天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)-歷法

天文學(xué)基礎(chǔ)時(shí)間和歷法天文協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)部沙永強(qiáng)第一部分時(shí)間及其計(jì)量（1）時(shí)間的概念（2）計(jì)時(shí)儀器、時(shí)間服務(wù)（3）時(shí)間的種類、時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)（4）新的世界時(shí)計(jì)量系統(tǒng)

時(shí)間及其計(jì)量（1）時(shí)間的概念時(shí)間的本質(zhì)：物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的序列和持續(xù)的性質(zhì)。時(shí)間有“時(shí)段”、“時(shí)刻”兩個(gè)含義20002001200220032004地球、月球的運(yùn)動(dòng)給出三種天然的時(shí)間單位：日、月和年。時(shí)間的單位：年月日時(shí)分秒

盛年不重來，一日難再晨，及時(shí)當(dāng)勉勵(lì)，歲月不待人。

——陶淵明（2）計(jì)時(shí)儀器先民日出而作，日入而息，太陽是天然的鐘表。日晷西漢漏壺沉箭漏浮箭漏多級(jí)漏壺水運(yùn)儀象臺(tái)

惠更斯擺鐘

布拉格市政廳天文鐘石英鐘原子鐘

電波鐘：在石英鐘內(nèi)增加了接收信號(hào)、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)校正的功能。它可接收地面發(fā)射站以長波發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)來自動(dòng)校正石英鐘的走時(shí)誤差。

1.日晷

2.漏壺（一天誤差10分鐘）

3.機(jī)械鐘——水運(yùn)儀象臺(tái)，惠更斯擺鐘、天文鐘（誤差千分之幾秒）

4.

石英鐘（1929，300年差1秒）

5.原子鐘（1949，銫鐘500萬年差1秒）

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高精度時(shí)間的要求

用戶時(shí)刻準(zhǔn)確度頻率穩(wěn)定度

電視校頻±5×10-12

電力傳輸網(wǎng)±1微秒±1×10-11高速數(shù)字通信網(wǎng)±0.5微秒±5×10-12長河二號(hào)導(dǎo)航臺(tái)±100納秒±3×10-12衛(wèi)星測(cè)軌±50納秒±1×10-12

巡航導(dǎo)彈±50納秒±5×10-13衛(wèi)星導(dǎo)航±20納秒±2×10-13電子偵察衛(wèi)星±10納秒±5×10-13時(shí)間的臺(tái)階時(shí)間服務(wù)包括：

測(cè)時(shí)守時(shí)授時(shí)測(cè)時(shí)

守時(shí)地球電臺(tái)用戶授時(shí)

（3）時(shí)間的種類和時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)

恒星日真太陽日平太陽日

子午線恒星日：同一恒星連續(xù)兩次通過某地天文子午面

的時(shí)間間隔。真太陽日：太陽圓面中心連續(xù)兩次通過某地天文子午面的時(shí)間間隔。真太陽日長度不等，最長與最短的一天相差達(dá)51秒。真太陽平太陽赤道黃道春分點(diǎn)19世紀(jì)末，天文學(xué)家紐康設(shè)計(jì)了一個(gè)假想天體——平太陽平太陽日：平太陽圓面中心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。平太陽時(shí)1個(gè)“平太陽日”等分為24個(gè)“平太陽小時(shí)”，1個(gè)“平太陽小時(shí)”再等分為60個(gè)“平太陽分”，1個(gè)“平太陽分”又等分為60個(gè)“平太陽秒”。這就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫臅r(shí)間。

平太陽時(shí)與真太陽時(shí)的換算是嚴(yán)格固定的，稱“時(shí)差”。時(shí)差曲線地方時(shí)區(qū)時(shí)世界時(shí)

在地球上某個(gè)特定地點(diǎn)，根據(jù)太陽的具體位置所確定的時(shí)刻，稱為“地方時(shí)”。1211109813141516北京倫敦巴格達(dá)區(qū)時(shí)東經(jīng)120°

時(shí)間的換算：兩地的地方（平）時(shí)差等于經(jīng)度差。15度＝1小時(shí)世界時(shí)：0°經(jīng)線（本初子午線）所在地方的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。

