第四章 第三節(jié)時間

第四章第三節(jié)時間2023/5/5華銳學(xué)院理工系1第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系2兩個關(guān)于時間的謎團(tuán)1519年9月20日，是人類值得紀(jì)念的日子。這一天，葡萄牙航海家麥哲倫帶領(lǐng)他的遠(yuǎn)航船隊(duì)從西班牙出發(fā)，開始了他們歷時3年的環(huán)球遠(yuǎn)行。1522年9月6日，船隊(duì)歷盡千辛萬苦，重返西班牙海岸時，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)丟失了一天時間。他們明明從出發(fā)那一天起，每天都緊挨著記了日記，但航海日歷比西班牙日歷卻少了一天。他們在不可思議中便只有莫名其妙地去教堂進(jìn)行懺悔，祈求上帝對他們的寬恕。在《清代中西歷表》一書中，明朝萬歷十年（即公元1582年）九月十八日是陽歷10月4日，九月十九日卻跳到陽歷10月15日，10月5日到14日這10天消失了，在這十天中，沒有人出生和死亡，也沒有任何歷史事件發(fā)生。第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系3一、時間計量系統(tǒng)1、時間：物質(zhì)運(yùn)動變化的序列和持續(xù)的性質(zhì)，就是時間的本質(zhì)。時間有時刻和時段兩重含義。2、恒星時：把恒星作為參考點(diǎn)，地球自轉(zhuǎn)一周的時間為一個恒星日。任何瞬間的恒星時，在數(shù)值上等于該瞬間上中天的恒星的赤經(jīng)。目前天文界已人為規(guī)定春分點(diǎn)的時角就是恒星時。S＝tr（春分點(diǎn)的時角）＝a*（恒星赤經(jīng)）＋t*（恒星時角）第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系4一、時間計量系統(tǒng)3、太陽時：以太陽在天穹上的位置來確定一日中的時間。它有視太陽時和平太陽時之分。太陽時與恒星時差別：恒星時只包含地球自轉(zhuǎn)的因素，是地球自轉(zhuǎn)的真正周期；而太陽時既包括地球自轉(zhuǎn)的因素，又包含地球公轉(zhuǎn)的因素。第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系5一、時間計量系統(tǒng)第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系6二、時間及其單位時間時刻，指時間的遲早；時段，指時間的長短；物理時刻，時刻的遲早程度；鐘表時刻，物理時刻的表達(dá)形式。第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系7二、時間及其單位真太陽日和平太陽日

真太陽日：太陽周日運(yùn)動周期。

長短不等平太陽日：真太陽日的全年平均值?？茖W(xué)上時間單位的演變

第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系8真太陽日長短不等的原因地球公轉(zhuǎn)速度的不均勻

——±８秒黃赤交角的影響

——±21秒二者綜合的影響使得冬至日要比夏至日更長一些，春分日要比秋分日更長一些

冬至夏至春分秋分第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系9公轉(zhuǎn)速度對太陽日的影響PPPE1E2E359′近日點(diǎn)時，1真太陽日為地球自轉(zhuǎn)360061′的時間遠(yuǎn)日點(diǎn)時，1真太陽日為地球自轉(zhuǎn)360057′的時間

二者的變幅為±８秒第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系10黃赤交角對太陽日的影響ＰＰ真太陽日的長度在二至日最長，二分日最短二者的變幅約為±21秒第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系11平太陽日平太陽

在天赤道上以59′/日的速度作勻速運(yùn)動的假想太陽。

平太陽日

平太陽周日運(yùn)動的周期。它是真太陽日長度的全年平均值。第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系12科學(xué)上時間單位的演變平太陽秒

１平太陽秒＝1/86400平太陽日

歷書秒

——地球公轉(zhuǎn)1900.0年回歸年長度的1/31556925.9747

——地球自轉(zhuǎn)原子秒

——原子振蕩１原子秒＝銫原子躍遷振蕩9192631770次所用時間

第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系13三、時間的測定在天文上，時間由天體的時角測定。被選定度量時間的天體有二：春分點(diǎn)——恒星時太陽——太陽時

第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系14恒星時(s)午圈恒星時即春分點(diǎn)的時角Ｓ＝ｔγ

