间的计量单位也是不均匀的。,另外，地球在自转的过程中还存在“扭动”现象，从而使地极产生移动，简称极移。,极移使地球上各点的经纬度发生变化，导致世界各地天文台测得的世界时之间存在微小的差别。 1955年国际天文学联合会决定自1956年起，对直接观测到的世界时作两项改正。,因此，世界时UT又可分为以下三种：, UT0：直接由天文观测得到的世界时。 UT1：UT0经极移改正后
4、得出的世界时，是天文航海所需要的世界时； UT2：UT1经过季节改正后得出的世界时。 UT2是1972年以前国际上公认的时间标准。,二、原子时系统（atomic time system ）,原子时系统是建立在原子能级跃迁频率基础上的时间系统。 1原子时（atomic time ，AT）：以铯（Cs 133 ）原子超精细能级跃迁的电磁振荡9,192 ,631 ,770周所经历的时间间隔定义为原子时1秒的长度。,原子时的起始历元为1958年1月1日0时（世界时UT2）。,2、协调世界时（coordinated universal time，UTC）：以原子时秒为时间计量单位，在时刻上与世界时UT1
5、保持在0.S9之内。,协调世界时满足上述条件是通过“跳秒”来实现的。,调整的时刻是在12月31日或6月30日最后一秒。对原子时增加1S称正跳秒，减少1S称负跳秒,通 常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s 。 正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s。 负跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。,具体跳秒时间和方法可查阅英版无线电信号表第二卷或英版航海通告第VI部分。,协调世界时UTC从1972年1月1日世界时00h开始实施。,时 间,平 时,视 时,恒 星 时,原子时系统 建立在原子能级跃迁频率基础上的时间系统,历书时系统 建立在地球公转基础上的
6、时间系统,世界时系统 建立在地球自转基础上的时间系统,世界时UT0 由天文观测直接测定,世界时UT1 UT0经过极移改正,世界时UT2 UT1经过季节改正,协调世界时UTC 以原子时秒作为时间的计量单位在时刻上与UT1保持在0.s9以内,第二节 恒星时,恒星时（sidereal time）是建立在地球自转运动基础上的时间系统，以春分点为参考点，以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。,一、恒星日,在周日视运动中，春分点连续两次经过某地午圈所经历的时间间隔称为1恒星日（sidereal day）。,1恒星日天球旋转（360）所经历的时间间隔。 1恒星日可分为：,1恒 星 日24恒星小时（24h）
7、； 1恒星小时60恒星分钟（60m）； 1恒星分钟60恒星秒钟（60s）。,时间与角度之间存在着如下时、度换算的关系：,24h360； 1h15； 1m15； 14m； 1s150 . 25 ; 14s。,二、恒星时,1地方恒星时（local sidereal time，LST）：在周日视运动中，春分点由某地午圈起，向西运行所经历的时间间隔称为地方恒星时。,LST1,LST2,DW,DE,LST2 LST1D,D21,LST1 LST2D,D12,在同一时刻，不同经度上的地方恒星时存在“东大西小”的关系。这种关系是时间遵守的普遍规律。,另外，我们从图中还可以看出地方恒星时实质上等于春分点地方时
8、角。,此处D可以大于180,在同一时刻，不同经度上的地方恒星时：,LST2 LST1D D21 上式中： LST1是测者1的经度1所对应的地方恒星时； LST2是测者2的经度2所对应的地方恒星时； 经差D计算时: 东经E为“”值， 西经W为“”值，,格林恒星时（greenwich sidereal time,GST）：,在周日视运动中，春分点由格林午圈起，向西运行所经历的时间间隔称为格林恒星时。,在同一时刻，任意经度上的地方恒星时LST与格林恒星时GST同样存在如下“东大西小”的关系：,GST,LST2=GST +E,LST1=GST - W,三、恒星时与春分点时角的关系,在同一时刻，任意经度
9、上的春分点时角在数值上等于该时刻的恒星时，即 LSTLHA 或 GSTGHA,LHA,而对于某天体 我们就可以得到 LST=LHA =RA +LHA,恒星时的时刻与昼夜的关系不固定。然而，人们的日常生活工作一般是根据“昼夜”来安排的，所以恒星时不宜用于日常生活之中。恒星时仅是天文学中采用的时间计量单位。,第三节 视时,视时（apparent time）是建立在地球自转基础上的时间系统，它是以太阳为参考点，以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。,一、视太阳日,在周日视运动中，太阳中心连续两次经过某地子圈所经历的时间间隔称为1视太阳日。,1视太阳日可分为：,1视太 阳 日24视太阳小时（24h）