UT（UniversalTime）本初子午線國際日期變更線夏令時(shí)012189216153021181512963歷書時(shí)（ET，EphemerisTime）

原子時(shí)（AT，AtomicTime）

協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC，CoordinatedUniversalTime）（4）新的世界時(shí)計(jì)量系統(tǒng)20世紀(jì)，隨著測(cè)時(shí)精度的提高，人們發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)并不是絕對(duì)均勻的。一年中有快有慢，并有長期減慢現(xiàn)象。

1960年世界度量衡標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議定義公元1900年為“平均太陽年”。秒定義更改為：一秒為平均太陽年之31556925.9747分之一，稱1歷書秒。

歷書時(shí)（ET，EphemerisTime）歷書時(shí)的特點(diǎn)：

1.時(shí)間均勻；

2.不易獲得，精度低。世界第一臺(tái)原子鐘（1000年誤差1秒）原子鐘9192631770秒的新定義：1967年舉行的第十三屆國際計(jì)量大會(huì)決定以銫原子的躍遷做為秒的新定義，即銫原子同位素Cs133基態(tài)超精細(xì)能階躍遷的9,192,631,770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間定為1秒，稱作「原子秒」。

原子時(shí)（AT，AtomicTime）：由原子鐘按原子秒導(dǎo)出的時(shí)間。

老的時(shí)間定義：基本單位是日、回歸年，再劃分時(shí)、分、秒。

新的時(shí)間定義：基本單位是秒，分、時(shí)、日、年由秒累加得出。

原子鐘不僅用來計(jì)量時(shí)間，它本身就是時(shí)間標(biāo)度產(chǎn)生器。1967年起，原子時(shí)取代歷書時(shí)，從1958年1月1日世界時(shí)0時(shí)起算。關(guān)于原子時(shí)存廢的爭(zhēng)論協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC，

CoordinatedUniversalTime）

協(xié)調(diào)世界時(shí)秒長＝原子時(shí)秒長，從1972年起使用。積累起來比地球自轉(zhuǎn)差0.9秒以上時(shí)，則跳1秒，稱閏秒，有正閏秒、負(fù)閏秒之分。只在6月30日或12月31日最后1秒操作。目前所有的閏秒都是正閏秒，尚無負(fù)閏秒。展望：毫秒級(jí)脈沖星可與原子鐘媲美，有可能使時(shí)間定義再回到宏觀。

第二部分歷法（1）與歷法有關(guān)的幾個(gè)概念（2）太陰歷（3）太陽歷（4）陰陽歷（5）其他記年記日法（1）與歷法有關(guān)的幾個(gè)概念年——回歸年、恒星年月——朔望月日——太陽日恒星年：平太陽連續(xù)兩次通過某恒星的時(shí)間間隔。

恒星年是地球的真正公轉(zhuǎn)周期。

1恒星年＝365.2564日

北天極南天極－－－天赤道－－－地平圈－－－－黃道天球示意圖春分點(diǎn)－－－－－－－－－回歸年：平太陽連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)的時(shí)間間隔。

回歸年構(gòu)成四季。

1回歸年＝365.2422日

（365天5小時(shí)48分46秒）

為什么1恒星年≠1回歸年？歲差赤道黃道春分點(diǎn)歲差（春分點(diǎn)的西退）每年50.3"

朔望月：月亮連續(xù)兩次與太陽會(huì)合的時(shí)間間隔。朔望月是月相變化的周期。朔望月的長度并不是固定的，有時(shí)長達(dá)29天19小時(shí)多，有時(shí)僅為29天6小時(shí)多。朔望月的平均長度為29天12小時(shí)44分3秒（29.5306日）

。年、月、日是歷法的三大要素。回歸年、朔望月、真太陽日

歷法之所以復(fù)雜，是由于它所依附的各種基本周期不能整除。全部歷法史就是不斷試著調(diào)整那些難以調(diào)整的日數(shù)、修改那些置閏體系的歷史。歷法需要規(guī)定的：紀(jì)元：歷法開始起算的年代。歲首：一年的開端。一部歷法還要規(guī)定每年所含的日數(shù)，如何劃分月份，每月有多少天。歷法就其基本原理來講，只有三種：太陰歷（陰歷）太陽歷（陽歷）陰陽歷