＝α午

＝α＋ｔｔ

α第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系15例題１某恒星的赤經(jīng)為18h45m，求下列條件下觀測地點(diǎn)的的恒星時。（1）當(dāng)其時角為4h30m時。（2）當(dāng)其位于某地上中天時。（3）當(dāng)其位于某地正西方地平時。已知：α=18h45m，t1=4h30m，t2=0h，t3=6h，求：S１

S２S３解：根據(jù)Ｓ＝ｔ+α得Ｓ１＝23h15m，Ｓ２＝18h45m，Ｓ３＝24h45m，第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系16太陽時(m)定義：ｍ＝ｔ⊙＋12h

測定

視太陽時和平太陽時

時差(η)

ｍ＝Ｓ－α⊙＋12hｍ視＝Ｓ－α視＋12h

ｍ平＝Ｓ－α平＋12h

η＝ｍ視－ｍ平有關(guān)時間的測定公式及計算

第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系17太陽時的測定

(ｍ＝ｔ⊙＋12h

)∵Ｓ＝ｔ⊙＋α⊙

∴ｔ⊙＝Ｓ－α⊙因此：ｍ＝Ｓ－α⊙＋12h而Ｓ＝α午∴上式也可寫作ｍ＝α午－α⊙＋12h第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系18例題２某恒星的赤經(jīng)為18h45m，當(dāng)該恒星在春分日位于某地上中天時，求該地的太陽時。已知：α午=18h45m，α⊙

=0h，求：m解：根據(jù)ｍ＝α午－α⊙＋12h得ｍ＝30h45m

第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系19時差定義：視太陽時與平太陽時的差值。

公式：η＝ｍ視－ｍ平η＋值：表示ｔ視>ｔ平，視太陽在西，先過中天η－值：表示ｔ視<ｔ平，平太陽在西，先過中天ｍ視＝t視＋12h

ｍ平＝t平＋12h

第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系20有關(guān)公式及計算時間測定公式Ｓ＝ｔγ＝α午ｍ視＝Ｓ－α視＋12hｍ平＝ｍ視－η例：已知軒轅十四的赤經(jīng)為10h07m，夏至日時時差為－3ｍ。當(dāng)軒轅十四在夏至日過某地上中天時，求該地的：（1）恒星時（2）視太陽時（3）平太陽時答案第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系21已知：α＝10h07mη＝－3ｍα⊙

＝6h求：Ｓｍ視ｍ平解：Ｓ＝α午

＝10h07m

ｍ視＝Ｓ－α⊙＋12h

＝16h07m

ｍ平＝ｍ視－η＝16h10m第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系22四、各地的時間由量時天體的不同得到三種時刻：春分點(diǎn)——恒星時視太陽——視太陽時平太陽——平太陽時這些根據(jù)天體的時角測得的時刻是因地而異的，由此產(chǎn)生了各地的時間。

地方時

世界時

區(qū)時

日界線

練習(xí)第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系23（一）地方時（t）定義：按本地經(jīng)度測得的時刻。包括地方恒星時（Ｓ），地方視太陽時（ｍ視），地方平太陽時（ｍ平）。

與經(jīng)度的關(guān)系：ｔ1－ｔ2＝λ1－

λ2

12式中t為地方時，包括Ｓ、ｍ視、ｍ平λ為相應(yīng)的地點(diǎn)經(jīng)度，規(guī)定東經(jīng)為＋，西經(jīng)為－

第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系24地方時計算l

例：已知150W地方時為10h，求150E的地方時？已知：ｔ1＝10h，λ1＝－150＝-1h，λ2=+1h求：ｔ2

解：ｔ1－ｔ2＝λ1－λ2

10－ｔ2＝-1－1ｔ2＝12h

第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系25（二）世界時（Ｔ０）定義：格林尼治（００經(jīng)線）的地方平太陽時。