10、； 1视太阳小时60视太阳分钟（60m）； 1视太阳分钟60视太阳秒钟（60s）。,在一个视太阳日中，太阳在同一子圈上连续两次下中天，这期间太阳正好完成一整周360的周日视运动。 所以视时与角度之间同样存在着时、度换算的关系，只是视时的时、分和秒的长短与恒星时的有所不同。,二、视时,在周日视运动中，太阳中心由某地子圈起，向西运行所经历的时间间隔称为视时LAT (Local apparent time) 。 太阳上中天时LAT12h，下中天时LAT00h。,同一时刻视时LAT与太阳圆周地方时角LHA相差180（12h）,即,LAT,LHA,三、视太阳日作为时间计量单位的缺陷,太阳日天球旋转（36
11、0d（RA）所经历的时间,太阳赤经日变化量d（RA）最大约66.6,最小约53. 8 ，所以最长和最短的视太阳日相差约51S，并且在逐日变化。 作为时间计量单位，长短必须固定，所以视太阳日不宜作为时间的计量单位。 但是视太阳日与昼夜交替的关系固定，符合人们工作与休息的习惯。因此产生了平时。,第四节 平时,平时（mean time）是建立在地球自转运动基础上的时间系统，它是以平太阳为参考点，以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。,一、平太阳,平太阳（mean sun）是一个假想的天体，它在天赤道上向东作匀速的周年视运动，其速度等于视太阳在黄道上运行的平均速度。,二、平太阳日,在周日视运动中，平
12、太阳连续两次经过某地子圈所经历的时间间隔称为1平太阳日（mean solar day）。 1平太阳日 24平太阳小时（24h）； 1平太阳小时60平太阳分钟（60m）； 1平太阳分钟60平太阳秒钟（60s）。,在天文航海中，平太阳赤经日变化量 d（RA）59.14可以认为是一个定值。,由于平太阳有周年视运动，而春分点没有，所以1个平太阳日比1个恒星日长3m56.s564m。,1平太阳日天球旋转（360d（RA）所经历的时间 天球旋转（36059.14）所经历的时间 1恒星日3m56.s56,三、平时,1地方平时（local mean time,LMT）：在周日视运动中，平太阳由某地子圈起，向西
13、运行所经历的时间间隔称为地方平时LMT。,同一时刻，地方平时LMT与平太阳圆周地方时角LHA相差180（12h），即,在同一时刻，不同经度上的地方平时之间同样存在 “东大西小”的关系，即 LMT2LMT1D D 21,LMT2=LMT1+D D= 2- 1,LMT1=LMT2+D D= 1- 2,例 ：已知经度112205.0E的地方平时LMT109h53m04s（5月10日），求经度212000.0E的地方平时LMT2？,2 12000.0 （） ）1 12205.0 （） _ DW 205.0 （） DW 8m20s （） LMT1 095304 10/5 D) 0820 _ LMT2 0
14、94444 10/5,例 ：已知经度A8417.0W的地方平时LMTA16h21m26s（7月16日），求经度B13841.0E的地方平时LMTB？,B 13841.0 （） ）A 8417.0 （） _ DE 22258.0 （） DE 14h51m52s （） LMTA 162126 16/7 D 145152 _ LMTB 311318 16/7 LMTB 071318 17/7,2、世界时（universal time,UT）又称格林平时（greenwich mean time,GMT）：,在周日视运动中，平太阳由格林子圈起，向西运行所经历的时间间隔称为世界时。同时须注明日期。,存在如
15、下“东大西小”的关系，即,四、时差（equation of time，ET）,对同一测者来说，在同一时刻，视时LAT与平时LMT之间的时间差称为时差ET :,ETLATLMT LHALHA RARA, 当LATLMT时，ET为“”，在周日视运动中，太阳在前，平太阳在后；, 当LATLMT时，ET为“”，在周日视运动中，平太阳在前，太阳在后；, 当LAT=LMT时，ET为“0”，在周日视运动中，平太阳时圈与太阳时圈重合。,由于太阳与平太阳的赤经日变化量不一致，因而产生了时差。 在一年中太阳有时在平太阳的东边，有时在平太阳的西边，所以时差ET的值是逐日变化的。其值可以在当日航海天文历中查得。,一年中时差ET有四次为零：4月中，6月中，8月底，12月底 两次正极大值， 两次负极大