（2）太陰歷

太陰歷又叫陰歷，是以月亮的圓缺變化為基本周期而制定的歷法。世界上現(xiàn)存陰歷的典型代表是伊斯蘭教的陰歷。

伊斯蘭教陰歷安排：1年為12個(gè)月，單數(shù)月為“大建”，30天；雙數(shù)月為“小建”，29天。平年354天，閏年355天。逢閏之年，將12月改大月為30天，30年11閏。以儒略歷公元622年為紀(jì)元，7月16日

為元旦。回歷的置閏年份回歷積32.6回歸年，與回歸年相差一年。

（3）太陽歷太陽歷又稱為陽歷，是以地球繞太陽公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)周期為基礎(chǔ)而制定的歷法。太陽歷的歷年近似等于回歸年，一年12個(gè)月，這個(gè)“月”，實(shí)際上與朔望月無關(guān)。

目前通行世界的公歷就是一種陽歷。公歷最早是古羅馬人向埃及人學(xué)得制定的，并隨著羅馬帝國的擴(kuò)張和基督教的興起而傳播于世界各地。這部歷法浸透了人類幾千年間所創(chuàng)造的文明。古埃及儒略·

愷撒大帝儒略歷的主要內(nèi)容：每年分12個(gè)月，第1、3、5、7、8、10、12月是大月，大月每月31天。第4、6、9、11月為小月，小月每月30天，平年2月28天。平年一年365天；每隔三年設(shè)一閏年，閏年366天；歷年平均長度為365.25日。以冬至后第十天作為起算年的歲首。JanuaryFebruaryMarch

AprilMayJune

JulyAugustSeptember

OctoberNovemberDecember

January:羅馬神話門神JanusFebruary:拉丁文“潔凈”，以度新年March:羅馬戰(zhàn)神MarsApril：拉丁文“開啟”May：羅馬女神“春與滋長”June：羅馬婚姻女神JunoJuly：儒略大帝August：奧古斯都大帝September:拉丁文“7”O(jiān)ctober:拉丁文“8”November:拉丁文“9”December:拉丁文“10”現(xiàn)行公歷的紀(jì)元，是從“耶穌降生”的那年算起的。

1582年格里高利改歷1582年格里高利改歷

在1582年10月4日---1582年10月15日間去掉10天。

以后“世紀(jì)年”只有被400整除的年份才是閏年。

改變后的歷法稱“格里高利歷”

即現(xiàn)在通行的公歷格里高利歷主要缺點(diǎn)：1.元旦無天文學(xué)意義;2.各月名稱雜亂，日數(shù)不均等;3.與星期關(guān)系不確定。（4）

陰陽歷：兼顧月亮繞地球的運(yùn)動(dòng)周期和地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)周期而制定的歷法。我國的農(nóng)歷是典型的陰陽歷。我國農(nóng)歷的主要內(nèi)容：大月30天，小月29天，一年12個(gè)月，年長354-355天；閏年13個(gè)月，長383-384天；大小月依觀測(cè)推算而定，初一永為朔日；靠24節(jié)氣確定太陽位置；以無中氣的月為閏月。以春分點(diǎn)為0點(diǎn)，分黃道360度為二十四等分，兩等分點(diǎn)相隔15度，太陽走15度為一節(jié)氣：立春、雨水、驚蜇、春分、清明、谷雨；立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑；立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降；立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。

二十四節(jié)氣的確定：節(jié)氣就實(shí)質(zhì)而言是屬于陽歷范疇。

春雨驚春清谷天，

夏滿芒夏暑相連，

秋處露秋寒霜降，

冬雪雪冬小大寒。上半年逢六廿一，下半年逢八廿三。每月兩節(jié)日期定，最多不差一兩天。閏月的安排規(guī)定含“中氣”的月份為某月的標(biāo)志不包含“中氣”的月份為“閏月”。節(jié)氣

中氣節(jié)氣

中氣節(jié)氣

中氣立春、雨水、驚蜇、春分、清明、谷雨；

一月二月三月立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑；

四月五月六月立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降；

七月八月九月立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。

十月十一月臘月

天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸地支：子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥干支紀(jì)法

干支記年法：漢朝開始。干支紀(jì)日法：夏商時(shí)就有了