與地方時的換算：∵ｔ1－ｔ2＝λ1－

λ2Ｔ０－ｔ＝λ0－

λ∴Ｔ０＝ｔ-λ

Ｔ０＝ｔ-λ第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系26（三）標(biāo)準(zhǔn)時地方時各自為政，固然缺乏其統(tǒng)一性；但世界時全球劃一，又缺乏其地方性，不符合廣大地區(qū)人民的生活習(xí)慣。為此，人們需要在全球范圍內(nèi)建立一個既有相對統(tǒng)一性，又保持一定地方性的完善的時間系統(tǒng)。1884年在華盛頓舉行的國際經(jīng)度會議，在平太陽時范疇內(nèi)，建立了世界標(biāo)準(zhǔn)時制度，以解決各個地區(qū)內(nèi)部在時間上各自為政的問題。標(biāo)準(zhǔn)時制度包括兩方面的內(nèi)容：劃分標(biāo)準(zhǔn)時區(qū)和設(shè)立日界線。第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系27（三）標(biāo)準(zhǔn)時國際經(jīng)度會議所劃分的標(biāo)準(zhǔn)時區(qū)，只作理論性的規(guī)定。這樣的時區(qū)，叫做理論時區(qū)。按理論時區(qū)確定的標(biāo)準(zhǔn)時，叫做區(qū)時。目前世界各國實(shí)際采用的標(biāo)準(zhǔn)時區(qū)，在具體做法上往往不同于理論時區(qū)，稱為法定時區(qū)。按法定時區(qū)確定的標(biāo)準(zhǔn)時，叫做法定時。前者是后者的基礎(chǔ)，后者則是對前者的變通。第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系281、區(qū)時(T)時區(qū)劃分

與經(jīng)度的關(guān)系區(qū)時：每一時區(qū)中央經(jīng)線的地方平時為該時區(qū)的區(qū)時。它是全區(qū)的通用時間。與時區(qū)的關(guān)系

：Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２

與世界時的換算：Ｔ０＝Ｔｎ－ｎ第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系290o180o西經(jīng)90o東經(jīng)90o東時區(qū)西時區(qū)+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11時區(qū)的劃分0-12+日界線ABC中央經(jīng)線：位于每時區(qū)中央的經(jīng)線。λ＝150n

第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系30時區(qū)序號（n）與經(jīng)度的關(guān)系n＝λ／150＝整數(shù)（四舍五入）

[例]求640E所在時區(qū)：ｎ＝640÷150＝＋４

[例]該時區(qū)中央經(jīng)線的經(jīng)度：

λ＝150×４＝600E第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系31區(qū)時的計算

Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２

式中：ｎ為時區(qū)序號（東＋西－），Ｔ為相應(yīng)時區(qū)的區(qū)時。

特殊值的處理：Ｔ>24h，則在結(jié)果中－24h，日期為明日。Ｔ<０h，則在結(jié)果中＋24h，日期為昨日。

計算舉例第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系32區(qū)時計算舉例（1）１．當(dāng)西5區(qū)區(qū)時為20h，求東5區(qū)區(qū)時？例２已知：Ｔ１＝20h，ｎ１＝-5，ｎ２＝+5，求：Ｔ２＝？解：Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２20－Ｔ２＝-5－（+5）Ｔ２＝3030-24＝6即明日6h

第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系33區(qū)時計算舉例（2）２．已知東８區(qū)Ｔ＝10h，求西8區(qū)T=？解：Ｔ１＝10h，ｎ１＝＋８，ｎ２＝－８，Ｔ２＝？Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２10－Ｔ２＝８－（－８）Ｔ２＝－６－６＋24＝18即昨日18h。

第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系34許多國家為了自身的便利，在制定標(biāo)準(zhǔn)時時，要根據(jù)具體情況，對理論上的標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行各種調(diào)整。它們被稱為法定時，因?yàn)檫@種時間及其適用范圍，通常是由國家的立法機(jī)關(guān)或政府當(dāng)局以法令形式制定和頒行的。不少國家的法定時的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度，與區(qū)時的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度迥然不同。我國實(shí)行單一的法定時，即北京時間。在天文上，北京時間是東8區(qū)的區(qū)時，即120°E的地方平時，而不是北京（116°19′E）的地方平時。所以，不能認(rèn)為它是“北京的”時間。2、法定時第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系35第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系36第36頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系37北京時間北京時間為東８區(qū)的區(qū)時或1200E的地方平時。

第37頁，共40頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5華銳學(xué)院理工系38（四）日界線為了避免日期混亂，設(shè)置日界線，也叫國際