天文學(xué)基礎(chǔ)知識-歷法

天文學(xué)基礎(chǔ)時間和歷法天文協(xié)會學(xué)術(shù)部沙永強第一部分時間及其計量（1）時間的概念（2）計時儀器、時間服務(wù)（3）時間的種類、時間計量系統(tǒng)（4）新的世界時計量系統(tǒng)

時間及其計量（1）時間的概念時間的本質(zhì)：物質(zhì)運動變化的序列和持續(xù)的性質(zhì)。時間有“時段”、“時刻”兩個含義20002001200220032004地球、月球的運動給出三種天然的時間單位：日、月和年。時間的單位：年月日時分秒

盛年不重來，一日難再晨，及時當(dāng)勉勵，歲月不待人。

——陶淵明（2）計時儀器先民日出而作，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漏壺水運儀象臺

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、數(shù)據(jù)處理、自動校正的功能。它可接收地面發(fā)射站以長波發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時間信號來自動校正石英鐘的走時誤差。

1.日晷

2.漏壺（一天誤差10分鐘）

3.機械鐘——水運儀象臺，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)代社會對高精度時間的要求

用戶時刻準(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長河二號導(dǎo)航臺±100納秒±3×10-12衛(wèi)星測軌±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時間的臺階時間服務(wù)包括：

測時守時授時測時

守時地球電臺用戶授時

（3）時間的種類和時間計量系統(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間間隔。真太陽日長度不等，最長與最短的一天相差達51秒。真太陽平太陽赤道黃道春分點19世紀(jì)末，天文學(xué)家紐康設(shè)計了一個假想天體——平太陽平太陽日：平太陽圓面中心連續(xù)兩次上中天的時間間隔。平太陽時1個“平太陽日”等分為24個“平太陽小時”，1個“平太陽小時”再等分為60個“平太陽分”，1個“平太陽分”又等分為60個“平太陽秒”。這就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫臅r間。

平太陽時與真太陽時的換算是嚴(yán)格固定的，稱“時差”。時差曲線地方時區(qū)時世界時

在地球上某個特定地點，根據(jù)太陽的具體位置所確定的時刻，稱為“地方時”。1211109813141516北京倫敦巴格達區(qū)時東經(jīng)120°

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

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

原子時（AT，AtomicTime）

協(xié)調(diào)世界時（UTC，CoordinatedUniversalTime）（4）新的世界時計量系統(tǒng)20世紀(jì)，隨著測時精度的提高，人們發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)并不是絕對均勻的。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（ET，EphemerisTime）歷書時的特點：

1.時間均勻；

2.不易獲得，精度低。世界第一臺原子鐘（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量大會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個周期所持續(xù)的時間定為1秒，稱作「原子秒」。

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

老的時間定義：基本單位是日、回歸年，再劃分時、分、秒。

新的時間定義：基本單位是秒，分、時、日、年由秒累加得出。

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

CoordinatedUniversalTime）

協(xié)調(diào)世界時秒長＝原子時秒長，從1972年起使用。積累起來比地球自轉(zhuǎn)差0.9秒以上時，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：毫秒級脈沖星可與原子鐘媲美，有可能使時間定義再回到宏觀。

第二部分歷法（1）與歷法有關(guān)的幾個概念（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－－－－－－－－－回歸年：平太陽連續(xù)兩次通過春分點的時間間隔。

回歸年構(gòu)成四季。

1回歸年＝365.2422日

（365天5小時48分46秒）

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

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

。年、月、日是歷法的三大要素?；貧w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?；貧v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)的運動周期為基礎(chǔ)而制定的歷法。太陽歷的歷年近似等于回歸年，一年12個月，這個“月”，實際上與朔望月無關(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：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動周期和地球繞太陽的運動周期而制定的歷法。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個月，年長354-355天；閏年13個月，長383-384天；大小月依觀測推算而定，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。以春分點為0點，分黃道360度為二十四等分，兩等分點相隔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：夏商時就有了